紧凑型光传感器的制作方法

本申请要求2014年3月21日提交的美国临时专利申请No.61/969,039和2014年12月10日提交的美国临时专利申请No.62/090,302的优先权，以上的临时专利申请的公开内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及了光谱仪，诸如高光谱光谱仪，并且具体来说，涉及能实现紧凑成像设备的系统、方法和设备。

发明背景

高光谱(也被称为“多光谱”)光谱仪是将物体的在不同谱带(例如，波长范围)下解析的多个图像积分成单个数据结构的成像技术，这个数据结构称为三维高光谱数据立方体。由高光谱光谱仪提供的数据通常用于通过识别特定高光谱数据立方体的单独分量的光谱标记来识别出复杂组成中的多个单独分量。

高光谱光谱仪已经用于各种应用，其范围为从地质和农业勘测到监管和工业评估。高光谱光谱仪也已用于医疗应用，以有利于进行复杂诊断并且预测治疗效果。例如，已经使用医疗高光谱成像来准确地预测缺乏充分的灌注的组织的生存力和存活率，并且将患病(例如，癌性或溃疡)和缺血组织与正常组织区分开来。

然而，尽管高光谱成像的潜在临床价值巨大，但是若干缺点已限制了在临床环境中高光谱成像的使用。具体来说，医疗高光谱仪器由于常规用于在多个谱带下解析图像以生成合适高光谱数据立方体的复杂的光学器件和计算要求，成本较高。由于将数据汇编、处理和分析成适合于医疗用途的高光谱数据立方体所需要的复杂光学器件和繁重计算要求，医疗高光谱仪器还会具有不良空间和时间分辨率、以及低光通量。

因此，在领域中，尚未满足对用于高光谱/多光谱成像和数据分析的更廉价且更快速的构件的需要。通过提供用于在多个波长下同时捕获图像的方法和系统，本发明满足了这些以及其他需要。

发明概要

在随附权利要求书的范围内的系统、方法和设备的各种实现方式各自具有若干方面，这些方面中的任一方面都不仅负责于本文所描述的期望属性。在不限制随附权利要求书的范围的情况下，一些显著特征在本文中描述出来。在考虑到此论述后，并且在阅读标题为“详细描述”的章节后，将会理解各种实现方式中的特征如何用于实现适合用于多种应用并具体地是用于医疗用途的高光谱成像设备，这种高光谱成像设备能够使用多个光敏传感器芯片(例如，CDD、CMOS等等)产生三维高光谱数据立方体。

第一方面

本公开的各种方面涉及一种成像设备，所述成像设备包括：透镜，所述透镜沿光轴设置并被配置成接收已从光源发射并通过物体背向散射的光；多个光敏传感器；多个双带通滤波器，每个相应双带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的相应光敏传感器并被配置成过滤相应光敏传感器接收的光，其中每个相应双带通滤波器被配置成允许不同相应谱带穿过相应双带通滤波器；以及多个分束器，所述多个分束器与所述透镜和所述多个光敏传感器光学通信。每个相应分束器被配置成将所述透镜接收的光分成至少两个光学路径。所述多个分束器中的第一分束器与所述透镜成直接光学通信，并且所述多个分束器中的第二分束器通过所述第一分束器与所述透镜成间接光学通信。所述多个分束器共同将所述透镜接收的光分成多个光学路径。所述多个光学路径中的每个相应光学路径被配置成通过对应于相应光敏传感器的所述双带通滤波器将光导向所述多个光敏传感器中的对应光敏传感器。

在一些实施方案中，所述成像系统还进一步包括至少一个光源，所述至少一个光源具有至少第一操作模式和第二操作模式。在所述第一操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第一光谱范围内的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第二光谱范围内的光。

在一些实施方案中，所述多个带通滤波器中的每者被配置成允许对应于两个离散谱带的任一者的光穿过滤波器。在一些实施方案中，所述两个离散谱带中的第一谱带对应表示为在所述第一光谱范围内并且不在所述第二光谱范围内的第一谱带，并且所述两个离散谱带中的第二谱带对应表示为在所述第二光谱范围内并且不在所述第一光谱范围内的第二谱带。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围与所述第二光谱范围基本上不重叠。在一些实施方案中，所述第一光谱范围与所述第二光谱范围基本上相邻接。

在一些实施方案中，来自所述多个分束器中的相应分束器的所述至少两个光学路径是基本上共面的。

在一些实施方案中，所述成像设备还进一步包括多个射束控向元件，每个相应射束控向元件被配置成将相应光学路径中的光导向对应于相应光学路径的相应光敏传感器。在一些实施方案中，所述多个射束控向元件中的至少一者被配置成将光垂直于所述透镜的所述光轴导向。在一些实施方案中，相应射束控向元件中的第一子集中的每者被配置成将光在垂直于所述透镜的所述光轴的第一方向上导向，并且相应射束控向元件中的第二子集中的每者被配置成将光在垂直于所述透镜的所述光轴并与所述第一方向相反的第二方向上导向。

在一些实施方案中，所述多个光敏传感器中每者的感测平面基本上垂直于所述透镜的所述光轴。

在一些实施方案中，所述成像设备还进一步包括：偏光器，所述偏光器与所述至少一个光源光学通信；以及偏光旋转器。所述偏光器被配置成从所述至少一个光源接收光，并且将所述光的第一部分从所述至少一个光源投影到所述物体上。所述光的所述第一部分是以第一方式偏光。所述偏光器进一步被配置成将所述光的第二部分从所述至少一个光源投影到所述偏光旋转器上。所述光的所述第二部分是以除了所述第一方式外的第二方式偏光。在一些实施方案中，所述偏光旋转器被配置成将所述光的所述第二部分的所述偏光从所述第二方式旋转到所述第一方式，并且将所述光的以所述第一方式偏光的所述第二部分投影到所述物体上。在一些实施方案中，所述第一方式是p-偏光，并且所述第二方式是s-偏光。在一些实施方案中，所述第一方式是s-偏光，并且所述第二方式是p-偏光。

在一些实施方案中，所述成像设备还进一步包括控制器，所述控制器被配置成通过执行一个方法来从所述多个光敏传感器捕获多个图像，所述方法包括：使用所述至少一个光源利用落入所述第一光谱范围的光照射所述物体；以及利用所述多个光敏传感器捕获第一组图像。在此类实施方案中，对于每个相应光敏传感器，所述第一组图像包括对应于对应双带通滤波器所透射的第一谱带的图像，其中落入所述第一光谱范围的所述光包括落入每个双带通滤波器的所述第一谱带的光。所述方法还进一步包括：使用所述至少一个光源利用落入所述第二光谱范围的光照射所述物体；以及利用所述多个光敏传感器捕获第二组图像。在此类实施方案中，对于每个相应光敏传感器，所述第二组图像包括对应于对应双带通滤波器所透射的第二谱带的图像，其中落入所述第二光谱范围的所述光包括落入每个双带通滤波器的所述第二谱带的光。

在一些实施方案中，所述透镜具有固定焦距，并且所述成像设备还进一步包括：第一投影仪，所述第一投影仪被配置成将形状的第一部分投影到所述物体上；以及第二投影仪，所述第二投影仪被配置成将所述形状的第二部分投影到所述物体上，其中所述形状的所述第一部分和所述形状的所述第二部分被配置成在所述透镜定位成与所述物体相距预定距离时，会聚形成所述形状。这个预定距离与所述透镜的焦距对应。在一些实施方案中，所述形状指示在图像捕获在所述成像设备内时所述物体的将由所述多个光敏传感器成像的部分。在一些实施方案中，所述形状选自由以下像组成的组：矩形；方形；圆形；以及椭圆形。在一些实施方案中，所述形状是任何二维封闭形式形状。在一些实施方案中，所述形状的所述第一部分是形成为直角的第一对线，并且所述形状的所述第二部分是形成为直角的第二对线，其中所述形状的所述第一部分和所述形状的所述第二部分被配置成在所述成像设备定位成与所述物体相距预定距离时，在所述物体上形成矩形。

在一些实施方案中，所述多个分束器中的每者呈现约50∶50的光透射率与光反射率比。

在一些实施方案中，所述多个分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分柬器。

在一些实施方案中，至少所述第一分束器是二向色分束器。

在一些实施方案中，在所述第一操作模式下，所述至少一个光源发射基本在包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围内的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第二光谱范围内的光。

在一些实施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入第三光谱范围的光并且反射落入第四光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述多个分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。在一些实施方案中，落入所述第三光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光谱范围的所述光朝向所述第三分束器反射。

在一些实施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依赖波长的分柬器。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括约450-550nm的第一光谱子范围、约615-650nm的第二光谱子范围，并且所述第二光谱为约550-615nm。

在一些实施方案中，所述第三光谱范围为约585-650nm，并且所述第四光谱范围为约450-585nm。

在一些实施方案中，所述第三光谱范围包括落入所述第一光谱范围和所述第二光谱范围两者的光，并且所述第四光谱范围包括落入所述第一光谱范围和所述第二光谱范围两者的光。

在一些实施方案中，所述第一分束器是板状二向色分束器或块状二向色分柬器。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分柬器是二向色分柬器。

在一些实施方案中，在所述第一操作模式下，所述至少一个光源发射基本在包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围内的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第二光谱范围内的光。

在一些实施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第三光谱范围的光，并且反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第四光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述多个分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

在一些实施方案中，落入所述第三光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光谱范围的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些实施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第五光谱范围的光，并且透射并未落入所述第五光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

在一些实施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第六光谱范围的光，并且透射并未落入所述第六光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括约450-530nm的第一光谱子范围和约600-650nm的第二光谱子范围，并且所述第二光谱为约530-600nm。

在一些实施方案中，所述第三光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括约570-600nm的第三光谱子范围和约615-650nm的第四光谱子范围，并且所述第四光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括约450-570nm的第五光谱子范围和约600-615nm的第六光谱子范围。

在一些实施方案中，所述第五光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括约585-595nm的第七光谱子范围和约615-625nm的第八光谱子范围。

在一些实施方案中，所述第六光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括约515-525nm的第九光谱子范围和约555-565nm的第十光谱子范围。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自是板状二向色分束器或块状二向色分束器。

在一些实施方案中，所述至少一个光源包括第一组发光二极管(LED)和第二组LED，所述第一组LED中的每个LED使光透射穿过第一带通滤波器，所述第一带通滤波器被配置成阻挡落在所述第一光谱范围之外的光并且透射落入所述第一光谱范围的光，并且所述第二组LED中的每个LED使光透射穿过第二带通滤波器，所述第二带通滤波器被配置成阻挡落在所述第二光谱范围之外的光并且透射落入所述第二光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述第一组LED在第一照明组件中，并且所述第二组LED在第二照明组件中，所述第二照明组件与所述第一照明组件分开。

在一些实施方案中，所述第一组LED和所述第二组LED在公共照明组件中。

第二方面

本公开的其他方面涉及一种用于成像设备(例如，高光谱/多光谱)的光学组件，所述光学组件包括：透镜，所述透镜是沿光轴设置；光学路径组件，所述光学路径组件被配置成从所述透镜接收光；第一电路板，所述第一电路板定位在所述光学路径组件的第一侧上；以及第二电路板，所述第二电路板定位在所述光学路径的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对。所述第二电路板基本上平行于所述第一电路板。所述光学路径组件包括第一分束器，所述第一分束器被配置成将从所述透镜接收的光分成第一光学路径和第二光学路径。所述第一光学路径基本上共线于所述光轴。所述第二光学路径基本上垂直于所述光轴。第二分束器邻近所述第一分束器。所述第二分束器被配置成将来自所述第一光学路径的光分成第三光学路径和第四光学路径。所述第三光学路径基本上共线于所述第一光学路径，并且所述第四光学路径基本上垂直于所述光轴。第三分束器邻近所述第一分束器。所述第三分束器被配置成将来自所述第二光学路径的光分成第五光学路径和第六光学路径。所述第五光学路径基本上共线于所述第二光学路径，并且所述第六光学路径基本上垂直于所述第二光学路径。第一射束控向元件邻近所述第二分束器，并被配置成将来自所述第三光学路径的光垂直于所述第三光学路径偏转并偏转到耦接到所述第一电路板的第一光敏传感器上。第二射束控向元件邻近所述第二分束器，并被配置成将来自所述第四光学路径的光垂直于所述第四光学路径偏转并偏转到耦接到所述第二电路板的第二光敏传感器上。第三射束控向元件邻近所述第三分束器，并被配置成将来自所述第五光学路径的光垂直于所述第五光学路径偏转并偏转到耦接到所述第一电路板的第三光敏传感器上。第四射束控向元件邻近所述第三分束器，并被配置成将来自所述第六光学路径的光垂直于所述第六光学路径偏转并偏转到耦接到所述第二电路板的第四光敏传感器上。

在一些实施方案中，所述光学组件还进一步包括多个带通滤波器。所述多个带通滤波器包括：第一带通滤波器，所述第一带通滤波器定位在所述第二分束器与所述第一光敏传感器之间的所述第三光学路径上；第二带通滤波器，所述第二带通滤波器定位在所述第二分束器与所述第二光敏传感器之间的所述第四光学路径上；第三带通滤波器，所述第三带通滤波器定位在所述第三分束器与所述第三光敏传感器之间的所述第五光学路径上；以及第四带通滤波器，所述第四带通滤波器定位在所述第三分束器与所述第四光敏传感器之间的所述第六光学路径上。每个相应带通滤波器被配置成允许不同对应谱带穿过相应带通滤波器。

在一些实施方案中，所述多个带通滤波器中的至少一个相应带通滤波器是双带通滤波器。

在一些实施方案中，所述光学组件还进一步包括沿所述光轴设置的偏光滤波器。在一些实施方案中，所述偏光滤波器沿所述光轴与所述透镜相邻并在所述第一分束器前方。

在一些实施方案中，每个相应射束控向元件是反射镜或棱镜。在一些实施方案中，每个相应射束控向元件是折叠棱镜。

在一些实施方案中，每个相应分束器和每个相应射束控向元件是沿基本上相同的平面取向。

在一些实施方案中，每个相应光敏传感器柔性地耦接到其对应电路板。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自呈现约50∶50的光透射率与光反射率比。

在一些实施方案中，至少所述第一分束器是二向色分束器。

在一些实施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入第一光谱范围的光并且反射落入第二光谱范围的光。

在一些实施方案中，落入所述第一光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第二光谱范围的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些实施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依赖波长的分柬器。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分柬器是二向色分柬器。

在一些实施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围的光，并且反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第二光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第三光谱范围的光，并且透射并未落入所述第三光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

在一些实施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第四光谱范围的光，并且透射并未落入所述第四光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

第三方面

本公开的其他方面涉及一种用于成像(例如，高光谱/多光谱)设备的照明组件，所述照明组件包括：至少一个光源；偏光器，所述偏光器与所述至少一个光源光学通信；以及偏光旋转器。所述偏光器被配置成从所述至少一个光源接收光，并且进行以下操作：将所述光的第一部分从所述至少一个光源投影到物体上，其中所述光的所述第一部分呈现第一类型偏光；以及将所述光的第二部分从所述至少一个光源投影到所述偏光旋转器上，其中所述光的所述第二部分呈现第二类型偏光。所述偏光旋转器被配置成将所述光的所述第二部分的所述偏光从所述第二类型偏光旋转到所述第一类型偏光，并将所述第一类型偏光的所述光投影到所述物体上。

在一些实施方案中，所述第一类型偏光是p-偏光，并且所述第二类型偏光是s-偏光。在一些实施方案中，所述第一类型偏光是s-偏光，并且所述第二类型偏光是p-偏光。

在一些实施方案中，所述至少一个光源是一个或多个发光二极管(LED)。

在一些实施方案中，所述至少一个光源具有两个或更多个操作模式，所述两个或更多个操作模式中的每个相应操作模式包括发射离散光谱范围的光，其中所述光的对应于某个操作模式的相应光谱范围不完全重叠于光的对应于不同操作模式的任何其他相应光谱范围。

在一些实施方案中，所述偏光器从所述至少一个光源接收的所有光的至少95％照射在所述物体上。

第四方面

本公开的另一方面涉及一种用于捕获物体的图像(例如，高光谱/多光谱图像)的方法，所述方法包括在成像系统处包括：至少一个光源；透镜，所述透镜被配置成接收已从所述至少一个光源发射并通过物体背向散射的光；多个光敏传感器；以及多个带通滤波器。每个相应带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的相应光敏传感器，并被配置成过滤相应光敏传感器接收的光。每个相应带通滤波器被配置成允许不同相应谱带穿过相应带通滤波器，以便根据所述至少一个光源的第一操作模式来利用所述至少一个光源照射所述物体，从而捕获第一多个图像，所述第一多个图像中的每者是由所述多个光敏传感器中的相应一者捕获，其中所述第一多个图像中的每个相应图像包括具有不同相应谱带的光。

所述多个带通滤波器中的每者被配置成允许对应于两个离散谱带的任一者的光穿过滤波器。所述方法还进一步包括：在捕获所述第一多个图像后，根据所述至少一个光源的第二操作模式来利用所述至少一个光源照射所述物体，从而捕获第二多个图像，所述第二多个图像中的每者是由所述多个光敏传感器中的相应一者捕获，其中所述第二多个图像中的每个相应图像包括具有不同相应谱带的光，并且所述第二多个图像所捕获的谱带不同于所述第一多个图像所捕获的谱带。

在一些实施方案中，所述至少一个光源包括多个发光二极管(LED)。

在一些实施方案中，第一波长光学滤波器是沿所述多个LED中的第一LED子集与所述物体之间的照射光学路径设置，并且第二波长光学滤波器是沿所述多个LED中的第二LED子集与所述物体之间的照射光学路径设置。所述第一波长光学滤波器和所述第二波长光学滤波器被配置成允许使对应于不同谱带的光穿过相应滤波器。

在一些实施方案中，所述多个LED包括发白光LED。在一些实施方案中，所述多个LED包括：第一LED子集，所述第一LED子集被配置成发射对应于光的第一谱带的光；以及第二LED子集，所述第二LED子集被配置成发射对应于光的第二谱带的光，根据第一操作模式利用所述至少一个光源照射所述物体包括利用从所述第一LED子集发射的光照射所述物体，并且根据第二操作模式利用所述至少一个光源照射所述物体包括利用从所述第二LED子集发射的光照射所述物体，其中所述第一谱带的光的波长和所述第二谱带的光的波长不完全相重叠或完全地不重叠。

