專利名稱：用于內(nèi)窺鏡的光度頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及內(nèi)窺鏡領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于在結(jié)腸鏡檢查過(guò)程中使用的內(nèi)窺鏡裝置上的光度頭，在所述結(jié)腸鏡檢查過(guò)程中軟管插入直腸和結(jié)腸內(nèi)以檢查結(jié)腸內(nèi)部的異常。然而，應(yīng)該注意到本發(fā)明并不嚴(yán)格局限于在結(jié)腸鏡檢查過(guò)程中采用的光度頭。本發(fā)明用于在與檢查、手術(shù)、診斷等相關(guān)的任何其它內(nèi)窺鏡檢查過(guò)程中所需的對(duì)體內(nèi)通道、管腔或空腔內(nèi)部的造影。
背景技術(shù)：
已知存在多種采用光度頭的內(nèi)窺鏡裝置用于對(duì)體內(nèi)空腔或管腔的內(nèi)部進(jìn)行造影。這些光度頭的基本部件是成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。成像系統(tǒng)可以包括在內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端的物鏡以及在內(nèi)窺鏡近端利用眼鏡觀察管腔內(nèi)部的目鏡。
在現(xiàn)代內(nèi)窺鏡裝置中，成像系統(tǒng)包括成像鏡片和例如CCD芯片或CMOS形式的固態(tài)成像傳感器，其將從物體反射的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)由電線傳到近端并作為實(shí)像在內(nèi)窺鏡外部的影像重現(xiàn)單元上可視化示出。
照明系統(tǒng)用于將光傳遞到內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端以照亮所觀察的位置。該照明系統(tǒng)可以包括具有光導(dǎo)纖維束的外部光源例如氙氣或鹵素光源，所述光導(dǎo)纖維束用于將來(lái)自光源的光能提供給內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端末梢或內(nèi)部光源，例如位于內(nèi)窺鏡內(nèi)的發(fā)光二極管(LED)。
在內(nèi)窺鏡的光度頭上采用CCD傳感器或CMOS以及LED是相對(duì)較新的觀點(diǎn)，盡管如此可以提出許多描述了具有這種光學(xué)器件的內(nèi)窺鏡的專利。
可以在Nakashima(US 6,533,722)中發(fā)現(xiàn)具有LED照明的內(nèi)窺鏡的示例。在該內(nèi)窺鏡中，LED位于內(nèi)窺鏡軸內(nèi)并處于其遠(yuǎn)端。這些LED布置成使得當(dāng)從成像系統(tǒng)的光學(xué)軸線方向觀察時(shí)可以看到LED的一部分與CCD重合。通過(guò)這樣的設(shè)置可以減小內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端的直徑。
在Irion(美國(guó)專利6,730,019)中描述具有CCD芯片和LED的內(nèi)窺鏡的另一示例。在該內(nèi)窺鏡中，成像系統(tǒng)(光纖束或CCD傳感器)也位于軸內(nèi)，而LED布置在軸外部?jī)?nèi)窺鏡的近端。LED被選定為使它們發(fā)射不同光譜范圍的光以產(chǎn)生疊加混合的光。
通過(guò)這樣的設(shè)置，由內(nèi)窺鏡獲取的圖像盡可能如實(shí)地得到著色。
在Pacey(美國(guó)專利公開2001/0023312)、Shipp(美國(guó)專利6,449,006)、Henzler(美國(guó)專利公開2002/0143239)、Pacey(美國(guó)專利6,655,377)、Henzler(美國(guó)專利6,551,240)、Dunki-Jacobs(美國(guó)專利公開2004/0064018)、以及Sasaki(美國(guó)專利公開2004/0102680)中公開了采用CCD傳感器和LED照明的內(nèi)窺鏡的其它示例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種光度頭，其中在成像系統(tǒng)中采用CCD或照相機(jī)或CMOS并采用幾個(gè)LED作為照明系統(tǒng)的一部分。