第五方面

本公开的另一方面涉及一种成像设备(例如，高光谱/多光谱成像设备)，所述成像设备包括：至少一个光源，所述至少一个光源具有至少两个操作模式；透镜，所述透镜沿光轴设置并被配置成接收已从所述至少一个光源发射并通过物体背向散射的光；多个光敏传感器；多个带通滤波器，每个相应带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的相应光敏传感器，并被配置成过滤相应光敏传感器接收的光。每个相应带通滤波器被配置成允许不同相应谱带穿过相应带通滤波器。所述设备还进一步包括一个或多个分束器，所述一个或多个分束器与所述透镜和所述多个光敏传感器光学通信。每个相应分束器被配置成将所述透镜接收的光分成多个光学路径。每个光学路径被配置成通过对应于相应光敏传感器的所述带通滤波器将光导向相应光敏传感器。

第六方面

本公开的另一方面涉及一种成像设备，所述成像设备包括：透镜，所述透镜沿光轴设置并被配置成接收光；多个光敏传感器；光学路径组件，所述光学路径组件包括多个分束器，所述多个分束器与所述透镜和所述多个光敏传感器光学通信；以及多个多带通滤波器(例如，双带通滤波器、三带通滤波器、四带通滤波器)。所述多个多带通滤波器中的每个相应多带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的对应光敏传感器，由此选择性地允许所述光的不同对应谱带从由所述透镜接收并由所述多个分束器分开的光穿过至对应光敏传感器。所述多个分束器中的每个分束器被配置成将所述透镜接收的光分成至少两个光学路径。所述多个分束器中的第一分束器与所述透镜成直接光学通信。所述多个分束器中的第二分束器与所述透镜成间接光学通信。所述多个分束器共同将所述透镜接收的光分成多个光学路径，其中所述多个光学路径中的每个相应光学路径被配置成通过对应于相应光敏传感器的所述多带通滤波器将光导向所述多个光敏传感器中的对应光敏传感器。

在特定实施方案中，所述多带通滤波器是双带通滤波器。在一些实现方式中，多个光学检测器(例如，光学检测器112)中的每个相应光学检测器是由双带通滤波器(例如，滤波器114)覆盖。

在一些实现方式中，每个相应光学检测器是由三带通滤波器覆盖，以便实现对第三光源的使用以及在独特谱带下的三组图像的收集。例如，当每个检测器是由三带通滤波器覆盖时，四个光学检测器可以在高达12个独特谱带下收集图像。

在一些实现方式中，每个相应光学检测器是由四带通滤波器覆盖，以便实现对第四光源的使用以及在独特谱带下的四组图像的收集。例如，当每个检测器是由四带通滤波器覆盖时，四个光学检测器可以在高达16个独特谱带下收集图像。在其他实现方式中，允许5、6、7或更多带穿过的带通滤波器各自可以用于收集更多组的独特谱带。

在一些实施方案中，所述成像设备还包括了第一光源和第二光源，其中所述第一光源和所述第二光源被配置成发光，使得一部分光通过所述物体背向散射并由所述透镜接收。

在一些实施方案中，所述第一光源发射基本上限制于第一光谱范围的光，并且所述第二光源发射基本上限制于第二光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述第一光源是第一多光谱光源，其被第一带通滤波器覆盖，其中所述第一带通滤波器基本上阻挡住所述第一光源发射的处于所述第一光谱范围外的所有光，并且所述第二光源是第二多光谱光源，其被第二带通滤波器覆盖，其中所述第二带通滤波器基本上阻挡住所述第二光源发射的处于所述第二光谱范围外的所有光。

在一些实施方案中，所述第一多光谱光源是第一发白光二极管，并且所述第二多光谱光源是第二发白光二极管。

在一些实施方案中，所述多个双带通滤波器中的每个相应双带通滤波器被配置成选择性地允许对应于两个离散谱带的任一者的光穿过至对应滤波器。在一些实施方案中，所述两个离散谱带中的第一谱带对应表示为在所述第一光谱范围内并且不在所述第二光谱范围内的第一谱带，并且所述两个离散谱带中的第二谱带对应表示为在所述第二光谱范围内并且不在所述第一光谱范围内的第二谱带。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围与所述第二光谱范围基本上不重叠。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围与所述第二光谱范围基本上相邻接。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围包括波长520nm、540nm、560nm和640nm波长光，并且所述第二光谱范围包括580nm、590nm、610nm和620nm波长光。

在一些实施方案中，来自所述多个分束器中的相应分束器的所述至少两个光学路径是基本上共面的。

在一些实施方案中，所述成像设备还进一步包括多个射束控向元件，每个相应射束控向元件被配置成将相应光学路径中的光导向所述多个光敏传感器中的对应于相应光学路径的相应光敏传感器。在一些实施方案中，所述多个射束控向元件中的至少一者被配置成将光垂直于所述透镜的所述光轴导向。在一些实施方案中，所述多个射束控向元件中的第一子集中的每者被配置成将光在垂直于所述光轴的第一方向上导向，并且所述多个射束控向元件中的第二子集中的每者被配置成将光在垂直于所述光轴并与所述第一方向相反的第二方向上导向。

在一些实施方案中，所述多个光敏传感器中每者的感测平面基本上垂直于所述光轴。

在一些实施方案中，所述成像设备还进一步包括控制器，所述控制器被配置成通过执行一个方法来从所述多个光敏传感器捕获多个图像，所述方法包括：使用所述第一光源第一次照射所述物体；以及在所述照射过程中，利用所述多个光敏传感器捕获第一组图像。对于所述多个光敏传感器中的每个相应光敏传感器，所述第一组图像包括对应于对应多带通滤波器(例如，双带通滤波器)所透射的第一谱带的图像，其中落入所述第一光谱范围的所述光包括落入每个多带通滤波器(例如，双带通滤波器)的所述第一谱带的光。所述方法还进一步包括熄灭所述第一光源，并且接着使用所述第二光源第二次照射所述物体。所述方法包括在所述照射过程中，利用所述多个光敏传感器捕获第二组图像。对于所述多个光敏传感器中的每个相应光敏传感器，所述第二组图像包括对应于对应多带通滤波器(例如，双带通滤波器)所透射的第二谱带的图像，其中落入所述第二光谱范围的所述光包括落入每个多带通滤波器(例如，双带通滤波器)的所述第二谱带的光。

在一些实施方案中，所述多个光敏传感器中的每个相应光敏传感器是通过为相应光敏传感器确定图像积分时间的对应快门机构控制的像素阵列。所述多个光敏传感器中的第一光敏传感器独立地与用于在所述第一图像捕获过程中使用的第一积分时间和用于在所述第二图像捕获过程中使用的第二积分时间关联。所述第一积分时间独立于所述第二积分时间。换句话说，所述设备确定针对图像被捕获时所处的每个谱带的单独积分时间。

在一些实施方案中，所述多个光敏传感器中的每个相应光敏传感器是通过为相应光敏传感器确定图像积分时间的对应快门机构控制的像素阵列。所述第一照射的持续时间由在所述第一图像捕获过程中与所述多个光敏传感器关联的第一最大积分时间确定，其中所述多个光敏传感器中的第一光敏传感器的积分时间不同于在所述第一图像捕获过程中所述多个光敏传感器中的第二光敏传感器的积分时间。所述第二照射的持续时间由在所述第二捕获过程中与所述多个光敏传感器关联的第二最大积分时间确定，其中所述第一光敏传感器的积分时间不同于在所述第二捕获过程中所述第二光敏传感器的积分时间。在一些实现方式中，所述第一最大积分时间不同于所述第二最大积分时间。

在一些实施方案中，所述多个分束器中的每个分束器呈现约50∶50的光透射率与光反射率比。

在一些实施方案中，所述多个分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分柬器。

在一些实施方案中，至少所述第一分束器(例如，与所述透镜成直接光学通信)是二向色分束器。

在一些实施方案中，所述多个分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分束器，所述第一光谱范围包括至少两个不连续光谱子范围，所述多个分束器中的每者呈现约50∶50的光透射率与光反射率比，并且所述第一分束器被配置成透射落入第三光谱范围的光并且反射落入第四光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述多个分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

在一些实施方案中，落入所述第三光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光谱范围的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些实施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依赖波长的分柬器。

在一些实施方案中，所述第三光谱范围包括落入所述第一光谱范围和所述第二光谱范围两者的光，并且所述第四光谱范围包括落入所述第一光谱范围和所述第二光谱范围两者的光。

在一些实施方案中，所述第一分束器是板状二向色分束器或块状二向色分束器。在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

在一些实施方案中，所述第一光谱范围包括至少两个不连续光谱子范围，所述多个分束器中的每者呈现约50∶50的光透射率与光反射率比，所述第一分束器被配置成透射落入第三光谱范围的光并且反射落入第四光谱范围的光，所述多个分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器，并且所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

在一些实施方案中，所述第三光谱范围包括至少两个不连续光谱子范围，并且所述第四光谱范围包括至少两个不连续光谱子范围。

在一些实施方案中，落入所述第三光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光谱范围的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些实施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第五光谱范围的光，并且透射并未落入所述第五光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

在一些实施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第六光谱范围的光，并且透射并未落入所述第六光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自是板状二向色分束器或块状二向色分束器。

在一些实施方案中，所述第一光源在第一照明组件中，并且所述第二光源在第二照明组件中，所述第二照明组件与所述第一照明组件分开。

在一些实施方案中，所述多个图像中的每个图像是在所述物体上的位置的多像素图像，通过所述控制器来执行的所述方法还包括了在逐像素的基础上，将所述多个图像中的每个图像组合以形成复合图像。

在一些实施方案(例如，其中采用三带通滤波器或四带通滤波器)中，所述成像系统包括多于两个光源。在一个实施方案中，所述成像设备包括至少三个光源。在一个实施方案中，所述成像设备包括至少四个光源。在一个实施方案中，所述成像设备包括至少五个光源。

在一些实施方案中，所述成像设备是便携的，并且在所述第一照射和所述第二照射过程中不依赖电网来供电。所述第一光源在所述第一照射过程中提供至少80瓦特的照射功率。所述第二光源在所述第二照射过程中提供至少80瓦特的照射功率。所述成像设备还进一步包括电容器组，所述电容器组与所述第一光源和所述第二光源电气连通，其中所述电容器组中的电容器具有至少2伏特的额定电压和至少80法拉的额定电容。

在一些实施方案中，第一波长和第二波长在它们相应照射过程中提供独立地选自于至少20瓦特与至少400瓦特之间的照射功率。在一些实施方案中，所述照射功率独立地选自于至少20瓦特、至少30瓦特、至少40瓦特、至少50瓦特、至少60瓦特、至少70瓦特、至少80瓦特、至少90瓦特、至少100瓦特、至少110瓦特、至少120瓦特、至少130瓦特、至少140瓦特、至少150瓦特、至少160瓦特、至少170瓦特、至少180瓦特、至少190瓦特、至少200瓦特、至少225瓦特、至少250瓦特、至少275瓦特、至少300瓦特、至少325瓦特、至少350瓦特、至少375瓦特和至少400瓦特。

在一些实施方案中，多带通滤波器的离散的带各自分开至少60nm。在具体实施方案中，所述多个双带通滤波器中的双带通滤波器的两个离散的带分开至少60nm。

在一些实施方案中，所述成像设备是便携的，并且在所述第一照射和所述第二照射过程中(或者在采用多于两次照射情况下，在所有照射过程中)不依赖电网来供电。在一些实施方案中，所述第一照射和所述第二照射在小于500毫秒的时间内发生(或者在采用多于两次照射情况下，所有照射持续小于500毫秒)。在一些实施方案中，所述第一照射和所述第二照射在小于300毫秒的时间内发生(或者在采用多于两次照射情况下，所有照射持续小于300毫秒)。在一些实施方案中，所述第一照射和所述第二照射在小于250毫秒的时间内发生(或者在采用多于两次照射情况下，所有照射持续小于250毫秒)。

在一些实施方案中，所述成像设备还包括了第一电路板，所述第一电路板定位在所述光学路径组件的第一侧上，其中所述多个光敏传感器中的第一光敏传感器和第三光敏传感器被耦接至所述第一电路板。第二电路板定位在所述光学路径组件的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对，其中所述第二电路板基本上平行于所述第一电路板，其中所述多个光敏传感器中的第二光敏传感器和第四光敏传感器被耦接到所述第二电路板。所述第一分束器被配置成将从所述透镜接收的光分成第一光学路径和第二光学路径，其中所述第一光学路径基本上共线于所述光轴，并且所述第二光学路径基本上垂直于所述光轴。所述第二分束器被配置成将来自所述第一光学路径的光分成第三光学路径和第四光学路径，其中所述第三光学路径基本上共线于所述第一光学路径，并且所述第四光学路径基本上垂直于所述光轴。所述多个分束器中的第三分束器被配置成将来自所述第二光学路径的光分成第五光学路径和第六光学路径，其中所述第五光学路径基本上共线于所述第二光学路径，并且所述第六光学路径基本上垂直于所述第二光学路径。所述光学组件还包括了：第一射束控向元件，所述第一射束控向元件被配置成将来自所述第三光学路径的光垂直于所述第三光学路径偏转并偏转到耦接到所述第一电路板的所述第一光敏传感器上；第二射束控向元件，所述第二射束控向元件被配置成将来自所述第四光学路径的光垂直于所述第四光学路径偏转并偏转到耦接到所述第二电路板的所述第二光敏传感器上；第三射束控向元件，所述第三射束控向元件被配置成将来自所述第五光学路径的光垂直于所述第五光学路径偏转并偏转到耦接到所述第一电路板的所述第三光敏传感器上，以及第四射束控向元件，所述第四射束控向元件被配置成将来自所述第六光学路径的光垂直于所述第六光学路径偏转并偏转到耦接到所述第二电路板的所述第四光敏传感器上。

在一些实施方案中，第一多带通滤波器(例如，双带通滤波器)定位在所述第一分束器与所述第一光敏传感器之间的所述第三光学路径中。第二多带通滤波器(例如，双带通滤波器)定位在所述第二分束器与所述第二光敏传感器之间的所述第四光学路径中。第三多带通滤波器(例如，双带通滤波器)定位在所述第三分束器与所述第三光敏传感器之间的所述第五光学路径中。第四多带通滤波器(例如，双带通滤波器)定位在所述第四分束器与所述第四光敏传感器之间的所述第六光学路径中。

在一些实施方案中，所述成像设备还进一步包括沿所述光轴设置的偏光滤波器。在一些实施方案中，所述偏光滤波器沿所述光轴与所述透镜相邻并在所述第一分束器前方。

在一些实施方案中，所述第一射束控向元件是反射镜或棱镜。

在一些实施方案中，所述第一射束控向元件是折叠棱镜。

在一些实施方案中，每个相应分束器和每个相应射束控向元件是沿基本上相同的平面取向。

在一些实施方案中，每个相应光敏传感器柔性地耦接到其对应电路板。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自呈现约50∶50的光透射率与光反射率比。

在一些实施方案中，至少所述第一分束器是二向色分束器。

在一些实施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入第一光谱范围的光并且反射落入第二光谱范围的光。

在一些实施方案中，落入所述第一光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第二光谱范围的所述光朝向所述第三分柬器反射。

在一些实施方案中，所述第二分束器和所述第三分束器是不依赖波长的分柬器。

在一些实施方案中，所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分柬器是二向色分柬器。

在一些实施方案中，所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围的光，并且反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第二光谱范围的光。

在一些实施方案中，所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第三光谱范围的光，并且透射并未落入所述第三光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

在一些实施方案中，所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第四光谱范围的光，并且透射并未落入所述第四光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

附图简述

因此，为能够更详细地理解本公开，可以参考各种实现方式中的特征进行更具体的描述，其中一些实现方式在附图中示出。然而，附图仅仅示出本公开的更相关的特征，并且因此不视为是限制性的，因为说明书可允许其他有效的特征和布置。

图1A是根据一个实现方式的高光谱成像设备100的图示。

图1B是根据一个实现方式的高光谱成像设备100的图示。

图2A和图2B是根据本公开的各个实现方式的高光谱成像设备100的光学组件102的图示。

图3是高光谱成像设备100的光学组件102的一个实现方式的示意性分解图。

图4是高光谱成像设备100的光学组件102的一个实现方式的光学路径400-404的示意性分解图。

图5A、图5B和图5C是高光谱成像设备100的光学组件102的各个实现方式的光学路径500-506和600-606的示意性二维图。

图6是高光谱成像设备100的光学组件102的各个实现方式的前视图的图示。

图7是根据一个实现方式的高光谱成像设备100的底视图的部分剖切图示。

图8A是根据一个实现方式的高光谱成像设备100和光学路径的底视图的部分剖切图示。

图8B是根据另一实现方式的高光谱成像设备100和光学路径的底视图的部分剖切图示。

图9A、图9B和图9C是投影到物体表面上用以聚焦由高光谱成像设备100的各个实现方式收集的图像的框式向导902的图示。

图9D和图9E是投影到物体表面上用以聚焦由高光谱成像设备100的各个实现方式收集的图像的点式向导903的图示。

图10是高光谱成像设备100的光学组件102的一个实现方式的光学路径的示意性二维图。

图11是高光谱成像设备100的光学组件102的另一实现方式的光学路径的示意性二维图。

图12是高光谱成像设备100的光学组件102的一个实现方式的光学路径的示意性二维图。

图13是根据一个实现方式的另一高光谱成像设备100的第一视图的图示。

图14是根据一个实现方式的图13的高光谱成像设备100的第二视图的图示。

根据惯例，附图中示出的各种特征可以不按比例绘制。因此，为了清楚起见，各种特征所具有的尺寸可任意地缩放。另外，一些附图可以不描绘出给定系统、方法或设备的部件的全部。最后，在整个本说明书以及附图中，相似参考标记可以用于指示相似特征。

具体实施方式

在本文中描述许多细节，以便提供对附图中示出的示例实现方式的透彻理解。然而，在无其中许多特定细节的情况下，也可以实践本发明。而且，尚未详尽描述所熟知的方法、部件和电路，以便不会不必要地模糊本文中描述的实现方式中的更相关的方面。

高光谱成像典型地涉及了获取多个图像，其中每个图像表示在连续光谱范围上收集到的狭窄谱带。例如，高光谱成像系统可以获取15个图像，其中每个图像表示在不同谱带内的光。获取这些图像典型地必须要拍摄期望物体的一系列的照片，并且随后处理多个图像，以便生成期望高光谱图像。然而，为使图像有用，它们在组成和取向上必须是基本上类似的。例如，图像的被摄者必须在每帧中基本上相同地定位，以便图像可组合成有用高光谱图像。由于图像是顺序捕获的(例如，一个接另一个)，因此可能非常难以确保所有图像适当对准。这在临床医师正在捕获可能移动或可能以造成被摄者区域成像困难或麻烦的方式定位的患者的图像的医疗情景中，可能尤其困难。

如本文中所述，高光谱成像设备被描述为同时捕获多个图像，其中每个图像在期望谱带中捕获。具体来说，所公开的成像设备以及相关联的方法使用多个光敏传感器同时捕获多个图像。因此，用户无需在尝试捕获多个离散图像的同时，维持成像设备与被摄者对准，并且可替代地仅将成像设备定位一次，并且在该成像设备的单个操作中(例如，利用一次、两次或三次曝光)捕获所有所需图像。因此，高光谱图像可以更快速且更简单地获取，并且具有更准确的结果。

常规成像系统还存在着高功率预算的需求，从而要求系统插入电源(例如，交流出口)进行操作。这起因于可调谐滤波器元件、高功率的光源等的使用。有利地，本文中描述的高光谱成像设备的光学架构减少系统的功率负担和总体大小，从而允许生产真正地便携的设备。

在一个实现方式中，本文中描述的光谱成像设备的设计通过采用多个光敏传感器而来解决这些问题，这些光敏传感器被配置成同时获取物体(例如，患者组织)的在不同谱带下的图像。每个光敏传感器被配置成检测有限数量谱带(例如，1或2个谱带)，但共同地，所述多个光敏传感器在构造特定高光谱数据立方体(例如，用于生成特定医疗诊断、执行监管、农业勘测、工业评估等的高光谱数据立方体)所要求的所有谱带下捕获图像。

在一些实现方式中，这些优点通过以下方式实现：在成像设备中的光学组件内分开并导向光，使得每个光敏传感器利用仅仅有限谱带的光辐照。在这种实现方式的光学组件内形成的光学路径实例在图11中示出，其将光分成分量谱带(例如，使用二向色分束器和/或分束板)并将适当谱带的光导向对应光敏传感器。

在一些实现方式中，这些优点通过以下方式实现：将光均匀地分布向光学组件内的每个光敏传感器，并接着在每个光敏传感器检测前将不想要的波长滤出。在这种实现方式的光学组件内形成的光学路径实例在图10中示出，其使用了光学元件(例如，50∶50分束器)将光均匀地分布向覆盖住每个相应光敏传感器的滤波器元件。

在其他实现方式中，这些优点通过采用这两个策略的混合形式实现。例如，对于光学组件，首先将光分开(例如，利用二向色分束器或分束板)，并接着将分量谱带均匀地分布到被具有期望通带光谱的滤波器覆盖的相应光敏传感器。

在一些实现方式中，这些优点中的一个或多个通过在高光谱成像设备中采用两个照射源实现。第一照射源被配置成以第一谱带子集来照射物体，并且第二照射源被配置成以第二谱带子集来照射物体。第一谱带子集和第二谱带子集并不重叠，但合起来包括构造特定高光谱数据立方体所要求的所有谱带。光学组件被配置成使得两组图像得以收集，第一组图像在利用第一光源照射物体时收集，并且第二组图像在利用第二光源照射物体时收集。例如，每个光敏传感器在第一谱带子集中包括的第一谱带下捕获第一图像，并且在第二谱带子集中包括的第二谱带下捕获第二图像。

在一些实现方式中，图像的捕获和处理包括成像设备收集在被摄者上的相关区域的多个图像(例如，在第一光谱带宽下捕获到的第一图像和在第二光谱带宽下捕获到的第二图像)。成像设备在相应存储器位置处存储每个相应图像(例如，第一图像存储在存储器中的第一位置处，并且第二图像存储在存储器中的第二位置处)。而且，成像设备在逐像素的基础上，例如利用处理器210比较相应图像中的每个像素，以便产生被摄者的相关区域的高光谱图像。在一些实现方式中，单独的像素值在逐像素的分析前划分、求平均值或以其他方式在数学上操控，例如，逐像素的比较包括对划分、求平均值或以其他方式在数学上操控的像素值的比较。

示例性的实现方式

图1A示出根据各种实现方式的高光谱成像设备100。高光谱成像设备100包括光学组件102，光学组件具有：至少一个光源106，所述至少一个光源用于照射物体表面(例如，被摄者的皮肤)；以及透镜组件104，所述透镜组件用于收集从物体反射和/或背向散射的光。光学组件102安装到坞站110上。

在各种实现方式中，光学组件102永久地固定到坞站110之上(例如，光学组件102通过坞站110的部分地包围住光学组件102的结构保持到位，并通过焊接、螺杆或其他构件来紧固)。在其他实现方式中，光学组件102并非永久地固定到坞站110之上(例如，光学组件102卡扣到坞站110的结构中)。

在各种任选实现方式中，并且参考图1A，坞站110包括第一投影仪112-1和第二投影机112-2，它们被配置成将光投影到物体上，从而指示高光谱成像设备100何时定位成与物体相距适当距离，以便获取聚焦图像。这在透镜组件104具有固定焦距的情况下尤其有用，这样图像无法通过透镜组件的操控来聚焦。

另外参考图8A和图9C，在各种实现方式中，图1A的第一投影仪112-1和第二投影机112-2被配置成将光的图案投影到将成像的物体上，所述将成像的物体包括第一部分902-1和第二部分902-2，这两部分在适当定位时一起在物体上形成形状902(参见例如图8A和图9C)。例如，形状的第一部分902-1和形状的第二部分902-1被配置成在透镜104定位成与物体相距预定距离时，会聚形成形状902，预定距离与透镜组件104的焦距对应。

在各种实现方式中，第一投影仪112-1和第二投影机112-2各自被配置成将斑投影到物体上，使得这样的斑在透镜104定位成与物体相距预定距离时会聚，预定距离与透镜的焦距对应(参见例如图8B和图9E)。也可构想其他投影装置，它们包括其他形状、刻线、图像、十字准线等等。

在各种实现方式中，坞站110包括光学窗114，光学窗被配置成定位在光源106与将成像的物体之间。窗114还被配置成定位在透镜组件104与将成像的物体之间。光学窗114保护光源106和透镜组件104，并且限制环境光到达透镜组件104。在各种实现方式中，光学窗114是由对光源106发射的光的波长光学透明的(或基本光学透明的)材料组成。在各种实现方式中，光学窗114是由对光源106发射的光的一个或多个波长部分或完全地不透明的材料组成。在各种实现方式中，光学窗114用作偏光透镜。在各种实现方式中，光学窗114通向外部环境(例如，其不包括安装好的透镜或其他光学透明材料)。

在各种实现方式中，坞站110被配置成接收移动设备120，诸如智能电话、个人数字助理(PDA)、企业数字助理、平板电脑、IPOD、数字相机、便携式音乐播放器和/或便携电子设备，从而有效地将移动设备安装到高光谱成像设备100上。在各种实现方式中，坞站110被配置成促成光学组件102与移动设备120之间的电子通信。在各种实现方式中，移动设备120包括显示器122，显示器被配置成充当用于光学组件102的显示器(例如，作为用于操作光学组件102的触摸屏显示器和/或作为用于光学组件102收集到的高光谱图像的显示器)。在各种实现方式中，移动设备120被配置为用于处理光学组件102收集到的一个或多个图像的处理器。在各种实现方式中，移动设备120被配置成将光学组件102收集到的一个或多个图像传输到外部计算设备(例如，通过有线或无线通信)。

图1B示出根据各种实现方式的另一高光谱成像设备100，其类似于图1A中示出的那个，但是包括整体主体101，这个整体主体与数字单镜头反光式(DSLR)相机相似，相似之处在于，这个主体具有面向前的透镜组件104和面向后的显示器122。DSLR型外壳允许用户容易保持高光谱成像设备100，将其对向患者以及相关区域(例如，患者皮肤)，并且将设备定位在与患者相距适当距离的位置。将会了解，图1B的实现方式可并入有结合图1A的设备在上文或下文中描述的各种特征。

在各种实现方式中，并类似于以上所述设备，图1B中示出的高光谱成像设备100包括光学组件，光学组件具有：光源106和107，所述光源用于照射物体表面(例如，被摄者的皮肤)；以及透镜组件104，所述透镜组件用于收集从物体反射和/或背向散射的光。

在各种实现方式中，并且还类似于以上所述设备，图1B的高光谱成像设备包括第一投影仪112-1和第二投影机112-2，它们被配置成将光投影到物体上，从而指示高光谱成像设备100何时定位成与物体相距适当距离，以便获取聚焦图像。如上指出，这在透镜组件104具有固定焦距的情况下尤其有用，这样图像无法通过透镜组件的操控来聚焦。如图1B所示，投影仪安装在主体101的前侧上。

在各种实现方式中，主体101基本上包围住并支撑住光学组件的光源106和107和透镜组件104、连同第一投影仪112-1和第二投影机112-2以及显示器122。

相较以上所述设备来说，图1B的高光谱成像设备的各种实现方式包括光敏传感器，光敏传感器安装在基本上竖直地取向的电路板上(参见例如光敏传感器210-1、210-3)。在各种实现方式中，高光谱成像设备包括实时取景相机103和远程的温度计105。实时取景相机103使得显示器122能够以类似于DSLR的实时预览功能的方式来用作取景器。温度计105被配置成测量相关区域内的患者组织表面温度。

图2A是根据各种实现方式的高光谱成像设备100的光学组件102的剖切视图。光学组件102可结合到较大组件(如本文中论述)之中，或者独立于任何其他设备或组件来使用。

如图2A所示，光学组件102包括壳体202。还如图3的分解图所示，光学组件102还包括了透镜组件104、至少一个光源(例如，光源106)、光学路径组件204、一个或多个电路板(例如，电路板206和电路板208)、以及多个光敏传感器210(例如，光敏传感器210-1、......、210-4)。将会了解，成像设备100设有一个或多个处理器、和存储器。例如，这样的处理器可与一个或多个电路板集成或可操作地耦接。例如，在一些实施方案中，耦接到一个或多个浮点栅极阵列的AT32UC3A364(ATMEL Corporation，San Jose California)微控制器或等效物用于从光敏传感器中收集图像。虽然示有两个电路板206和208，但是在一些实现方式中，高光谱成像设备具有单个电路板(例如，206或208)，并且每个光敏传感器210安装在单个电路板上或连接到电路板(例如，由弯曲电路或导线连接)。

光学组件102的部件容纳在壳体202内和/或安装到壳体上。在各种实现方式中，壳体202本身被配置成容纳在另一组件内和/或安装到另一组件上，如图1A所示。

透镜组件104(在本文中也被可互换地称为“透镜”)是成像透镜，其被配置成捕获从物体反射的光，并且将光导向到光学路径组件204中。在各种实现方式中，透镜组件104是多元件式透镜，具有固定焦长、固定焦距，和/或作为固定焦点透镜。

至少一个光源被配置成将光导向到将通过光学组件102成像的物体上。具体来说，至少一个光源被配置成利用具有期望光谱含量的光照射物体。来自至少一个光源、从物体反射或背向散射的光随后是由透镜组件104接收，并由光学组件102中的多个光敏传感器捕获。

在各种实现方式中，如本文中论述，至少一个光源被配置成根据两个或更多个操作模式操作，其中每个操作模式都会产生利用具有不同光谱含量的光对物体的照射。例如，在第一操作模式下，至少一个光源发射在500nm至600nm的光谱范围(或任何其他适当光谱范围)内的光，并且在第二操作模式下，至少一个光源发射在600nm至700nm的光谱范围(或任何其他适当光谱范围)内的光。

在各种实现方式中，光源包括单个宽带光源、多个宽带光源、单个窄带光源、多个窄带光源，或一个或多个宽带光源和一个或多个窄带光源的组合。同样，在各种实现方式中，光源包括多个相干光源、单个不相干的光源、多个不相干的光源，或一个或多个相干光源和一个或多个不相干的光源的组合。

在一个实现方式中，在光源被配置成发射在两个或更多个光谱范围内的光情况下，光源包括两组或更多组(例如，每个相应的组包括一个或多个光源，它们被配置成发射相同谱带的光)，其中每个相应的组被配置成仅仅发射在两个或更多个光谱范围中的一者内的光。

在一些实施方案中，参考图1B，在光源被配置成发射在两个或更多个光谱范围内的光情况下，光源包括两组或更多组发光设备(例如，发光二极管)，其中每个相应的组是由相应滤波器(例如，带通滤波器)过滤。作为特定实例，参考图1B，光源106被配置成发射在第一光谱范围内的光，并且光源107被配置成发射在第二光谱范围内的光。在一些实施方案中，光源106包括第一组发光设备，这组发光设备利用对应于第一光谱范围的第一带通滤波器过滤，并且光源107包括第二组发光设备，这组发光设备利用对应于第二光谱范围的第二带通滤波器过滤。在典型实施方案中，第一光谱范围不同于所述第二光谱范围，并且并不重叠。在一些实施方案中，第一光谱范围不同于所述第二光谱范围，但是重叠。在一些实施方案中，第一光谱范围与第二光谱范围相同。在一些实施方案中，第一组发光设备是由第一单个发光二极管(LED)组成，并且第二组发光设备是由第二单个发光二极管组成。在此类实施方案中，用作第一单个发光二极管和第二单个发光二极管的合适发光二极管的实例是LUMINUS CBT-140 Whtie LED(Luminus Devices，Inc.，Billerica，MA)。在一些实施方案中，第一组发光设备是由第一多个发光二极管组成，并且第二组发光设备是由第二多个发光二极管组成。

在一些实施方案中，光源106未被带通滤波器覆盖，并且本身仅仅发射第一光谱范围。在一些实施方案中，第二光源107未被带通滤波器覆盖，并且本身仅仅发射第二光谱范围。

在一些实施方案中，光源106发射至少80瓦特的照射功率，并且第二光源发射至少80瓦特的照射功率。在一些实施方案中，光源106会独立地发射至少80瓦特、至少85瓦特、至少90瓦特、至少95瓦特、至少100瓦特、至少105瓦特或至少110瓦特的照射功率。在一些实施方案中，光源107会独立地发射至少80瓦特、至少85瓦特、至少90瓦特、至少95瓦特、至少100瓦特、至少105瓦特或至少110瓦特的照射功率。

在一些实施方案中，光谱成像器100在照射过程中未连接到主要电源(例如，电网)。换句话说，在一些实施方案中，在至少照射阶段中，光谱成像器被独立地供电，例如，通过电池供电。在一些实施方案中，为了实现光源106和/或光源107所需要的照明功率的量(例如，在一些实施方案中，多于100瓦特的照明功率)，光源通过高性能的电容器组(未示出)来电气连通到电池。在这样一个实例中，电容器组包括可安装在板上的电容器。在这样一个实例中，电容器组包括具有至少80法拉(F)的额定值、至少80安培(A)的峰值电流的电容器，并且能够在照射过程中输送至少0.7瓦特-小时(Whr)的能量。在这样一个实例中，电容器组包括具有至少90F的额定值、至少85A的峰值电流的电容器，并且能够在照射过程中输送至少0.8Whr的能量。在这样一个实例中，电容器组包括具有至少95F的额定值、至少90A的峰值电流的电容器，并且能够在照射过程中输送至少0.9Whr的能量。在这样一个实例中，电容器组包括RSC2R7107SR电容器(IOXUS，Oneonta，New York)，这种RSC2R7107SR电容器具有100F的额定值、95A的峰值电流，并且能够在照射过程中输送至少0.1Whr的能量。

在一个实例中，用于为光谱成像器供电的电池(包括电容器组)具有至少6伏特的电压和至少5000mAH的电容。在这样一个实例中，电池是由TENERGY(Fremont，California)制造，并且其额定电压为7.4V，具有6600mAH的电容，并且重达10.72盎司。

在一些实施方案中，电容器组包括与光源106和光源107两者电气连通的单个电容器，其中单个电容器具有至少80F的额定值、至少80A的峰值电流，并且能够在照射过程中输送至少0.7Whr的能量。在一些实施方案中，电容器组包括与光源106电气连通的第一电容器和与光源107电气连通的第二电容器，其中第一电容器和第二电容器各自具有至少80F的额定值、至少80A的峰值电流，并且各自能够在照射过程中输送至少0.7Whr的能量。

在一个实现方式中，在光源被配置成发射在两个或更多个光谱范围内的光情况下，在第一操作模式下，仅仅使用第一组发光设备，并且在第二操作模式下，仅仅使用第二组发光设备。在此，将会理解，在一些实施方案中，第一组发光设备是单个第一LED，并且第二组发光设备是单个第二LED。发光设备和带通滤波器的相同或类似的布置可以用于成像设备100中的其他光源。当然，通过包括另外组的发光设备和/或对应于另外光谱范围的另外带通滤波器，另外操作模式(例如，第三操作模式、第四操作模式等等)也是有可能的。

在各种实现方式中，如图2B所示，光学组件102具有两个光源，包括光源106和光源107。在各种实现方式中，两个光源被配置成发射落入两个基本上不重叠光谱范围的光。例如，在第一操作模式下，两个光源106和107发射在500nm至600nm的光谱范围(或任何其他适当光谱范围)内的光，并且在第二操作模式下，两个光源106和107发射在600nm至700nm的光谱范围(或任何其他适当光谱范围)内的光。