盡管采用CCD芯片或CMOS以及LED帶來(lái)許多優(yōu)點(diǎn)，但需要提高利用所述光學(xué)系統(tǒng)獲取的圖像的質(zhì)量。其原因是由于在體內(nèi)管腔中多個(gè)位置的過(guò)量或不充分照明導(dǎo)致的照明不均勻。照明不均勻明顯限制了獲取高質(zhì)量畫面的距離。在具有LED照明的光度頭上產(chǎn)生的另一問題與光度頭的縱向軸線不與體內(nèi)管腔或空腔的縱向軸線平行的情形有關(guān)。當(dāng)醫(yī)生在體內(nèi)管腔中移動(dòng)內(nèi)窺鏡時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生該問題。由于這種移動(dòng)，觀察區(qū)域的多個(gè)位置具有不同的光強(qiáng)并且難以獲取整個(gè)觀察區(qū)域的高質(zhì)量畫面。
在Avni(美國(guó)專利公開2003/0032860)中描述了一種裝有攝像機(jī)頭的視頻直腸鏡，其具有彩色CCD陣列和幾個(gè)白色LED。該直腸鏡在市場(chǎng)上可以由SightLine Technologies Ltd.以RectoSightDisposable Video Rigid Rectoscope制成。在這種光度頭中，每個(gè)LED被限定為具有大約40度光強(qiáng)分布角度。該分布角度值足以沿50-70mm的最大距離獲取高質(zhì)量畫面。盡管該距離對(duì)直腸鏡應(yīng)用相當(dāng)合理，但對(duì)于結(jié)腸鏡檢查過(guò)程卻太短。
在Koshikawa(美國(guó)專利6,569,088)中描述了一種內(nèi)窺鏡裝置，其中通過(guò)提供一種具有不同光強(qiáng)度的兩種或多種照明光學(xué)系統(tǒng)的光度頭來(lái)解決因光照不均勻引起的過(guò)度暈影的問題。
通過(guò)陽(yáng)極電源或陰極電源的幾個(gè)照明透鏡系統(tǒng)以及布置在物體一側(cè)的散射構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度的不同。該方案在采用纖維束而不是LED的光度頭上得到實(shí)施。
因此，盡管已知有各種設(shè)計(jì)采用LED照明的內(nèi)窺鏡光度頭的許多嘗試，但仍然需要提供一種新的并且改進(jìn)的光度頭，其可以提高通過(guò)CCD或CMOS傳感器感知的光照均勻性并由此提高可以獲取高質(zhì)量畫面所經(jīng)的距離，而無(wú)論光度頭的縱向軸線是否平行于體內(nèi)管腔的縱向軸向。


為了更清楚地理解本發(fā)明及其益處和優(yōu)點(diǎn)，下面參考以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的描述。
圖1是本發(fā)明光度頭實(shí)施方式的等軸測(cè)圖；圖2是圖1所示光度頭的分解、放大等軸測(cè)圖；圖3是圖1所示光度頭的放大、縱向橫截面圖；圖4是圖1所示光度頭的放大正視圖；圖5表示本發(fā)明的照明組件；圖6示意性表示CCD照相機(jī)的觀察區(qū)域分成虛擬區(qū)域；圖7是照明組件的控制系統(tǒng)的方框圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的照明組件；圖9示意性表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式如何提高照明均勻性；圖10是具有可拆卸蓋的光度頭的等軸測(cè)圖；圖11是用于圖10所示光度頭的可拆卸蓋的等軸測(cè)圖；圖12a是沒有可拆卸蓋的圖10所示光度頭的縱向橫截面圖；圖12b是沒有可拆卸蓋的圖10所示光度頭的左視圖；以及圖13是沒有可拆卸蓋的光度頭的等軸測(cè)圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，示出了用于內(nèi)窺鏡裝置(優(yōu)選為結(jié)腸鏡檢查裝置)的光度頭10的第一實(shí)施方式。未示出該結(jié)腸鏡檢查裝置的其它部件，例如具有工作通道和導(dǎo)航機(jī)構(gòu)的插入管、操縱手柄、控制單元、具有監(jiān)控器的圖像控制臺(tái)等，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到光度頭在插入管內(nèi)并在其遠(yuǎn)端布置。光度頭包括與內(nèi)窺鏡的導(dǎo)向通道14相連的主體部分12。主體部分通過(guò)電纜16與屏幕電連接，該屏幕又與圖像控制臺(tái)連通以激發(fā)和控制光度頭功能并顯示由此采集的體內(nèi)管腔的圖像。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，可以看到主體部分包括可拆開地與后部20相連的前部18。在后部?jī)?nèi)設(shè)置用于使導(dǎo)向通道14的前端24插入其中的貫通孔22。在后主體部分上形成用于電纜16的貫通孔26。與電纜電連接的CCD傳感器28，該傳感器連接在印刷電路板30上。可以采用任何其它適當(dāng)?shù)膫鞲衅骼鏑MOS傳感器代替CCD傳感器。CCD傳感器收集光能、將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)圖像控制臺(tái)單元的圖像處理器，在那里那些信號(hào)被轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)例如PAL/NTSC/RGB等，并得到顯示。設(shè)置固定在導(dǎo)向通道前端24上的伸縮插入件27。該插入件用于在導(dǎo)向通道插入到后部?jī)?nèi)之后密封導(dǎo)向通道與光度頭之間的通路。