在一些实现方式中，在高光谱成像设备包括两个光源(例如，光源106和光源107)情况下，每个光源被配置成发射仅仅落入两个基本上不重叠光谱范围中的一者的光。例如，在第一操作模式下，光源106发射在第一光谱范围(例如，500nm至600nm或任何其他适当光谱范围)内的光，并且在第二操作模式下，光源107发射在第二光谱范围(例如，600nm至700nm或任何其他适当光谱范围)内的光。

在一些实现方式中，在高光谱成像设备包括两个光源(例如，光源106和光源107)情况下，每个光源被配置成发射落入对应预定光谱范围的光。例如，在第一操作模式下，光源106发射在第一光谱范围(例如，涵盖520nm、540nm、560nm和640nm光的光谱范围)内的光，并且在第二操作模式下，光源107发射在第二光谱范围(例如，涵盖580nm、590nm、610nm和620nm光的光谱范围)内的光。

在一些实施方案中，光的第一操作模式和第二操作模式应用到成对光源上。换句话说，当每个相应光源仅仅发射落入一个相关光谱范围的光时，成对光源根据以上所述第一操作模式和第二操作模式一起操作。

在各种实现方式中，两个基本上不重叠光谱范围中的一者或两者是不相接的光谱范围。例如，第一光源可以不连续的方式发射具有在490nm与580nm之间的波长的光(例如，在490-510nm和520-580nm的谱带内)，并且第二光源可以连续方式发射具有在575nm与640nm之间的波长的光(例如，在575-640nm的单个谱带内)。在另一实例中，第一光源可以不连续的方式发射具有在510nm与650nm之间的波长的光(例如，在510-570nm和630-650nm的谱带内)，并且第二光源可以连续方式发射具有在570nm与630nm之间的波长的光(例如，在570-630nm的单个谱带内)。在又一实例中，光源106可以不连续的方式发射具有在515nm与645nm之间的波长的光(例如，在515-565nm和635-645nm的谱带内)，并且光源107可以连续方式发射具有在575nm与625nm之间的波长的光(例如，在575-625nm的单个谱带内)。

在一些实现方式中，光源106和107是宽带光源(例如，白光LED)，它们是被对应第一波长滤波器和第二波长滤波器覆盖，具有基本上重叠的通带。在一些实现方式中，光源106和107是宽带光源(例如，白光LED)，它们是被对应第一波长滤波器和第二波长滤波器覆盖，具有基本上不重叠通带。用于此类实现方式中的滤波器的通带基于将成像以形成高光谱数据立方体的谱带的标识。

在一个实现方式中，将收集的谱带分成两组。第一组是由具有低于预定波长的波长的谱带组成，并且第二组是由具有高于预定波长的波长的谱带组成。例如，如果需要八个谱带下的图像形成特定高光谱数据立方体，那么具有最短的波长的四个谱带组成第一组，并且另外四个谱带组成第二组。接着，第一通带经选择以使得第一滤波器允许具有对应于第一组的波长的光，但是阻挡基本上所有的具有对应于第二组的波长的光。同样，第二通带经选择以使得第二滤波器允许具有对应于第二组的波长的光，但是阻挡基本上所有的具有对应于第一组的波长的光。

在另一实现方式中，将收集的谱带分成两组。第一组是由第一谱带子集组成，并且第二组是由第二谱带子集组成。在这个实现方式中，分成两个子集以这样的方式进行：在将来自第一子集的谱带与来自第二子集的谱带配对后，得以保证最小预定带距。例如，在一个实施方案中，第一子集包括520、540、560和640，而第二子集包括580、590、510和620。此外，四对波长形成，每对包括来自第一子集的一个带和来自第二自己的一个带，其中在成对的带之间的最小间距为至少50nm。例如，在一个实施方案中，形成以下各对：对(i)520nm/590nm、对(ii)540nm/610nm、对(iii)560nm/620nm和、以及对(iv)580nm/640nm。有利地，在一些实施方案中，其中对中每个带的中心间隔至少50nm的成对的带允许促成用于覆盖光敏传感器的双带通滤波器的效率，因为每个这种带通滤波器所允许穿过的两个波长范围彼此间隔得足够远，以便确保滤波器的效率。因此，在一些实现方式中，允许来自第一组的一个谱带和来自第二组的一个谱带的通过的双带通滤波器放在每个光敏传感器前方，使得一个图像在属于第一组的谱带下捕获(例如，在利用光源106照射物体时)，并且一个图像在属于第二组的谱带下捕获(例如，在利用光源107照射物体时)。

在一个实现方式中，在高光谱数据立方体用于确定组织的氧合血红蛋白和去氧血红蛋白含量情况下，第一滤波器具有以在430nm与510nm之间开始并以在570nm与590nm之间结束的通带，并且第二滤波器具有以在570nm与580nm之间开始并以在645nm与700nm之间结束的通带。

在第一实现方式中，成像设备100被配置成收集一组图像，其中这组图像中的每个图像在离散谱带下收集，并且这组图像包括在具有中心波长(510±5nm、530±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、620±5nm和660±5nm)的这些离散谱带中的任何4个或更多个、任何5个或更多个、任何6个或更多个、任何7个或更多个、或所有谱带下收集到的图像，其中这组中的每个相应谱带在小于15nm、小于10nm或5nm或更小的半峰处具有全宽。在此第一实现方式的一些实施方案中，覆盖光源106的第一带通滤波器具有允许波长500±5-550±5nm的第一通带和允许波长650±5-670±5nm的第二通带，同时阻挡所有其他波长，并且覆盖光源107的第二带通滤波器具有允许波长550±5nm-630±5nm的单个通带，同时阻挡所有其他波长。在此第一实现方式的其他此类实施方案中，覆盖光源106的第一带通滤波器具有允许波长505±5-545±5nm的第一通带和允许波长655±5-665±5nm的第二通带，同时阻挡所有其他波长，并且覆盖光源107的第二带通滤波器具有允许波长555±5nm-625±5nm的单个通带，同时阻挡所有其他波长。

在第二实现方式中，成像设备100被配置成收集一组图像，其中这组图像中的每个图像在离散谱带下收集，并且这组图像包括在具有中心波长(520±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、610±5nm、620±5nm和640±5nm)的这些离散谱带中的任何4个或更多个、任何5个或更多个、任何6个或更多个、任何7个或更多个、或所有谱带下收集到的图像，其中这组中的每个相应谱带在小于15nm、小于10nm或5nm或更小的半峰处具有全宽。在此第二实现方式的一些实施方案中，覆盖光源106的第一带通滤波器具有允许波长510±5-570±5nm的第一通带和允许波长630±5-650±5nm的第二通带，同时阻挡所有其他波长，并且覆盖光源107的第二带通滤波器具有允许波长570±5nm-630±5nm的单个通带，同时阻挡所有其他波长。在此第二实现方式的其他此类实施方案中，覆盖光源106的第一带通滤波器具有允许波长515±5-565±5nm的第一通带和允许波长635±5-645±5nm的第二通带，同时阻挡所有其他波长，并且覆盖光源107的第二带通滤波器具有允许波长575±5nm-625±5nm的单个通带，同时阻挡所有其他波长。

在第三实现方式中，成像设备100被配置成收集一组图像，其中这组图像中的每个图像在离散谱带下收集，并且这组图像包括在具有中心波长(500±5nm、530±5nm、545±5nm、570±5nm、585±5nm、600±5nm、615±5nm和640±5nm)的这些离散谱带中的任何4个或更多个、任何5个或更多个、任何6个或更多个、任何7个或更多个、或所有谱带下收集到的图像，其中这组中的每个相应谱带在小于15nm、小于10nm或5nm或更小的半峰处具有全宽。在此第三实现方式的一些实施方案中，覆盖光源106的第一带通滤波器具有允许波长490±5-555±5nm的第一通带和允许波长630±5-650±5nm的第二通带，同时阻挡所有其他波长，并且覆盖光源107的第二带通滤波器具有允许波长560±5nm-625±5nm的单个通带，同时阻挡所有其他波长。在此第三实现方式的其他此类实施方案中，覆盖光源106的第一带通滤波器具有允许波长495±5-550±5nm的第一通带和允许波长635±5-645±5nm的第二通带，同时阻挡所有其他波长，并且覆盖光源107的第二带通滤波器具有允许波长565±5nm-620±5nm的单个通带，同时阻挡所有其他波长。

在一些实现方式中，光源106和107是宽带光源(例如，白光LED)。第一光源106被短通滤波器(例如，允许具有低于截止波长的波长的光穿过、同时阻挡具有高于截止波长的波长的光的滤波器)覆盖，并且第二光源107被长通滤波器(例如，允许具有高于截止波长的波长的光穿过、同时阻挡具有低于截止波长的波长的光的滤波器)覆盖。短通滤波器和长通滤波器的截止波长和起始波长基于将由成像系统捕获到的成组谱带确定。一般来说，相应的截止波长和起始波长经选择以使得它们长于将捕获于第一组图像中的最长波长并且短于将捕获于第二组图像中的最长短波长(例如，在第一组图像和第二组图像组合形成高光谱数据集情况下)。

例如，参考图2B和图3，在一个实现方式中，光敏传感器210各自是由双带通滤波器216覆盖。每个双带通滤波器216允许第一光谱范围和第二光谱范围的光穿过至相应光敏传感器210。覆盖光源106和107的滤波器的截止波长和起始波长经选择以使得准确来说，来自每个滤波器216的一个通带低于覆盖光源106的滤波器的截止波长，并且来自每个滤波器216的另一通带高于覆盖光源107的滤波器的起始波长。

在一个实现方式中，在高光谱数据立方体用于确定组织的氧合血红蛋白和去氧血红蛋白含量情况下，覆盖光源106的短通滤波器的截止波长和覆盖光源107的长通滤波器的起始波长在565nm与585nm之间。

在第一实现方式中，高光谱成像设备被配置成在具有中心波长510±5nm、530±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、620±5nm和660±5nm的谱带下收集图像，其中每个相应谱带在小于15nm的半峰处具有全宽，并且覆盖光源106的短通滤波器的截止波长和覆盖光源107的长通滤波器的起始波长各自独立地为570±5nm。

在第二实现方式中，高光谱成像设备被配置成在具有中心波长520±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、610±5nm、620±5nm和640±5nm的谱带下收集图像，其中每个相应谱带在小于15nm的半峰处具有全宽，并且覆盖光源106的短通滤波器的截止波长和覆盖光源107的长通滤波器的起始波长各自独立地为585±5nm。

在第三实现方式中，高光谱成像设备被配置成在具有中心波长500±5nm、530±5nm、545±5nm、570±5nm、585±5nm、600±5nm、615±5nm和640±5nm的谱带下收集图像，其中每个相应谱带在小于15nm的半峰处具有全宽，并且覆盖光源106的短通滤波器的截止波长和覆盖光源107的长通滤波器的起始波长各自独立地为577.5±5nm。

在各种实现方式中，成像设备100包括三个或更多个光源(例如，2、3、4、5、6或更多个光源)。在此类情况下，可以使用光谱范围(或任何其他期望特性)在三个或更多个光源之间的任何适当分配。例如，每个光源可被配置成根据每个期望操作模式来发射光。因此，例如，如果要求来自于四个光源的四个基本上不重叠光谱范围，那么每个光源可被配置成发射在四个光谱范围中的每者内的光。在其他情况下，每个相应光源可被配置成发射在四个光谱范围中的不同相应光谱范围内的光。在另外情况下，光源中的两个可被配置成发射在四个光谱范围中的每者内的光，并且另外两个光源可被配置成发射在其余两个光谱范围中的每者内的光。还构想了光谱范围在光源之间的其他分配。

参考图4，光学组件102还包括了光学路径组件204，光学路径组件将透镜组件104接收的光导向到耦接到第一电路板206和第二电路板208的多个光敏传感器210(例如，210-1、......、210-4)。具体来说，如本文中所述，光学路径组件204包括多个分束器212(例如，212-1、......、212-3)和多个射束控向元件214(例如，214-2、214-4)。分束器212和射束控向元件214被配置成将透镜组件104接收的光分成多个光学路径，并将这些光学路径导向到光学组件102的多个光敏传感器210上。

在各种实现方式中，可以在光学组件102中使用若干不同类型的分束器。将在各种实现方式中使用的一种类型的分束器被配置成将光束划分成两个单独路径，它们各自具有基本上相同的光谱含量。例如，入射在分束器上的光的约50％在第一方向上透射，而其余的约50％在第二方向(例如，其垂直于第一方向)上透射。在各种实现方式中，还可使用沿两个方向透射的光的其他比率。为了容易参考，这种类型的分束器在本文中称为50∶50分束器，并与将光束划分成各自具有不同光谱含量的两个单独路径的二向色分束器区分开来。例如，接收具有450-650nm(或更多)的光谱范围的光的二向色分束器可以在第一方向上透射具有450-550nm的光谱范围的光，并且在第二方向(例如，其垂直于第一方向)上透射具有550-650nm的光谱范围的光。

另外，可以利用其他范围，包括但不限于不连续光谱子范围。例如，第一光谱范围包括约450-550nm的第一光谱子范围和约615-650nm的第二光谱子范围，并且第二光谱范围、第三光谱范围和第四光谱范围可分别为约550-615nm、585-650nm和450-585nm。或者，可利用各种分束器将光分成具有约450-530nm的第一光谱子范围和约600-650nm的第二光谱子范围的第一光谱范围、约530-600nm的第二光谱范围、具有包括约570-600nm的第三光谱子范围和约615-650nm的第四光谱子范围的至少两个不连续光谱子范围的第三光谱范围、具有包括约450-570nm的第五光谱子范围和约600-615nm的第六光谱子范围的至少两个不连续光谱子范围的第四光谱范围、具有包括约585-595nm的第七光谱子范围和约615-625nm的第八光谱子范围的至少两个不连续光谱子范围的第五光谱范围、以及具有包括约515-525nm的第九光谱子范围和约555-565nm的第十光谱子范围的至少两个不连续光谱子范围的第六光谱范围。

在各种实现方式中，分束器212是50∶50分束器。在各种实现方式中，分束器212是二向色分束器(例如，将光束划分成各自具有不同光谱含量的单独路径的分束器)。在各种实现方式中，分束器212包括50∶50分束器与二向色分束器的组合。在本文中论述采用各种类型的分束器的光学组件102的若干特定实例。

光学路径组件204被配置成使得提供至每个光敏传感器(或者，更具体地，覆盖光敏传感器的滤波器)的图像是基本上相同的(例如，相同图像被提供给每个光敏传感器)。由于光敏传感器210可以全部同时操作，因此光学组件102能够在基本上相同的时间上捕获同一个物体的多个图像(因此，捕获对应于有相同照明条件的物体的多个图像)。此外，由于每个光敏传感器210-n是由具有不同通带的带通滤波器216-n覆盖，因此，每个光敏传感器210-n捕获该图像的不同光谱分量。接着，将这些多个图像汇编成高光谱数据立方体以供分析，每个图像表示不同光谱分量。

在一些实施方案中，每个光敏传感器210-n是像素阵列。在一些实施方案中，每个光敏传感器210-n包括500,000像素、1,000,000像素、1,100,000像素、1,200,000像素或多于1,300,000像素。在示例性的实施方案中，多个光敏传感器中的光敏传感器是1/2英寸百万像素CMOS数字图像传感器，诸如MT9M001C12STM单色传感器(Aptina Imaging Corporation，San Jose，California)。

图3是根据各种实现方式的光学组件102的示意性分解图。图3还进一步示出光学组件的各种部件的布置。具体来说，光学组件102包括第一电路板206和第二电路板208，其中第一电路板206和第二电路板208基本上平行于彼此，并且定位在光学路径组件204的相对侧上。在各种线方式中，电路板206、208是刚性电路板。

被耦接到第一电路板206的是第一光敏传感器210-1和第三光敏传感器210-3。被耦接到第二电路板208的是第二光敏传感器210-2和第四光敏传感器210-4。在各种实现方式中，光敏传感器210直接地耦接到它们相应的电路板(例如，它们刚性地安装到电路板)。在各种实现方式中，为了促成光敏传感器210相对于光学路径组件204的精确对准，光敏传感器210柔性地耦接到它们相应的电路板。例如，在一些情况下，光敏传感器210安装在柔性电路(例如，包括由聚氨酯、PEEK、聚酯或任何其他适当材料构成的柔性衬底)上。接着，柔性电路电耦接到电路板206、208。在各种实现方式中，光敏传感器210安装到刚性衬底上，刚性衬底继而经由柔性的互连件(例如，柔性板、柔性导线阵列、柔性PCB、柔性扁平电缆、带状电缆等等)又耦接到电路板206、208中的一者。

如上指出，光学组件102包括多个带通滤波器216(例如，216-1、......、216-4)。带通滤波器216定位在光敏传感器210与光学路径组件204中的它们相应光学出口之间。因此，带通滤波器216被配置成过滤最终入射在光敏传感器210上的光。在一些实施方案中，每个带通滤波器216是双带通滤波器。

在各种实现方式中，每个带通滤波器216被配置成具有不同通带。因此，即使光学路径组件204将相同图像提供给每个光敏传感器(或者，更具体地，提供给覆盖光敏传感器的滤波器)，每个光敏传感器实际捕获该图像的不同光谱分量。例如，如本文中更详细地论述，第一带通滤波器216-1可以具有以520nm为中心的通带，并且第二带通滤波器216-2可以具有以540nm为中心的通带。因此，当图像传感器100捕获曝光时，第一光敏传感器210-1(其由第一带通滤波器216-1过滤)将捕获表示入射光的具有以520nm为中心的波长的部分的图像，并且第二光敏传感器210-2(其由第二带通滤波器216-2过滤)将捕获表示入射光的具有以540nm为中心的波长的部分的图像。(如本文所使用，术语“曝光”是指造成在多个光敏传感器上同时或基本上同时地捕获多个图像的单个成像操作。)接着，这些图像连同第三光敏传感器210-3和第四光敏传感器210-4(各自捕获不同谱带)捕获到的其他图像被汇编成高光谱数据立方体以供进一步的分析。

在各种实现方式中，带通滤波器216中的至少一个子集被配置成允许使对应于两个(或更多个)离散谱带的光穿过滤波器。虽然这样的滤波器在本文中可以称为双带通滤波器，但是这个术语意图涵盖具有两个离散通带的带通滤波器以及具有多于两个离散通带的带通滤波器(例如，三带通滤波器、四带通滤波器等等)。通过使用具有多个通带的带通滤波器，可使用每个光敏传感器来捕获表示出若干不同谱带的图像。例如，高光谱图像设备100首先将利用在仅对应于每个带通滤波器的通带中的一者的光谱范围内的光照射物体，并且在第一照射条件下捕获曝光。随后，高光谱图像设备100将利用在对应于每个带通滤波器的通带中的另一者的光谱范围内的光照射物体，并且接着在第二照射条件下捕获曝光。因此，由于第一照射条件并不包括将会以第一通带透射的任何光谱含量，因此第一曝光造成每个光敏传感器仅仅捕获该图像的单个光谱分量。相反，由于第二照射条件并不包括将会以第二通带透射的任何光谱含量，因此第二曝光造成每个光敏传感器仅仅捕获该图像的单个光谱分量。

作为更具体的实例，在各种实现方式中，带通滤波器216-1至216-4各自包括落入500-585nm的范围内的一个通带和落入585-650nm的范围内的第二通带，如以下表(1)所示：

在一个实现方式中，光源106具有两个操作模式：在第一操作模式下，光源106发射具有根据第一组谱带的波长(例如，低于585nm，诸如在500nm与585nm之间)的光；在第二操作模式下，光源106发射具有根据第二组谱带的波长(例如，高于585nm，诸如在585nm与650nm之间)的光。因此，当使用第一照射模式捕获第一曝光时，捕获四个图像，其中每个图像对应入射光的单个光谱分量。具体来说，第一传感器210-1捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入第一通带内的部分(例如，以520nm为中心)，第二传感器210-2捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入第二通带内的部分(例如，以540nm为中心)，依此类推。当使用第二照射模式捕获第二曝光时，捕获四个另外图像，其中每个图像对应入射光的单个光谱分量。具体来说，第一传感器210-1捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入双带通滤波器216-1所允许的另一通带内的部分(例如，以590nm为中心)，第二传感器210-2捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入双带通滤波器216-2所允许的另一通带内的部分(例如，以610nm为中心)，依此类推。接着，从以上所述两次曝光得到的八个图像被汇编成高光谱数据立方体以供进一步的分析。

在另一实现方式中，如图2B所示，高光谱成像设备具有两个光源106、107，并且每个光源被配置成利用不同组的谱带照射物体。高光谱成像设备具有两个操作模式：在第一操作模式下，光源106发射具有根据第一组谱带的波长的光。在第二操作模式下，光源107发射具有根据第二组谱带的波长的光。因此，当使用第一照射模式捕获第一曝光时，捕获四个图像，其中每个图像对应入射光的单个光谱分量。具体来说，在第一操作模式过程中第一传感器210-1捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入第一通带内的部分(例如，以520nm为中心)，在第二操作模式过程中第二传感器210-2捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入第二通带内的部分(例如，以540nm为中心)，依此类推。当使用第二照射模式捕获第二曝光时，捕获四个另外图像，其中每个图像对应入射光的单个光谱分量。具体来说，第一传感器210-1捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入双带通滤波器216-1所允许的另一通带内的部分(例如，以590nm为中心)，第二传感器210-2捕获到的图像将基本上包括入射光的仅仅落入双带通滤波器216-2所允许的另一通带内的部分(例如，以610nm为中心)，依此类推。接着，从以上所述两次曝光得到的八个图像被汇编成高光谱数据立方体以供进一步的分析。在典型实施方案中，每个此类图像是多像素图像。在一些实施方案中，这种汇编涉及在逐像素的基础上，将多个图像中的每个图像组合以形成复合图像。

在以上实例中，每个滤波器216-n具有两个通带。然而，在各种实现方式中，滤波器并非全都具有相同数量通带。例如，如果需要捕获较少谱带，那么滤波器216-n中的一个或多个可仅具有一个通带。类似地，滤波器216-n中的一个或多个可以具有另外通带。在后一情况下，光源104将会具有另外操作模式，其中每个操作模式利用落入每个传感器的通带中的仅1个通带(或未落入通带)的光照射物体。

图4是根据各种实现方式的光学组件102的一部分的示意性分解图，其中示出由光学路径组件204形成的光学路径。光学路径组件204将透镜组件104接收的光输送到光学组件102的各种光敏传感器210。

转至图4，光学组件102包括第一分束器212-1、第二分束器212-2和第三分束器212-3。每个分束器被配置成将分束器接收的光分成至少两个光学路径。例如，用于光学路径组件204的分束器可以将入射射束分成共线于输入射束的一个输出射束和垂直于输入射束的另一输出射柬。

具体来说，第一分束器212-1与透镜组件104成直接光学通信，并且如图10所示，将入射光(以箭头400表示)分成第一光学路径401和第二光学路径402。第一光学路径401基本上共线于进入第一分束器212-1的光，并且传入第二分束器212-2。第二光学路径402基本上垂直于进入第一分束器212-1的光，并且传入第三分束器212-3。在各种实现方式中，第一分束器212-1是50∶50分束器。在其他实现方式中，第一分束器212-1是二向色分束器。

继续参考图10，第二分束器212-2邻近第一分束器212-1(并且与第一分束器212-1成直接光学通信)，并且将来自第一分束器212-1的入射光分成第三光学路径403和第四光学路径404。第三光学路径403基本上共线于进入第二分束器212-2的光，并穿过至第一射束控向元件214-1(参见图4)。第四光学路径基本上垂直于进入第二分束器212-2的光，并穿过至第二射束控向元件214-2。在各种实现方式中，第二分束器212-2是50∶50分束器。在其他实现方式中，第二分柬器212-2是二向色分柬器。

射束控向元件214(例如，图4中示出的214-1、......、214-4)被配置成改变进入射束控向元件的一面的光的方向。射束控向元件214为改变光的方向的任何适当光学设备。例如，在各种实现方式中，射束控向元件214是棱镜(例如，折叠棱镜、弯曲棱镜等等)。在各种实现方式中，射束控向元件214是反射镜。在各种实现方式中，射束控向元件214是其他适当光学设备或设备组合。

参考图4，第一射束控向元件214-1邻近第二分束器212-2并与其成直接光学通信，并且从第三光学路径(例如，与第二分束器212-2的输入共线的第二分束器212-2的输出)接收光。第一射束控向元件214-1将光沿基本上垂直于第四光学路径的方向(例如，在各种实现方式中，其垂直于分束器212的光学路径限定的平面，例如，x-y平面)偏转并偏转到耦接到第一电路板206(图3)的第一光敏传感器210-1之上。第一射束控向元件214-1的输出以箭头411表示(参见图4)。

第二射束控向元件214-2邻近第二分束器212-2并与其成直接光学通信，并且从第四光学路径(例如，第二分束器212-2的垂直输出)接收光。第二射束控向元件214-2将光沿基本上垂直于第三光学路径的方向(例如，在各种实现方式中，其垂直于分束器212的光学路径限定的平面，例如，x-y平面)偏转并偏转到耦接到第二电路板208(图3)的第二光敏传感器210-2之上。第二射束控向元件214-2的输出以箭头412表示(参见图4)。

如上指出，第一分束器212-1将光沿第一光学路径(如上论述)传入至第二分束器212-2，并且沿第二光学路径传入至第三分束器212-3。

参考图10，第三分束器212-3邻近第一分束器212-1(并且与第一分束器212-1成直接光学通信)，并且将来自第一分束器212-1的入射光分成第五光学路径405和第六光学路径406。第五光学路径405基本上共线于进入第三分束器212-3的光，并穿过至第三射束控向元件214-3(参见图4)。第六光学路径基本上垂直于进入第三分束器212-3的光，并穿过至第四射束控向元件214-4。在各种实现方式中，第三分束器212-3是50∶50分束器。在其他实现方式中，第三分束器212-3是二向色分柬器。

第三射束控向元件214-3(参见图4)邻近第三分束器212-3并与其成直接光学通信，并且从第五光学路径(例如，与第三分束器212-3的输入共线的第三分束器212-3的输出)接收光。第三射束控向元件214-3将光沿基本上垂直于第三光学路径的方向(例如，在各种实现方式中，其垂直于分束器212的光学路径限定的平面，例如，x-y平面)偏转并偏转到耦接到第一电路板206(图3)的第三光敏传感器210-3之上。第三射束控向元件214-3的输出以箭头413表示(参见图4)。

第四射束控向元件214-4邻近第三分束器212-3并与其成直接光学通信，并且从第六光学路径(例如，第三分束器212-3的垂直输出)接收光。第四射束控向元件214-4将光沿基本上垂直于第六光学路径的方向(例如，在各种实现方式中，其垂直于分束器212的光学路径限定的平面，例如，x-y平面)偏转并偏转到耦接到第二电路板208(图3)的第四光敏传感器210-4之上。第四射束控向元件214-4的输出以箭头414表示(参见图4)。

如图4所示，第一射束控向元件214-1和第三射束控向元件214-3的输出路径在与第二射束控向元件214-2和第四射束控向元件214-4的输出路径相反的方向上。因此，透镜组件104捕获到的图像被投影到安装在成像组件102的相对侧上的光敏传感器上。然而，射束控向元件212无需面向这些具体方向。相反，任何射束控向元件212可定位成将每个射束控向元件212的输出路径沿任何适当方向导向。例如，在各种实现方式中，所有射束控向元件212将光在相同方向上导向。在这种情况下，可将所有光敏传感器安装在单个电路板(例如，第一电路板206或第二电路板208，图3)上。或者，在各种实现方式中，射束控向元件212中的一个或多个将光基本上垂直于入射光导向，但是在分束器212的光学路径限定的基本上相同的平面中(例如，在x-y平面内)。在另外实现方式中，一个或多个射束控向元件214从成像设备中排除，并且对应光敏传感器210定位成正交于光学路径400-1至400-6限定的平面。

图5A是根据各种实现方式的光学组件102和光学路径组件204的示意性顶视图，并且图10是光学路径组件204内的光学路径的示意性二维图。虽然示有单个光源106，但是这个光学路径组件也可使用第二光源107实施，如图5C所示。来自透镜组件104的光进入第一分束器210-1，如以箭头400指示。第一分束器210-1将入射光(箭头400)分成与入射光(箭头400)共线的第一光学路径(箭头401)。沿第一光学路径(箭头401)的光穿过至第二分束器210-2。第一分束器210-1还会将入射光(箭头400)分成与入射光(箭头400)垂直的第二光学路径(箭头402)。沿第二光学路径(箭头402)的光穿过至第三分柬器210-3。

进入第二分束器210-2的光(箭头402)还分成与入射光(箭头400和/或箭头402)共线的第三光学路径(箭头403)。沿第三光学路径(箭头403)的光穿过至第一射束控向元件214-1(参见例如图4)，第一射束控向元件将光转向到第一光敏传感器210-1上。如上论述，在各种实现方式中，第一射束控向元件214-1将光沿垂直于进入第二分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向页面外，如图5所示)偏转。

进入第二分束器210-2的光(箭头402)还分成与入射光(箭头400和/或箭头402)垂直的第四光学路径(箭头404)。沿第四光学路径(箭头404)的光穿过至第二射束控向元件214-2，第二射束控向元件将光转向到第二光敏传感器210-2上。如上论述，在各种实现方式中，第二射束控向元件214-2将光沿垂直于进入第二分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在负z方向上，或者向页面内，如图5所示)偏转。

进入第三分束器210-3的光(箭头402)还分成与入射到第三分束器210-3中的光(箭头402)共线的第五光学路径(箭头405)。沿第五光学路径(箭头405)的光穿过至第三射束控向元件214-3(参见例如图4)，第三射束控向元件将光转向到第三光敏传感器210-3上。如上论述，在各种实现方式中，第三射束控向元件214-3将光沿垂直于进入第三分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向页面外，如图5所示)偏转。

进入第三分束器210-3的光(箭头402)还分成与入射到第三分束器210-3中的光(箭头402)垂直的第六光学路径(箭头406)。沿第六光学路径(箭头406)的光穿过至第四射束控向元件214-4，第四射束控向元件将光转向到第四光敏传感器210-4上。如上论述，在各种实现方式中，第四射束控向元件214-4将光沿垂直于进入第三分束器的光并向分束器限定的平面外的方向(例如，在负z方向上，或者向页面内，如图5所示)偏转。

图5B是根据各种实现方式的光学组件102和光学路径组件204的示意性顶视图，并且图12是光学路径组件204内的光学路径的示意性二维图。虽然示有两个光源106、107，但是光学路径还可以实现有单个光源，所述单个光源被配置成在一个或多个操作模式(例如，如本文所述的两个操作模式)下操作。

来自透镜组件104的光进入第一分束器220-1，如以箭头600指示。第一分束器220-1将入射光(箭头600)分成与入射光(箭头600)垂直的第一光学路径(箭头601)和与入射光(箭头600)共线的第二光学路径(箭头602)。沿第一光学路径(箭头601)的光以上述类似的方式穿过至射束控向元件，射束控向元件将光转向到第三光敏传感器210-3上。如上论述，在各种实现方式中，射束控向元件将光沿垂直于第一光学路径(箭头601)并向平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向页面外)朝向第三光敏传感器210-3偏转。沿第二光学路径(箭头602)的光穿过至第二分束器220-2。

第二分束器220-2将入射光(箭头602)分成与入射光(箭头602)垂直的第三光学路径(箭头603)和与入射光(箭头602)共线的第四光学路径(箭头604)。沿第三光学路径(箭头603)的光以上述类似的方式穿过至另一射束控向元件，这个射束控向元件将光转向到第二光敏传感器210-2上。如上论述，在各种实现方式中，射束控向元件将光沿垂直于第三光学路径(箭头603)并向平面外的方向(例如，在负z方向上，或者向页面内)朝向第二光敏传感器210-2偏转。沿第四光学路径(箭头604)的光穿过至第三分束器220-3。

第三分束器220-3将入射光(箭头604)分成与入射光(箭头604)垂直的第五光学路径(箭头605)和与入射光(箭头604)共线的第六光学路径(箭头606)。沿第五光学路径(箭头605)的光穿过至另一射束控向元件，这个射束控向元件将光转向到第四光敏传感器210-4上。如上论述，在各种实现方式中，射束控向元件将光沿垂直于第五光学路径(箭头605)并向平面外的方向(例如，在负z方向上，或者向页面内)朝向第四光敏传感器210-4偏转。沿第六光学路径(箭头606)的光穿过至另一射束控向元件，这个射束控向元件将光转向到第一光敏传感器210-1上。如上论述，在各种实现方式中，射束控向元件将光沿垂直于第六光学路径(箭头606)并向平面外的方向(例如，在正z方向上，或者向页面外)朝向第一光敏传感器210-1偏转。

图6是根据各种实现方式的光学组件102的示意性前视图。为了清楚起见，并未示出透镜组件104和光源106。在分束器212和射束控向元件214内的线还进一步描绘本文中描述的光路。例如，箭头404标记的线示出射束控向元件214-2如何将从分束器212-2接收的光偏转到光敏传感器210-2之上。另外，箭头402标记的线示出射束控向元件214-3如何将从分柬器212-3接收的光偏转到光敏传感器210-3之上。箭头411-414(对应图4中指示的光学路径)还进一步示出射束控向元件214如何将光导向它们相应光敏传感器210。

在当前应用中，诸如平行、垂直、正交、共面、共线等的几何术语被理解为涵盖基本上满足了这些几何关系的取向和/或布置。例如，当射束控向元件将光垂直偏转时，应当理解，射束控向元件可以将光基本上垂直地偏转。作为更具体的实例，在一些情况下，当光从其输入路径偏转90+/-1度时，可确定光是垂直的(或者基本上垂直的)。也构想到与准确几何关系的其他偏差。

如上指出，光学组件102可以使用50∶50分束器与二向色分束器的组合。在第一实例中，第一分束器212-1、第二分束器212-2和第三分束器212-3都是50∶50分束器。具有这种分束器选择的示例光学组件102在图10中示出。

在第二实例中，第一分束器212-1是二向色分束器，并且第二分束器212-2和第三分束器212-3两者都是50∶50分束器。具有这种分束器选择的示例光学组件102在图11中示出。

在第三实例中，第一分束器212-1、第二分束器212-2和第三分束器212-3都是二向色分束器。具有这种分束器选择的示例光学组件102在图12中示出。

图7是成像设备100的实现方式的剖切视图，示出对应于从光源106发射并照射将成像的物体的光的光路410和411，以及对应于从物体背向散射的光的光路400。

使用偏光照射是有利的，因为它消除了从皮肤的表面反射，并有助于消除从偏轴成像方向的散光反射。因此，在各种实现方式中，偏光用于照射将成像的物体。在各种实现方式中，光相对于有关由光(例如，光源106发射的光)的传播方向形成的入射平面的坐标系和垂直于反射表面(例如，将成像的物体)的平面的矢量偏光。平行于入射平面的电场中的分量称为p-分量，并且垂直于这个平面的分量称为s-分量。因此，具有沿入射平面的电场的偏光是“p-偏光”的，而具有垂直于平面的电场的偏光是“s-偏光”的。

光可通过在光路中放入偏光滤波器进行偏光。偏光器允许具有相同偏光(例如，p-偏光或s-偏光)的光穿过，同时反射具有相反偏光的光。由于偏光器是被动地过滤入射射束，因此50％的未经偏光的光因被反射离开偏光滤波器而损失掉。因此，在实践中，非偏光的光源必须以两倍功耗来产生两倍期望量的偏光的照射光，以考虑到这个损失。有利地，在各种实现方式中，成像设备使用偏光旋转器(例如，偏光旋转反射镜)重新捕获反射离开偏光滤波器的光并使光的极性反转。在各种实现方式中，偏光器从至少一个光源接收的所有光的至少95％可以照射在物体上。