前部18在其遠(yuǎn)端具有孔32。該孔在其中容納物鏡34，該物鏡通過(guò)孔觀察體內(nèi)管腔在孔前面的那些位置。在前部?jī)?nèi)形成通路36，其終端是位于前部遠(yuǎn)端的U形凹部38。當(dāng)前部和后部得到組裝時(shí)，所述通路在其中容納伸縮插入件27，同時(shí)U形凹部作為沿導(dǎo)向通道延伸的工作通道或者通常所稱的多管腔管道的出口。
設(shè)置在前部近端并與透鏡相對(duì)的是濾光器40。可以認(rèn)識(shí)到由于U形凹部38，因此前部的遠(yuǎn)端具有其橫截面由兩個(gè)對(duì)稱布置的拱形區(qū)域限定的構(gòu)造。布置在前部遠(yuǎn)端的是具有兩組照明裝置優(yōu)選為白色LED的照明組件。應(yīng)該注意到可以代替或在白色LED之外采用其他LED。
參照?qǐng)D5、8、9進(jìn)一步說(shuō)明所述組件的構(gòu)造。實(shí)踐中每組LED包括由相應(yīng)共用的附圖標(biāo)記42，44表示的三個(gè)LED。LED組在組件內(nèi)被布置成使每組位于設(shè)置在窗口左側(cè)或右側(cè)的相應(yīng)拱形區(qū)域內(nèi)。LED在組件內(nèi)被布置成使中間LED靠近窗口，同時(shí)其余兩個(gè)LED靠近光度頭主體部分的圓周壁定位。未詳細(xì)顯示但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是LED位于安裝板上并與印刷電路板30電連接，這在本領(lǐng)域是已知的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3和4，可以看到在通過(guò)縱向定向的螺釘46、48將其前部和后部相連之后的本發(fā)明光度頭。除此之外還設(shè)置橫向定向的螺釘50，其使光度頭的后部與通常在插入管的彎曲部分布置的導(dǎo)航機(jī)構(gòu)的椎骨相連。該機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上已知并且未示出。
此外在圖3中可以看到涉及CCD傳感器多個(gè)電子部件的多個(gè)接觸支腿52。支腿從電路板上突出并且例如通過(guò)焊接與電纜16電連接。未示出但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到LED也具有支腿，它們通過(guò)印刷電路板與電纜電連接。
如圖4所示，在LED與主體部分的圓周壁之間設(shè)置自由空間54。實(shí)踐中該空間由適當(dāng)填充物例如環(huán)氧樹脂填充。通過(guò)這種設(shè)置，每個(gè)LED在光度頭內(nèi)的位置保持固定。填充物也填充到印刷電路板與電纜之間的自由空間。
在圖3中還可以看到O形圈56，其可以對(duì)光度頭與可拆除蓋(未示出)之間的連接進(jìn)行密封。該蓋可以用于具有可拆除可膨脹推進(jìn)套筒的那些內(nèi)窺鏡，它們?cè)谖覀冊(cè)谙葘＠暾?qǐng)例如PCT/IL03/00661或USSN 60/570,607中得到了描述，這些文獻(xiàn)在此引入作為參考。
根據(jù)本發(fā)明，在光度頭上采用的LED有意選定為使得它們被限定為具有不同發(fā)光強(qiáng)度和/或不同發(fā)光強(qiáng)度分布角度。在此，發(fā)光強(qiáng)度(也稱為光強(qiáng)度)指的是從一個(gè)球面度的立體角內(nèi)的點(diǎn)光源發(fā)出的光功率的量值。發(fā)光強(qiáng)度分布角度指的是以度給出的半亮度射束角，其特征是特定LED在軸線兩方向上從軸線上預(yù)其發(fā)光強(qiáng)度降至50％的角度大小。該特征有時(shí)被稱為方向性，以極坐標(biāo)或笛卡爾坐標(biāo)圖示出，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度取決于觀察角。該特征可以根據(jù)LED的軸向定向而改變。