参考图7，在一个实现方式中，从光源106沿光学路径410发射的光是由偏光器700接收。光的具有与偏光器700相同的偏光(例如，s-偏光或p-偏光)的部分穿过偏光器700，并且穿过光学窗114导向到物体表面上。光的具有与偏光器700相反的偏光的部分沿光学路径411正交地反射，导向偏光旋转器702。偏光旋转器700反转光的偏光(例如，将偏光反转成匹配透射穿过偏光器700的偏光)，并且穿过光学窗114将光反射到物体表面上。沿光路400返回的从物体背向散射的偏光是由透镜组件104捕获，并且导向光学组件102内部，如上所述。

以此方式，在考虑到光的沿光学路径的入射损失的情况下，基本上所有的从光源106发射的光投影到将以偏光方式成像的物体的表面上。这消除了对用于产生两倍期望量照射光的光源106的需要，从而使照射的功耗有效减少50％。

图9A-9C是投影到物体表面上用以聚焦由成像设备100的实现方式收集的图像的框式向导的图示。

如上指出，在各种实现方式中，透镜组件104具有固定焦距。因此，如果成像设备110维持成与将成像的物体相距适当距离，那么成像设备100捕获到的图像将仅焦点对准。在各种实现方式中，透镜组件104具有某范围的景深，使得落入该范围的物体将合适地聚焦。例如，在各种实现方式中，透镜组件104的焦距是24英寸，并且景深是3英寸。因此，落入与透镜组件104相距21英寸至27英寸的任何位置中的物体将合适地聚焦。这些值仅仅是示例性的，并且也构想了其他焦距和景深。

参考图8A-8B，为有利于将成像设备100相对于将成像的物体准确定位，坞站110包括第一投影仪和第二投影仪112(例如，112-1、112-2)，第一投影仪和第二投影仪被配置成将光(例如，分别在图8A和图8B中的光901、903)投影到物体上，从而指明成像设备100何时定位在与物体相距适当距离的位置处以便获取聚焦图像。在各种实现方式中，参考图9A-9C，第一投影仪112-1和第二投影仪112-2被配置成将形状902的第一部分902-1和第二部分902-2分别投影到物体(图9A-9C)上。形状的第一部分902-1和形状的第二部分902-1被配置成在透镜104定位成与物体相距预定距离时，会聚形成形状902，预定距离与透镜的焦距对应。

在一个实现方式中，当成像设备100的透镜定位在与物体相距对应透镜焦距的预定距离的位置处时，框式向导在物体表面上会聚形成封闭矩形(图9C)。当成像设备100的透镜定位在与物体相距小于预定距离的位置处时，框式向导保持分开(图9A)。当成像设备100的透镜定位在与物体相距大于预定距离的位置处时，框式向导彼此交叉(图9B)。

在各种实现方式中，框式向导表示物体的将被成像设备100捕获的所有或基本上所有的区域。在各种实现方式中，落入框式向导内的至少所有物体将被成像设备100捕获。

在各种实现方式中，如图8B所示，第一投影仪112-1和第二投影仪112-2各自被配置成将斑(例如，图9D中示出的斑904-1和904-2)投影到物体上，使得在透镜104定位在与物体相距预定距离的位置处时，斑就会聚(例如，在图9E中的斑904处)，预定距离与透镜的焦距对应。当成像设备100的透镜定位在与物体相距小于或大于预定距离的位置处时，投影的斑彼此岔开(图9D)。

图1B示出根据各种实现方式的另一成像设备100，其类似于图1A中示出的那个，但是包括整体主体101，这个整体主体与数字单镜头反光式(DSLR)相机相似，相似之处在于，这个主体具有面向前的透镜组件104和面向后的显示器122。DSLR型外壳允许用户容易保持成像设备100，将其对向患者以及相关区域(例如，患者皮肤)，并且将设备定位在与患者相距适当距离的位置。将会了解，图1B的实现方式可并入有结合图1A的设备在上文或下文中描述的各种特征。

在各种实现方式中，并类似于以上所述设备，图1B中示出的成像设备100包括光学组件，光学组件具有：光源106和107，所述光源用于照射物体表面(例如，被摄者的皮肤)；以及透镜组件104，所述透镜组件用于收集从物体反射和/或背向散射的光。

在各种实现方式中，并且还类似于以上所述设备，图1B的成像设备包括第一投影仪112-1和第二投影机112-2，它们被配置成将光投影到物体上，从而指示成像设备100何时定位成与物体相距适当距离，以便获取聚焦图像。如上指出，这在透镜组件104具有固定焦距的情况下尤其有用，这样图像无法通过透镜组件的操控来聚焦。如图1B所示，投影仪安装在主体101的前侧上。

在各种实现方式中，主体101基本上包围住并支撑住光学组件的光源106和107和透镜组件104、连同第一投影仪112-1和第二投影机112-2以及显示器122。

图13和图14共同示出根据各种实现方式的成像设备100的另一配置，其类似于图1B中示出的那者，但是包括关于整体主体101以及面向前的透镜组件104和面向后的显示器122的实施方案的更多细节。外壳101允许用户容易保持成像设备100，将其对向患者以及相关区域(例如，患者皮肤)，并且将设备定位在与患者相距适当距离的位置。将会了解，图13和图14的实现方式可并入有在本文中结合图1A和图1B来描述的各种特征。

在各种实现方式中，并类似于以上所述设备，图13和图14中示出的成像设备100包括光学组件，光学组件具有：光源106和107，所述光源用于照射物体表面(例如，被摄者的皮肤)；以及透镜组件104，所述透镜组件用于收集从物体反射和/或背向散射的光。

在各种实现方式中，并且还类似于图1A和图1B中描述的设备，图13的成像设备包括第一投影仪112-1和第二投影机112-2，它们被配置成将光投影到物体上，从而指示成像设备100何时定位成与物体相距适当距离，以便获取聚焦图像。如上指出，这在透镜组件104具有固定焦距的情况下尤其有用，这样图像无法通过透镜组件的操控来聚焦。如图13所示，投影仪安装在主体101的前侧上。

在各种实现方式中，主体101基本上包围住并支撑住光学组件的光源106和107和透镜组件104、连同第一投影仪112-1和第二投影机112-2。在各种实现方式中，图13的成像设备101包括实时取景相机103和远程的温度计105。

示例性的光学配置

在一个实现方式中，成像设备100被配置成检测适合于确定组织中的氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的分布的一组谱带。在特定实现方式中，这通过捕获相关组织的在八个不同谱带下的图像来实现。图像在四个光敏传感器210的两个曝光中捕获，每个光敏传感器是由独特双带通滤波器216覆盖。在一个实现方式中，成像设备100具有第一光源106，第一光源被配置成利用包括准确来说八个谱带中的四个的光照射相关组织，其中每个双带通滤波器216仅仅具有匹配从光源106发射的四个谱带中的谱带的一个通带。成像设备100具有第二光源107，第二光源被配置成利用包括该组八个谱带中的另外四个(但非前四个谱带)的光照射相关组织，其中每个双带通滤波器216仅仅具有匹配从光源107发射的四个谱带中的谱带的一个通带。

在一个实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：510±5nm、530±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、620±5nm和660±5nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：510±4nm、530±4nm、540±4nm、560±4nm、580±4nm、590±4nm、620±4nm和660±4nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：510±3nm、530±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、620±3nm和660±3nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：510±2nm、530±2nm、540±2nm、560±2nm、580±2nm、590±2nm、620±2nm和660±2nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：510±1nm、530±1nm、540±1nm、560±1nm、580±1nm、590±1nm、620±1nm和660±1nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：510nm、530nm、540nm、560nm、580nm、590nm、620nm和660nm，并且每个谱带在约10nm的半峰处具有全宽。

在一个实现方式中，双带通滤波器具有以如下为中心的光谱通带：(i)520±5和590±5、(ii)540±5和610±5、(iii)560±5和620±5、以及(iv)580±5和640±5，这些双带通滤波器放在光敏传感器前方，光敏传感器被配置成检测此特定组波长。在一个实现方式中，成像设备具有光源106，这个光源被配置成利用在第一操作模式下具有从450nm至585nm的波长的光和在第二操作下具有从585nm至650nm的波长的光照射相关组织。在一个实现方式中，成像设备具有：光源106，所述光源被配置成利用具有从450nm至585nm的波长的光照射相关组织；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有从585nm至650nm的波长的光照射相关组织。在另一实现方式中，成像设备具有：光源106，所述光源被配置成利用具有波长520、540、560和640但无波长580、590、610和620的光照射相关组织；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有波长580、590、610和620但无波长520、540、560和640的光照射相关组织。

在一个实现方式中，双带通滤波器具有以如下为中心的光谱通带：(i)520±5和560±5、(ii)540±5和580±5、(iii)590±5和620±5、以及(iv)610和640±5，这些双带通滤波器放在光敏传感器前方，光敏传感器被配置成检测此特定组波长。在一个实现方式中，成像设备具有光源106，这个光源被配置成利用在第一操作模式下具有从450nm至550nm和从615nm至650nm的波长的光和在第二操作下具有从550nm至615nm的波长的光照射相关组织。在一个实现方式中，成像设备具有：光源106，所述光源被配置成利用具有从450nm至550nm的波长和从615nm至650nm的光照射相关组织；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有从585nm至650nm的波长的光照射相关组织。

在一个实现方式中，双带通滤波器具有以如下为中心的光谱通带：(i)520±5和560±5、(ii)540±5和610±5、(iii)590±5和620±5、以及(iv)580和640±5，这些双带通滤波器放在光敏传感器前方，光敏传感器被配置成检测此特定组波长。在一个实现方式中，成像设备具有光源106，这个光源被配置成利用在第一操作模式下具有从450nm至530nm和从600nm至650nm的波长的光和在第二操作下具有从530nm至600nm的波长的光照射相关组织。在一个实现方式中，成像设备具有：光源106，所述光源被配置成利用具有从450nm至530nm的波长和从600nm至650nm的光照射相关组织；以及第二光源107，所述第二光源被配置成利用具有从530nm至600nm的波长的光照射相关组织。

在一个实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：520±5nm、540±5nm、560±5nm、580±5nm、590±5nm、610±5nm、620±5nm和640±5nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：520±4nm、540±4nm、560±4nm、580±4nm、590±4nm、610±4nm、620±4nm和640±4nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：520±3nm、540±3nm、560±3nm、580±3nm、590±3nm、610±3nm、620±3nm和640±3nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：520±2nm、540±2nm、560±2nm、580±2nm、590±2nm、610±2nm、620±2nm和640±2nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：520±1nm、540±1nm、560±1nm、580±1nm、590±1nm、610±1nm、620±1nm和640±1nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：520nm、540nm、560nm、580nm、590nm、610nm、620nm和640nm，并且每个谱带在约10nm的半峰处具有全宽。

在一个实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：500±5nm、530±5nm、545±5nm、570±5nm、585±5nm、600±5nm、615±5nm和640±5nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：500±4nm、530±4nm、545±4nm、570±4nm、585±4nm、600±4nm、615±4nm和640±4，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：500±3nm、530±3nm、545±3nm、570±3nm、585±3nm、600±3nm、615±3nm和640±3nm，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：500±2nm、530±2nm、545±2nm、570±2nm、585±2nm、600±2nm、615±2nm和640±2，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：500±1nm、530±1nm、545±1nm、570±1nm、585±1nm、600±1nm、615±1nm和640±1，并且每个谱带在小于15nm的半峰处具有全宽。在相关实现方式中，这组八个谱带包括具有如下中心波长的谱带：500nm、530nm、545nm、570nm、585nm、600nm、615nm和640nm，并且每个谱带在约10nm的半峰处具有全宽。

在其他实现方式中，本文中描述的成像设备被配置成用于为多于或少于八个谱带成像。例如，在一些实现方式中，成像设备被配置成用于为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或更多个谱带成像。例如，包括7个分束器和8个光敏传感器的成像设备可根据本文所述远离来配置，以便同时捕获8个图像、在两次曝光中捕获16个图像(例如，通过将双带通滤波器放在每个光敏传感器前方来捕获)，并且在三次曝光中捕获24个图像(例如，通过将三带通滤波器放在每个光敏传感器前方来捕获)。实际上，可使用本文所公开的原理成像的光谱通带数量仅受成像器的任何期望大小、期望曝光时间和所采用的光源约束。当然，在任何给定曝光中可不使用一个或多个光敏传感器。例如，在采用四个光敏传感器和三个分束器的成像设备中，七个图像可以在两次曝光中捕获，这种捕获并未在其中一次曝光中利用其中一个光敏传感器。因此，已构想了采用光源(例如，1、2、3、4或更多个)、分束器(例如，1、2、3、4、5、6、7或更多个)和光敏传感器(例如，1、2、3、4、5、6、7、8或更多个)的任何组合的成像设备。

曝光时间优化

本文所述成像系统和方法的许多优点至少部分从对带内照射的使用和跨多个谱带的检测得到。例如，带内照射允许更大的信噪比以及经减少的曝光时间，这继而又造成功耗降低，减少因被摄者的移动造成的失准，并且减少处理所得高光谱数据立方体时的计算负担。

这些优点可进一步通过最小化在每个成像波长下提供合适的信噪比所需要的曝光时间(例如，快门速度)来增强。在每个波长下解析合适图像所需要的最小曝光时间将至少取决于针对具体波长的光学检测器的灵敏度、在获取图像上存在的环境光的特性和强度、以及将成像的皮肤/组织中的黑色素的浓度。

在一个实施方案中，本文中描述的成像系统通过确定解析图像系列中的每个子图像需要的具体曝光时间，有利地减少了收集完整图像系列所要求的总时间量。图像系列中的每个图像在不同谱带下收集，并且因此，解析每个子图像需要的时间量将随波长而变。在一些实施方案中，有利地考虑到这种变化，使得(由于它们获取波长或波长带)要求较少的时间的图像被分配有较短曝光时间，而由于它们获取波长或波长带要求较多的时间的图像被分配有较短曝光时间。这种新颖改进形式提供更快速的总体曝光时间，因为这系列的图像中的每个图像仅分配有完全曝光需要的时间量，而非“通用”曝光时间。这还减少该成像设备的功率要求，因为要求大量的功率的照射缩短。在特定实施方案中，通过非暂态存储器中的成像器编码的非暂态指令确定在成像系统所获取的每个谱带下获取图像所要求的最小曝光时间。

在一些实施方案中，在本文中描述的方法和系统包括用于识别多个基线曝光时间的可执行指令，多个基线曝光时间中的每个基线曝光时间表示用于解析收集到的该组织的系列图像中的相应图像的曝光时间。第一图像的第一基线曝光时间不同于多个图像中的第二图像的第二基线曝光时间。

在一个实施方案中，提供一种用于获取患者的组织图像系列的方法，所述方法包括：选择用于获取组织的图像系列的多个谱带；识别用于在每个谱带下解析组织的图像的最小曝光时间；识别影响一个或多个最小曝光时间的至少一个因素；基于识别出的因素调整最小曝光时间；以及使用调整过的最小曝光时间获取该组织的一系列的图像。

在一些实施方案中，最小曝光时间基于对组织的基线照射和/或获取图像的光学检测器的灵敏度。

在一些实施方案中，影响最小曝光时间的因素是用于获取图像系列的设备提供的一次或多次照射、环境光和组织中的黑色素的浓度。

高光谱成像

高光谱和多光谱成像是在通称光谱成像或光谱分析的较大光谱学类中的相关技术。典型地，高光谱成像涉及获取多个图像，每个图像表示跨连续光谱范围收集的狭窄谱带，例如，各自具有1nm或更多(例如，1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、10nm、20nm或更多)的FWHM带宽的5个或更多个(例如，5、10、15、20、25、30、40、50或更多个)谱带，它们覆盖连续光谱范围(例如，从400nm至800nm)。相较来说，多光谱成像涉及获取多个图像，每个图像表示跨不连续的光谱范围收集的狭窄谱带。

出于本公开的目的，术语“高光谱”和“多光谱”可互换地使用，并且是指多个图像，无论是跨连续光谱范围还是不连续的光谱范围收集，每个图像都表示了狭窄谱带(具有在10nm与30nm之间、在5nm与15nm之间、在5nm与50nm之间、小于100nm、在1与100nm之间等的FWHM带宽)。例如，在各种实现方式中，高光谱数据立方体1336-1的波长1-N是覆盖连续光谱范围(例如，从400nm至800nm)的连续波长或谱带。在其他实现方式中，高光谱数据立方体1336-1的波长1-N是覆盖不连续的光谱范围(例如，从400nm至440nm、从500nm至540nm、从600nm至680nm、以及从900nm至950nm)的不连续的波长或谱带。

如本文所使用，“狭窄光谱范围”是指典型地由不超过100nm的FWHM谱带组成的连续波长跨度。在某些实施方案中，窄带辐射是由不超过约75nm、50nm、40nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm或更少的FWHM谱带组成。在各种实现方式中，通过本文中公开的方法和设备成像的波长选自可见光谱、近红外的光谱、短波长红外光谱、中波长红外光谱、长波长红外光谱和紫外(UV)光谱。

“宽带”表示包括跨至少一个带的相当大一部分(例如，跨至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％的带、或甚至整个带)的分量波长的光，并任选地包括在一个或多个其他带内的分量波长。“白光光源”被认为是宽带，因为它跨至少可见带的相当大一部分延伸。在某些实施方案中，宽带光源包括跨电磁光谱的至少100nm的分量波长。在其他实施方案中，宽带光包括了跨电磁光谱的至少150nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm或更多的分量波长。

“窄带”表示包括仅在狭窄光谱区域上的分量的光，例如，小于20％、或小于15％、或小于10％、或小于5％、或小于2％、或小于1％、或小于0.5％的单个带。窄带光源无需约束于单个带，但可包括在多个带中的波长。多个窄带光源可以各自单独生成仅在单个带的小部分内的光，但是可合起来生成覆盖一个或多个带的相当大一部分的光，例如，可合起来构成宽带光源。在某些实施方案中，宽带光包括了跨不超过100nm的电磁光谱的分量波长(例如，具有不超过100nm的光谱带宽)。在其他实施方案中，窄带光具有不超过90nm、80nm、75nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm或更少的电磁光谱的光谱带宽组成。