在圖5中示出了在本發(fā)明的光度頭上采用的照明組件的示例。該組件由附圖標(biāo)記58表示并且可以看到其包括焊接在鞍形安裝板587上的六個(gè)白色LED 581、582、583、584、585、586。與在圖2所示實(shí)施方式中描述的組件類似，LED分為布置在安裝板上的兩組。然而與在先的結(jié)構(gòu)相比，可以看到中間LED 583、584靠近組件的外周定位。這種結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠錇長(zhǎng)ED提供更多空間并因此可以采用更大直徑的LED。
在安裝板的外周上形成幾個(gè)切口以使金屬觸點(diǎn)可以穿過(guò)板。觸點(diǎn)通向每個(gè)LED并接地。由附圖標(biāo)記590和598表示的切口用于接地，同時(shí)切口592、594、596用于相應(yīng)的LED 585、584、586。在相對(duì)的LED組中也具有切口，但它們?cè)谠搱D中未示出。實(shí)踐中安裝板可以由陶瓷制成，作為包括CCD芯片的混合組件，其體積和表面被所需電子部件以及LED的觸點(diǎn)占據(jù)。這種陶瓷混合組件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其具有良好的導(dǎo)熱性，由此有效地驅(qū)散在LED操作過(guò)程中積聚的熱量并因此延長(zhǎng)光度頭的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，具有類似發(fā)光強(qiáng)度分布角度的LED固定在安裝板上以相互平行定向并平行于光度頭的縱向軸線。同時(shí)，具有不同發(fā)光強(qiáng)度分布角度的LED被選定成使兩個(gè)中間LED 583、584的發(fā)光強(qiáng)度分布角度比外側(cè)LED 581、582、585、586的發(fā)光強(qiáng)度分布角度更寬。實(shí)踐中中間LED應(yīng)該具有大約60-100度的發(fā)光強(qiáng)度分布角度，而外側(cè)LED應(yīng)該具有大約15-25度的發(fā)光強(qiáng)度分布角度。通過(guò)這種設(shè)置，可以獲得非常均勻的直徑在20-30mm的體內(nèi)管腔或其它體內(nèi)管腔的照明。這種均勻的照明可以從遠(yuǎn)離光度頭100-140mm長(zhǎng)距離或20-30mm中距離或5-10mm短距離的那些位置獲得高質(zhì)量畫面。對(duì)于在該實(shí)施方式中有利地采用的適當(dāng)LED，可以提及由日本的Nichia Corporation制造的LED。
上述實(shí)施方式提供了用于光度頭的縱向軸線與體內(nèi)管腔的軸線基本上同軸的情形的有利方案。
然而，在光度頭的縱向軸線相對(duì)于體內(nèi)管腔軸線傾斜的情況下，本發(fā)明的另一實(shí)施方式可以提供適當(dāng)?shù)姆桨?。根?jù)圖6，7和8中示出的實(shí)施方式，光度頭具有照明組件80(在圖8中可見)，其采用以與圖5所示實(shí)施方式類似的方式布置在鞍形安裝板810上的六個(gè)LED。與在先實(shí)施方式類似，LED具有不同的發(fā)光強(qiáng)度分布角度。然而，與在前實(shí)施方式相比，中間LED 803、804的發(fā)光強(qiáng)度分布角度比外側(cè)LED 801、802、805、806的發(fā)光強(qiáng)度分布角度更窄。此外，進(jìn)一步與在前實(shí)施方式相比，LED具有不同的發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)于中間LED而言較高對(duì)于外側(cè)LED而言較低。仍然與在前實(shí)施方式相比，LED在安裝板上被定向成使得僅有中間LED平行于光度頭的縱向軸線定向，同時(shí)外側(cè)LED相對(duì)于光度頭縱向軸線傾斜成一角度。實(shí)踐中外側(cè)LED被定向成使它們的縱向軸線限定出其成像頂點(diǎn)位于安裝板后面的棱錐的四個(gè)邊緣。實(shí)踐中外側(cè)LED的傾斜角大約是它們發(fā)光強(qiáng)度分布角度的0.2-0.5。除上述之外，本發(fā)明的照明組件具有專用電子裝置，其用于控制流過(guò)每個(gè)LED的電流并由此改變其發(fā)光強(qiáng)度。該裝置在圖7的方框圖中示出，將結(jié)合圖8所示組件的實(shí)施方式進(jìn)一步進(jìn)行論述。
在該實(shí)施方式中，傾斜的LED 801、802、805、806被設(shè)定為具有相當(dāng)?shù)偷陌l(fā)光強(qiáng)度，因?yàn)樗鼈儽挥糜谡樟馏w內(nèi)管腔那些靠近光度頭并因此不需要過(guò)多照明的區(qū)域。這些LED具有1.5-2mm的直徑。
中間LED被用于照亮體內(nèi)管腔的遠(yuǎn)端區(qū)域，因此它們應(yīng)該具有比傾斜LED至少高出一個(gè)量級(jí)的發(fā)光強(qiáng)度。實(shí)踐中這些LED具有3-5mm的直徑。