如本文所使用，光源的“光谱带宽”是指具有作为最大强度的至少一半的强度的分量波长的跨度，又称“半峰全宽”(FWHM)光谱带宽。许多发光二极管(LED)在多于一个离散波长下发射辐射，并因此是窄带发射器。因此，窄带光源可描述为具有“特征波长”或“中心波长”(例如，以最大强度发射的波长)、以及特征光谱带宽(例如，以作为特征波长的至少一半的强度发射的波长的跨度)。

“相干光源”表示同相发射单个波长的电磁辐射的光源。因此，相干光源是具有小于1nm的光谱带宽的窄带光源类型。相干光源非限制性实例包括激光器和激光器型LED。类似地，相干光源发射具有超过1nm的光谱带宽的电磁辐射和/或并不同相。就此而言，不相干光可为窄带或宽带光，这取决于光的光谱带宽。

合适宽带光源106实例包括但不限于白炽灯，诸如卤素灯、氙气灯、水银中弧碘化物灯和宽带发光二极管(LED)。在一些实施方案中，标准或定制滤波器用于平衡不同波长下的光强，以便使某个波长的信号水平升高，或者选择用于窄带波长。被摄者的宽带照射在捕获被摄者的彩色图像时或在聚焦高光谱/多光谱成像系统时尤其有用。

合适窄带、不相干的光源106实例包括但不限于窄带发光二极管(LED)、超发光二极管(SLD)(参见Redding，B等人，“Speckle-free laser imaging”，arVix：1110.6860(2011)，该文献的内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文)、随机激光器、以及被窄带通滤波器覆盖的宽带光源。合适窄带、相干光源104实例包括但不限于激光器和激光器型发光二极管。虽然可以将相干和不相干的窄带光源104两者用于本文中描述的成像系统，相干照射因破坏图像信息的散斑伪影不太适于全景成像(参见Oliver，B.M.，“Sparkling spots and random diffraction”，Proc IEEE 51，220-221(1963))。

高光谱医疗成像

本公开的各种实现方式提供用于高光谱/多光谱医疗成像(HSMI)的系统和方法。HSMI是依赖于区分在处于不同波长的光与人体分量、尤其位于皮肤中或正好在皮肤下方的分量之间发生的相互作用。例如，熟知的是，去氧血红蛋白比水吸收更大量的处于700nm的光，而水相较去氧血红蛋白来说吸收更大量的处于1200nm的光。通过测量由处于700nm和1200nm的去氧血红蛋白和水组成的两分量式体系的吸收率，可容易地确定去氧血红蛋白和水对体系的吸收率的单独贡献以及因此这两个分量的浓度。通过扩展，更复杂的体系(例如，人类皮肤)的单独分量可以通过测量被反射或背向散射离开该体系的多个波长的光的吸收率确定。

当数据被构造成高光谱/多光谱数据立方体时，通过高光谱/多光谱成像测量到的各种波长的光与该体系(例如，皮肤)的每个单独分量之间的具体相互作用产生高光谱/多光谱标记。具体来说，不同区域(例如，在同一个被摄者上的不同相关区域或ROI或来自不同的被摄者的不同ROI)与光以不同的方式相互作用，这取决于例如在该区域中存在的医疗条件、该区域的生理结构、和/或在该区域中存在的化学物质。例如，脂肪、皮肤、血液和肌肉都与各种波长的光以彼此不同的方式相互作用。给定类型癌性病变以不同于正常皮肤、不同于非癌性的病变和不同于其他类型癌性病变的方式来与各种波长的光相互作用。同样，存在(例如，在血液中，或在皮肤上)的给定化学物质与各种波长的光以不同于另一类型化学物质的方式相互作用。因此，从被摄者的每个照射区域获得的光具有基于该区域的特性的光谱标记，这个标记包含关于该区域的医疗信息。

皮肤结构虽然复杂，但是可近似地作为两个单独且结构上不同的层，即表层和真皮。由于组成差异，这两个层具有非常不同的散射和吸收特性。表皮是皮肤的外层。它有产生黑色素的特化细胞，称为黑素细胞。光主要吸收在表皮之中，而表皮中的散射被视为是可忽略的。关于另外细节，参见G.H.Findlay，“Blue Skin”，British Journal of Dermatology 83(1)，127-134(1970)，该文献的内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

真皮具有胶原纤维和血管的密集集合，并且其光学性质与表皮光学性质非常不同。可将无血真皮的光吸收忽略。然而，血源性的色素(像氧合血红蛋白和去氧血红蛋白以及水)是真皮中的光的主吸收方。由胶原纤维进行的散射和因真皮中的发色团造成的吸收确定光穿透皮肤的深度。

用于照射被摄者的表面的光将穿透到皮肤之中。光穿透的程度将取决于该具体辐射的波长。例如，关于可见光，波长越长，光穿透到皮肤中的距离将会越远。例如，仅月32％的400nm紫光穿透到人类皮肤真皮中，而大于85％的700nm红光穿透到真皮中或穿透过真皮(参见，Capinera J.L.，“Photodynamic Action in Pest Control and Medicine”，Encyclopedia of Entomology，第二版，Springer Science，2008年，第2850-2862页，该文献的内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文)。出于本公开的目的，当提到“照射组织”、“将光反射离开表面”等等时，表示用于检测的合适波长的辐射是从被摄者的组织背向散射，不管光行进至被摄者体内的距离如何。例如，某些波长的红外辐射穿透到皮肤表面下，因此照着在被摄者的表面下方的组织。

简单来说，来自在本文中描述的系统上的照射器的光穿透被摄者的浅表组织，并且光子在组织中散射部分，从而在组织内多次反射。一些光子跨光的光谱以已知分布来由氧合血红蛋白分子吸收。这对光子由去氧血红蛋白分子吸收的情况同样如此。由光学检测器解析的图像是由穿过皮肤散射回透镜子系统的光的光子组成。以此方式，图像表示未由组织中的各种发色团吸收或在组织内进行散射而损耗的光。在一些实施方案中，来自并未穿透组织表面的照射器的光通过使用偏振器消除。同样，一些光子反射离开皮肤表面进入到空气中，像反射离开湖面的阳光那样。

因此，可将不同波长的光用于对被摄者的皮肤组织的不同深度进行检查。一般来说，高频率、短波长可见光可用于表皮中存在的元素的研究，而低频率、长波长可见光可用于表皮和真皮两者的研究。此外，某些红外波长可用于对表皮、真皮和皮下组织的研究。

在可见和近红外(VNIR)光谱范围内以及在低强度的辐照下，并且当热效应可忽略时，主要光-组织相互作用包括反射、折射、散射和吸收。对于正常准直入射辐射，在空气-组织界面处的皮肤的规则反射仅典型地在250-3000纳米(nm)波长范围下为约4％-7％。关于另外细节，参见Anderson，R.R.等人，“The Optics of Human Skin”，Journal of Investigative Dermatology，77，第13-19页，1981年，该文献的内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。当忽略空气-组织界面反射并且假定在角质层后入射光的全体扩散时，可将稳态VNIR皮肤反射率模拟为光，该光首先经历表皮吸收，接着由于真皮层中的各向同性散射被向后朝表皮层反射，并且随后最终在再次经过表皮层后从皮肤中露出。

因此，在本文中描述的系统和方法可以用于诊断和表征各种医疗条件。在一个实施方案中，确定一个或多个皮肤或血液分量的浓度，以便评估患者体内医疗条件。可用于医疗评估的非限制性组分实例包括：去氧血红蛋白含量、氧合血红蛋白水平、总体血红蛋白水平、氧饱和度、氧灌注度、水合水平、总血细胞比容水平、黑色素的水平、胶原蛋白水平、以及胆红素的水平。同样，皮肤或血液分量的模型、梯度或随时间的变化可以用于提供关于患者的医疗条件的信息。

可通过高光谱/多光谱成像评估的非限制性条件实例包括：组织缺血、溃疡形成、溃疡恶化、褥疮形成、褥疮恶化、糖尿病性足部溃疡形成、糖尿病性足部溃疡恶化、静脉停滞、静脉曲张性溃疡疾病、外周动脉疾病、动脉粥样硬化、感染、休克、心脏代偿失调、呼吸衰竭、低血容量、糖尿病的恶化、充血性心衰、败血症、脱水、出血、出血性休克、高血压、癌症(例如，肿块或皮肤病变的检测、诊断或分型)、视网膜异常(例如，糖尿病性视网膜病、黄斑变性或角膜萎缩)、皮肤创伤、烧伤、暴露于化学试剂或生物试剂下、以及炎症反应。

在各种实施方案中，在本文中描述的系统和方法用于评估组织氧饱和度以及相对应地与从浅表脉管系统中的氧测量值得出的患者健康状况有关的医疗条件。在某些实施方案中，在本文中描述的系统和方法允许氧合血红蛋白、去氧血红蛋白、氧饱和度和氧灌注度的测量。对这些数据的处理提供信息以有助于医师进行例如诊断、预后、治疗分配、外科手术分配、以及针对诸如严重肢体缺血，糖尿病性足部溃疡、褥疮、外周血管疾病、外科手术组织健康状况等的条件的外科手术的执行。

在各种实施方案中，在本文中描述的系统和方法用于评估糖尿病性溃疡和褥疮。糖尿病性足部溃疡形成通常是皮肤真皮与在走动过程中为足部提供缓冲的皮下脂肪之间的阻挡层的破裂的结果。这种破裂可能导致作用于真皮的压力增大，从而造成组织缺血并最终会造成死亡，并且基本呈溃疡的形式(Frykberg R.G.等人，“Role of neuropathy and high foot pressures in diabetic foot ulceration”，Diabetes Care，21(10)，1998：1714-1719)。通过高光谱/多光谱成像的氧合血红蛋白、去氧血红蛋白和/或氧饱和度水平的测量可以提供关于例如以下项的医疗信息：在溃疡的ROI诊断上溃疡形成的可能性、溃疡的边界的标识、溃疡形成的恶化或消退、溃疡的治愈的预后、由于溃疡导致进行切断的可能性。关于用于溃疡(例如，糖尿病性足部溃疡)的检测和特征化的高光谱/多光谱方法的信息见于美国专利申请公布No.2007/0038042以及Nouvong，A.等人，“Evaluation of diabetic foot ulcer healing with hyperspectral imaging of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin”，Diabetes Care.2009年11月；32(11)：2056-2061，以上文献内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

其他医疗条件实例包括但不限于：组织的生存力(例如，组织是死还是活的，和/或预测是否仍保持有活性)；组织缺血；恶性的细胞或组织(例如，将恶性与良性肿瘤、发育异常、癌前组织、转移病灶区分开来)；组织感染和/或炎症；和/或病原体(例如，细菌或病毒个体)的存在。各种实施方案可以包括将不同类型的组织彼此区分开来，将骨骼与肌肉、皮肤和/或血管系统区分开来。各种实施方案可以排除血管系统的特征化。

在各种实施方案中，本文提供的系统和方法可以在外科手术过程中使用，例如确定外科手术切缘、在切除前或后评估外科手术切缘的适当性、近实时或实时评估或监测组织的生存力、或辅助来进行经图像指导的外科手术。关于高光谱/多光谱成像在外科手术过程中的使用的更多信息，参见Holzer M.S.等人，“Assessment of renal oxygenation during partial nephrectomy using hyperspectral imaging”，J Urol.2011年8月；186(2)：400-4；Gibbs-Strauss S.L.等人，“Nerve-highlighting fluorescent contrast agents for image-guided surgery”，Mol Imaging.2011年4月；10(2)：91-101；以及Panasyuk S.V.等人，“Medical hyperspectral imaging to facilitate residual tumor identification during surgery”，Cancer Biol Ther.2007年3月；6(3)：439-46，以上文献内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

关于高光谱/多光谱成像在医疗审定过程中的使用的更多信息，参见例如Chin J.A.等人，J Vasc Surg.2011年12月；54(6)：1679-88；Khaodhiar L.等人，Diabetes Care 2007年；30：903-910；Zuzak K.J.等人，Anal Chem.2002年5月1日；74(9)：2021-8；Uhr J.W.等人，Transl Res.2012年5月；159(5)：366-75；Chin M.S.等人，J Biomed Opt.2012年2月；17(2)∶026010；Liu Z.等人，Sensors(Basel).2012年；12(1)∶162-74；Zuzak K.J.等人，Anal Chem.2011年10月1日；83(19)∶7424-30；Palmer G.M.等人，J Biomed Opt.2010年11月-12月；15(6)∶066021；Jafari-Saraf和Gordon，Ann Vasc Surg.2010年8月；24(6)：741-6；Akbari H.等人，IEEE Trans Biomed Eng.2010年8月；57(8)：2011年7月；Akbari H.等人，Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2009年：1461-4；Akbari H.等人，Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2008年：1238-41；Chang S.K.等人，Clin Cancer Res.2008年7月1日；14(13)：4146-53；Siddiqi A.M.等人，Cancer.2008年2月25日；114(1)：13-21；Liu Z.等人，Appl Opt.2007年12月1日；46(34)：8328-34；Zhi L.等人，Comput Med Imaging Graph.2007年12月；31(8)：672-8；Khaodhiar L.等人，Diabetes Care.2007年4月；30(4)：903-10；Ferris D.G.等人，J Low Genit Tract Dis.2001年4月；5(2)∶65-72；Greenman R.L.等人，Lancet.2005年11月12日；366(9498)：1711-7；Sorg B.S.等人，J Biomed Opt.2005年7月-8月；10(4)：44004；Gillies R.等人，以及Diabetes Technol Ther.2003年；5(5)：847-55，以上文献内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

示例性的实施方案

在本节中，提供根据本公开的非限制性示例性的实施方案。

实施方案1.一种成像设备，所述成像设备包括：透镜，所述透镜沿光轴设置并被配置成接收已从光源发射并通过物体背向散射的光；多个光敏传感器；多个带通滤波器，每个相应带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的对应光敏传感器，并被配置成过滤相应光敏传感器接收的光，其中每个相应带通滤波器被配置成允许不同对应谱带穿过相应带通滤波器；以及多个分束器，所述多个分束器与所述透镜和所述多个光敏传感器光学通信，其中所述多个分束器中的每个相应分束器被配置成将所述透镜接收的光分成至少两个光学路径，所述多个分束器中的第一分束器与所述透镜成直接光学通信，并且所述多个分束器中的第二分束器通过所述第一分束器与所述透镜成间接光学通信，并且所述多个分束器共同将所述透镜接收的光分成多个光学路径，其中所述多个光学路径中的每个相应光学路径被配置成通过对应于相应光敏传感器的所述多带通滤波器将光导向所述多个光敏传感器中的对应光敏传感器。

实施方案2.如实施方案1所述的成像系统，其进一步包括至少一个光源，所述至少一个光源具有至少第一操作模式和第二操作模式。

实施方案3.如实施方案2所述的成像系统，其中在所述第一操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第一光谱范围内的光，并且所述第二操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第二光谱范围内的光。

实施方案4.如实施方案3所述的成像设备，其中所述多个带通滤波器中的每个相应带通滤波器被配置成允许对应于两个离散谱带的任一者的光穿过相应带通滤波器。

实施方案5.如实施方案4所述的成像设备，其中所述两个离散谱带中的第一谱带对应表示为在所述第一光谱范围内并且不在所述第二光谱范围内的第一谱带，并且所述两个离散谱带中的第二谱带对应表示为在所述第二光谱范围内并且不在所述第一光谱范围内的第二谱带。

实施方案6.如实施方案3-5中任一项所述的成像设备，其中所述第一光谱范围与所述第二光谱范围基本上不重叠。

实施方案7.如实施方案3-6中任一项所述的成像设备，其中所述第一光谱范围与所述第二光谱范围基本上相邻接。

实施方案8.如实施方案3所述的成像设备，其中所述第一光谱范围包括500nm至570nm波长光，并且所述第二光谱范围包括570nm至640nm波长光。

实施方案9.如实施方案1所述的成像设备，其中来自所述多个分束器中的相应分束器的所述至少两个光学路径是基本上共面的。

实施方案10.如实施方案1所述的成像设备，其进一步包括多个射束控向元件，每个相应射束控向元件被配置成将相应光学路径中的光导向所述多个光敏传感器中的对应于相应光学路径的相应光敏传感器。

实施方案11.如实施方案10所述的成像设备，其中所述多个射束控向元件中的至少一者被配置成将光垂直于所述透镜的所述光轴导向。

实施方案12.如实施方案10所述的成像设备，其中所述多个射束控向元件中的第一子集中的每者被配置成将光在垂直于所述光轴的第一方向上导向，并且所述多个射束控向元件中的第二子集中的每者被配置成将光在垂直于所述光轴并与所述第一方向相反的第二方向上导向。

实施方案13.如实施方案10-12中任一项所述的成像设备，其中所述多个光敏传感器中每者的感测平面基本上垂直于所述光轴。

实施方案14.如实施方案2-8中任一项所述的成像设备，其进一步包括：偏光器，所述偏光器与所述至少一个光源光学通信；以及偏光旋转器；其中所述偏光器被配置成：从所述至少一个光源接收光；将所述光的第一部分从所述至少一个光源投影到所述物体上，其中所述光的所述第一部分是以第一方式偏光；以及将所述光的第二部分从所述至少一个光源投影到所述偏光旋转器上，其中所述光的所述第二部分是以除了所述第一方式外的第二方式偏光；并且其中所述偏光旋转器被配置成：将所述光的所述第二部分的所述偏光从所述第二方式旋转到所述第一方式；以及将所述光的以所述第一方式偏光的所述第二部分投影到所述物体上。

实施方案15.如实施方案14所述的成像设备，所述第一方式是p-偏光，并且所述第二方式是s-偏光。

实施方案16.如实施方案14所述的成像设备，所述第一方式是s-偏光，并且所述第二方式是p-偏光。

实施方案17.如实施方案3-8中任一项所述的成像设备，其进一步包括控制器，所述控制器被配置成通过执行一个方法来从所述多个光敏传感器捕获多个图像，所述方法包括：使用所述至少一个光源利用落入所述第一光谱范围的光照射所述物体；利用所述多个光敏传感器捕获第一组图像，其中对于每个相应光敏传感器，所述第一组图像包括对应于相应多带通滤波器所透射的第一谱带的图像，其中落入所述第一光谱范围的所述光包括落入每个多带通滤波器的所述第一谱带的光；使用所述至少一个光源利用落入所述第二光谱范围的光照射所述物体；以及利用所述多个光敏传感器捕获第二组图像，其中对于每个相应光敏传感器，所述第二组图像包括对应于相应多带通滤波器所透射的第二谱带的图像，其中落入所述第二光谱范围的所述光包括落入每个多带通滤波器的所述第二谱带的光。

实施方案18.如实施方案1-17中任一项所述的成像设备，其中所述透镜具有固定焦距，所述成像设备还进一步包括：第一投影仪，所述第一投影仪被配置成将形状的第一部分投影到所述物体上；以及第二投影仪，所述第二投影仪被配置成将所述形状的第二部分投影到所述物体上；其中所述形状的所述第一部分和所述形状的所述第二部分被配置成在所述透镜定位成与所述物体相距预定距离时，会聚形成所述形状，所述预定距离与所述透镜的所述焦距对应。

实施方案19.如实施方案18所述的成像设备，其中所述形状指示在图像捕获在所述成像设备内时所述物体的将由所述多个光敏传感器成像的部分。

实施方案20.如实施方案19所述的成像设备，其中所述形状选自由以下像组成的组：矩形；方形；圆形；以及椭圆形。

实施方案21.如实施方案18-20中任一项所述的成像设备，其中所述形状的所述第一部分是形成为直角的第一对线，并且所述形状的所述第二部分是形成为直角的第二对线，其中所述形状的所述第一部分和所述形状的所述第二部分被配置成在所述成像设备定位成与所述物体相距预定距离时，在所述物体上形成矩形。

实施方案22.如实施方案1-21中任一项所述的成像设备，其中所述多个分束器中的每者呈现约50∶50的光透射率与光反射率比。

实施方案23.如实施方案22所述的成像设备，其中所述多个分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分束器。

实施方案24.如实施方案23所述的成像设备，其中至少所述第一分柬器是二向色分柬器。

实施方案25.如实施方案1所述的成像设备，其进一步包括至少一个光源，所述至少一个光源具有至少第一操作模式和第二操作模式，并且其中所述多个分束器中的每者呈现约50∶50的光透射率与光反射率比，所述多个分束器中的所述分束器中的至少一者是二向色分束器，在所述第一操作模式下，所述至少一个光源发射基本在包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围内的光；并且所述第二操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第二光谱范围内的光。

实施方案26.如实施方案25所述的成像设备，其中所述第一分束器被配置成透射落入第三光谱范围的光并且反射落入第四光谱范围的光。

实施方案27.如实施方案26所述的成像设备，其中所述多个分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

实施方案28.如实施方案27所述的成像设备，其中落入所述第三光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光谱范围的所述光朝向所述第三分束器反射。

实施方案29.如实施方案28所述的成像设备，其中所述第二分束器和所述第三分束器是不依赖波长的分束器。

实施方案30.如实施方案25-29中任一项所述的成像设备，其中所述第一光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括：约450-550nm的第一光谱子范围；以及约615-650nm的第二光谱子范围；并且所述第二光谱为约550-615nm。

实施方案31.如实施方案26-30中任一项所述的成像设备，其中所述第三光谱范围为约585-650nm；并且所述第四光谱范围为约450-585nm。

实施方案32.如实施方案26-31中任一项所述的成像设备，其中所述第三光谱范围包括落入所述第一光谱范围和所述第二光谱范围两者的光，并且所述第四光谱范围包括落入所述第一光谱范围和所述第二光谱范围两者的光。

实施方案33.如实施方案24-32中任一项所述的成像设备，其中所述第一分束器是板状二向色分束器或块状二向色分束器。

实施方案34.如实施方案23所述的成像设备，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

实施方案35.如实施方案34所述的成像设备，其中：在所述第一操作模式下，所述至少一个光源发射基本在包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围内的光；并且所述第二操作模式下，所述至少一个光源发射基本在第二光谱范围内的光。

实施方案36.如实施方案35所述的成像设备，其中所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第三光谱范围的光，并且反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第四光谱范围的光。

实施方案37.如实施方案36所述的成像设备，其中所述多个分束器包括所述第一分束器、所述第二分束器和第三分束器。

实施方案38.如实施方案37所述的成像设备，其中落入所述第三光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第四光谱范围的所述光朝向所述第三分束器反射。

实施方案39.如实施方案38所述的成像设备，其中所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第五光谱范围的光，并且透射并未落入所述第五光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

实施方案40.如实施方案38或实施方案39所述的成像设备，其中所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第六光谱范围的光，并且透射并未落入所述第六光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

实施方案41.如实施方案35-40中任一项所述的成像设备，其中：所述第一光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括：约450-530nm的第一光谱子范围；以及约600-650nm的第二光谱子范围；并且所述第二光谱为约530-600nm。

实施方案42.如实施方案36-41中任一项所述的成像设备，其中：所述第三光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括：约570-600nm的第三光谱子范围；以及约615-650nm的第四光谱子范围；并且所述第四光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括：约450-570nm的第五光谱子范围；以及约600-615nm的第六光谱子范围。

实施方案43.如实施方案39-42中任一项所述的成像设备，其中：所述第五光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括：约585-595nm的第七光谱子范围；以及约615-625nm的第八光谱子范围。

实施方案44.如实施方案40-43中任一项所述的成像设备，其中：所述第六光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围包括：约515-525nm的第九光谱子范围；以及约555-565nm的第十光谱子范围。

实施方案45.如实施方案34-44中任一项所述的成像设备，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自是板状二向色分柬器或块状二向色分柬器。

实施方案46.如实施方案3-7中任一项所述的成像设备，其中所述至少一个光源包括第一组发光二极管(LED)和第二组LED；所述第一组LED中的每个LED使光透射穿过所述多个带通滤波器中的第一带通滤波器，所述第一带通滤波器被配置成阻挡落在所述第一光谱范围之外的光并且透射落入所述第一光谱范围的光；并且所述第二组LED中的每个LED使光透射穿过所述多个带通滤波器中的第二带通滤波器，所述第二带通滤波器被配置成阻挡落在所述第二光谱范围之外的光并且透射落入所述第二光谱范围的光。

实施方案47.如实施方案46所述的成像设备，其中所述第一组LED在第一照明组件中，并且所述第二组LED在第二照明组件中，所述第二照明组件与所述第一照明组件分开。

实施方案48.如实施方案46所述的成像设备，其中所述第一组LED和所述第二组LED在公共照明组件中。

实施方案49.一种用于成像设备的光学组件，所述光学组件包括：透镜，所述透镜是沿光轴设置；光学路径组件，所述光学路径组件被配置成从所述透镜接收光；第一电路板，所述第一电路板定位在所述光学路径组件的第一侧上；以及第二电路板，所述第二电路板定位在所述光学路径的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对，其中所述第二电路板基本上平行于所述第一电路板；其中所述光学路径组件包括：第一分束器，所述第一分束器被配置成将从所述透镜接收的光分成第一光学路径和第二光学路径，其中所述第一光学路径基本上共线于所述光轴，并且所述第二光学路径基本上垂直于所述光轴；第二分束器，所述第二分束器被配置成将来自所述第一光学路径的光分成第三光学路径和第四光学路径，其中所述第三光学路径基本上共线于所述第一光学路径，并且所述第四光学路径基本上垂直于所述光轴；第三分束器，所述第三分束器被配置成将来自所述第二光学路径的光分成第五光学路径和第六光学路径，其中所述第五光学路径基本上共线于所述第二光学路径，并且所述第六光学路径基本上垂直于所述第二光学路径；第一射束控向元件，所述第一射束控向元件被配置成将来自所述第三光学路径的光垂直于所述第三光学路径偏转并偏转到耦接到所述第一电路板的所述第一光敏传感器上；第二射束控向元件，所述第二射束控向元件被配置成将来自所述第四光学路径的光垂直于所述第四光学路径偏转并偏转到耦接到所述第二电路板的所述第二光敏传感器上；第三射束控向元件，所述第三射束控向元件被配置成将来自所述第五光学路径的光垂直于所述第五光学路径偏转并偏转到耦接到所述第一电路板的所述第三光敏传感器上；以及第四射束控向元件，所述第四射束控向元件被配置成将来自所述第六光学路径的光垂直于所述第六光学路径偏转并偏转到耦接到所述第二电路板的所述第四光敏传感器上。

实施方案50.如实施方案49所述的光学组件，其进一步包括多个带通滤波器，所述多个带通滤波器包括：第一带通滤波器，所述第一带通滤波器定位在所述第一分束器与所述第一光敏传感器之间的所述第三光学路径上；第二带通滤波器，所述第二带通滤波器定位在所述第二分束器与所述第二光敏传感器之间的所述第四光学路径上；第三带通滤波器，所述第三带通滤波器定位在所述第三分束器与所述第三光敏传感器之间的所述第五光学路径上；以及第四带通滤波器，所述第四带通滤波器定位在所述第四分束器与所述第四光敏传感器之间的所述第六光学路径上，其中所述多个带通滤波器中的每个相应带通滤波器被配置成允许不同相应谱带穿过相应带通滤波器。

实施方案51.如实施方案50所述的光学组件，其中所述多个带通滤波器中的至少一个相应带通滤波器是双带通滤波器。

实施方案52.如实施方案49-51中任一项所述的光学组件，其进一步包括沿所述光轴设置的偏光滤波器。

实施方案53.如实施方案52所述的光学组件，其中所述偏光滤波器沿所述光轴与所述透镜相邻并在所述第一分束器前方。

实施方案54.如实施方案49-53中任一项所述的光学组件，其中所述第一射束控向元件是反射镜或棱镜。

实施方案55.如实施方案49-53中任一项所述的光学组件，其中所述第一射束控向元件是折叠棱镜。

实施方案56.如实施方案49-55中任一项所述的光学组件，其中每个相应分束器和每个相应射束控向元件是沿基本上相同的平面取向。

实施方案57.如实施方案49-56中任一项所述的光学组件，其中每个相应光敏传感器柔性地耦接到其对应电路板。

实施方案58.如实施方案49-57中任一项所述的光学组件，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器各自呈现约50∶50的光透射率与光反射率比。

实施方案59.如实施方案49-57中任一项所述的光学组件，其中至少所述第一分束器是二向色分束器。

实施方案60.如实施方案59所述的光学组件，其中所述第一分束器被配置成透射落入第一光谱范围的光并且反射落入第二光谱范围的光。

实施方案61.如实施方案60所述的光学组件，其中落入所述第一光谱范围的所述光朝向所述第二分束器透射，并且落入所述第二光谱范围的所述光朝向所述第三分束器反射。

实施方案62.如实施方案61所述的光学组件，其中所述第二分束器和所述第三分束器是不依赖波长的分束器。

实施方案63.如实施方案49-57中任一项所述的光学组件，其中所述第一分束器、所述第二分束器和所述第三分束器是二向色分束器。

实施方案64.如实施方案63所述的光学组件，其中所述第一分束器被配置成透射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第一光谱范围的光，并且反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第二光谱范围的光。

实施方案65.如实施方案63-64中任一项所述的光学组件，其中所述第二分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第三光谱范围的光，并且透射并未落入所述第三光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

实施方案66.如实施方案63-65中任一项所述的光学组件，其中所述第三分束器被配置成反射落入包括有至少两个不连续光谱子范围的第四光谱范围的光，并且透射并未落入所述第四光谱范围中的所述至少两个不连续光谱子范围的任一者的光。

实施方案67.一种用于成像设备的照明组件，所述照明组件包括：至少一个光源；偏光器，所述偏光器与所述至少一个光源光学通信；以及偏光旋转器；其中所述偏光器被配置成：从所述至少一个光源接收光；将所述光的第一部分从所述至少一个光源投影到物体上，其中所述光的所述第一部分呈现第一类型偏光；以及将所述光的第二部分从所述至少一个光源投影到所述偏光旋转器上，其中所述光的所述第二部分呈现第二类型偏光；并且其中所述偏光旋转器被配置成：将所述光的所述第二部分的所述偏光从所述第二类型偏光旋转到所述第一类型偏光；以及将所述第一类型偏光的所述光投影到所述物体上。

实施方案68.如实施方案67所述的照明组件，其中所述第一类型偏光是s-偏光，并且所述第二类型偏光是p-偏光。

实施方案69.如实施方案67所述的照明组件，其中所述第一类型偏光是p-偏光，并且所述第二类型偏光是s-偏光。

实施方案70.如实施方案67-69中任一项所述的照明组件，其中所述至少一个光源是一个或多个发光二极管(LED)。

实施方案71.如实施方案67-70中任一项所述的照明组件，其中所述至少一个光源具有两个或更多个操作模式，所述两个或更多个操作模式中的每个相应操作模式包括发射离散光谱范围的光，其中所述光的对应于某个操作模式的相应光谱范围不完全重叠于光的对应于不同操作模式的任何其他相应光谱范围。

实施方案72.如实施方案67-71中任一项所述的照明组件，其中所述偏光器从所述至少一个光源接收的所有光的至少95％照射在所述物体上。

实施方案73.一种用于捕获物体的高光谱/多光谱图像的方法，所述方法包括在成像系统处包括：至少一个光源；透镜，所述透镜被配置成接收已从所述至少一个光源发射并通过物体背向散射的光；多个光敏传感器；以及多个带通滤波器，所述多个带通滤波器中的每个相应带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的相应光敏传感器，并被配置成过滤对应光敏传感器接收的光，其中每个相应带通滤波器被配置成允许不同相应谱带穿过相应带通滤波器；根据所述至少一个光源的第一操作模式来利用所述至少一个光源照射所述物体；捕获第一多个图像，所述第一多个图像中的每者是由所述多个光敏传感器中的相应一者捕获，其中所述第一多个图像中的每个相应图像包括具有不同相应谱带的光。

实施方案74.如实施方案73所述的方法，其中所述多个带通滤波器中的每者被配置成允许对应于两个离散谱带的任一者的光穿过所述滤波，所述方法还进一步包括：在捕获所述第一多个图像后，根据所述至少一个光源的第二操作模式来利用所述至少一个光源照射所述物体；捕获第二多个图像，所述第二多个图像中的每者是由所述多个光敏传感器中的相应一者捕获，其中：所述第二多个图像中的每个相应图像包括具有不同相应谱带的光；并且所述第二多个图像所捕获的谱带不同于所述第一多个图像所捕获的谱带。

实施方案75.如实施方案73-74中任一项所述的方法，其中所述至少一个光源包括多个发光二极管(LED)。

实施方案76.如实施方案75所述的方法，其中第一波长光学滤波器是沿所述多个LED中的第一LED子集与所述物体之间的照射光学路径设置；并且第二波长光学滤波器是沿所述多个LED中的第二LED子集与所述物体之间的照射光学路径设置，其中所述第一波长光学滤波器和所述第二波长光学滤波器被配置成允许使对应于不同谱带的光穿过相应滤波器。

实施方案77.如实施方案76所述的方法，其中所述多个LED包括发白光LED。

实施方案78.如实施方案75所述的方法，其中所述多个LED包括：第一LED子集，所述第一LED子集被配置成发射对应于光的第一谱带的光；以及第二LED子集，所述第二LED子集被配置成发射对应于光的第二谱带的光：根据第一操作模式利用所述至少一个光源照射所述物体包括利用从所述第一LED子集发射的光照射所述物体；并且根据第二操作模式利用所述至少一个光源照射所述物体包括利用从所述第二LED子集发射的光照射所述物体，其中所述第一谱带的光的波长和所述第二谱带的光的波长不完全相重叠。

实施方案79.一种成像设备，所述成像设备包括：至少一个光源，所述至少一个光源具有至少两个操作模式；透镜，所述透镜沿光轴设置并被配置成接收已从所述至少一个光源发射并通过物体背向散射的光；多个光敏传感器；多个带通滤波器，每个相应带通滤波器覆盖所述多个光敏传感器中的相应光敏传感器，并被配置成过滤对应光敏传感器接收的光，其中每个相应带通滤波器被配置成允许不同相应谱带穿过相应带通滤波器；以及一个或多个分束器，所述一个或多个分束器与所述透镜和所述多个光敏传感器光学通信，其中每个相应分束器被配置成将所述透镜接收的光分成多个光学路径，每个光学路径被配置成通过对应于对应光敏传感器的所述带通滤波器将光导向所述多个光敏传感器中的对应光敏传感器。

还将理解，虽然在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等等描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语限制。这些术语仅仅用于区分各个元件。例如，可将第一触点称为第二触点，并类似地，可将第二触点称为第一触点，这改变了描述含义，只要一致地将所有所出现的“第一触点”重新命名并且一致地将所有所出现的“第二触点”重新命名。第一触点和第二触点两者都是触点，但是它们并非相同触点。

本文中使用的术语仅仅出于描述具体实施方案目的，而不旨在作为权利要求书的限制。如实施方案以及随附权利要求书的描述中使用，除非上下文另外清楚指明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在也包括了复数形式。还将理解，如本文使用的术语“和/或”是指并涵盖了相关联列出项中的一个或多个的任何或所有可能组合。另外还将理解，术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”在用于本说明书时，指明存在所表述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

如本文所使用，取决于上下文，术语“如果”可理解为表示“当所表述的先决条件为真时”或“在所表述的先决条件为真时”或“响应于确定所表述的先决条件为真”或“根据对所表述的先决条件为真的确定”或“响应于检测所表述的先决条件为真”。类似地，取决于上下文，短语“如果确定[所表述的先决条件为真]”或“如果[所表述的先决条件为真]”或“当[所表述的先决条件为真]时”可理解为表示“在确定所表述的先决条件为真时”或“响应于确定所表述的先决条件为真”或“根据对所表述的先决条件为真的确定”或“在检测所表述的先决条件为真时”或“响应于检测所表述的先决条件为真”。

出于解释目的，以上描述已经参考特定实施方案进行描述。然而，以上说明性的论述不旨在是穷举性的，或将本发明限制于所公开的精确形式。按照以上教义，许多的修改和变化是可能的。实施方案经选择和描述，以便最佳解释本发明的原理及其实践应用，由此使得本领域的其他技术人员能够最佳利用本发明和适于所预期的具体用途的各种修改的各种实施方案。