根據(jù)本發(fā)明，在光度頭前面的整個(gè)觀察區(qū)域分成五個(gè)單獨(dú)的虛擬區(qū)域或窗口，它們涉及每個(gè)LED并且可以選擇性地控制照明。在圖6中分別通過(guò)實(shí)線和虛線示出總觀察區(qū)域和虛擬區(qū)域?？梢钥吹紺CD傳感器的正方形觀察區(qū)域600以及與四個(gè)外側(cè)LED 801、802、805、806相對(duì)應(yīng)的四個(gè)角部區(qū)域601、602、605、606。還可以看到對(duì)應(yīng)于中間LED 803、804的重合中間區(qū)域603、604與角部區(qū)域部分重疊。
利用根據(jù)圖8所示實(shí)施方式的照明組件，可以改變每個(gè)LED的發(fā)光強(qiáng)度并由此控制每個(gè)虛擬區(qū)域經(jīng)受的照明等級(jí)。通過(guò)控制流過(guò)相應(yīng)LED的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，以使與相應(yīng)虛擬區(qū)域相關(guān)的照明等級(jí)達(dá)到每個(gè)虛擬區(qū)域指定的表示預(yù)設(shè)平均值的系數(shù)。通過(guò)這種設(shè)置，可以非常顯著地提高由光學(xué)傳感器感知的照明非均勻性。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D7說(shuō)明用于控制供給到每個(gè)LED的電流的方框圖。
通過(guò)該方框圖，供給到每個(gè)LED的電流根據(jù)從體內(nèi)管腔中被光度頭觀察的那些位置反射的光量而被獨(dú)立控制。該反射光在圖7中通過(guò)平行箭頭示意性示出，其經(jīng)過(guò)物鏡34并由適當(dāng)?shù)膫鞲衅骼鏑CD傳感器28或任何其它適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞲袦y(cè)，所述傳感器在感受到光時(shí)產(chǎn)生與光量成比例的模擬信號(hào)。設(shè)置與圖像分離器700電連接的攝像機(jī)控制板710。由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)得到放大并由分離器分成兩路信號(hào)。它們中的一路進(jìn)入攝像機(jī)控制板，在其中得到處理以作為標(biāo)準(zhǔn)PAL、NTSC、RGB等圖像信號(hào)輸出。另一路信號(hào)進(jìn)入圖像處理模塊720，在其中根據(jù)算法得到處理，以確保通過(guò)每個(gè)LED提供均勻的照明并由此確保CCD傳感器的每個(gè)虛擬區(qū)域感知體內(nèi)管腔的觀察位置，而不會(huì)丟失信息。
設(shè)置同步分離器730，其由相同信號(hào)控制并確保從圖像分離器接收的信號(hào)與CCD傳感器的掃描同時(shí)并同步地在圖像處理模塊720中得到處理，以及確保與掃描同步地執(zhí)行信號(hào)處理。通過(guò)這種設(shè)置，可以在由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)與CCD傳感器的相應(yīng)虛擬區(qū)域之間形成聯(lián)系。換句話說(shuō)，所述算法在虛擬區(qū)域上分配CCD傳感器并確定應(yīng)該注意其照明等級(jí)的虛擬區(qū)域。由于這種處理，產(chǎn)生了單個(gè)控制信號(hào)，它們通過(guò)圖像處理模塊輸出到多個(gè)受控的電源模塊(CCS模塊)，其供給所需電流以使LED通電。每個(gè)CCS模塊產(chǎn)生電流，電流值與相應(yīng)控制信號(hào)成比例并與由相應(yīng)CCD傳感器產(chǎn)生的瞬間信號(hào)和涉及虛擬區(qū)域平均照明等級(jí)預(yù)設(shè)值的系數(shù)之間的差值成比例。
在圖7中可以看到并聯(lián)連接的LED 801、802、805和806分別通過(guò)相應(yīng)的CCS模塊721、722、725、726來(lái)通電，同時(shí)串聯(lián)連接的LED 803、804通過(guò)共用的CCS模塊723來(lái)通電。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于兩個(gè)類似的、居中定位的LED 803、804照亮體內(nèi)管腔遠(yuǎn)端位置的照明組件是有利的。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D9我們將論述照明組件的另一實(shí)施方式，該照明組件裝有具有不同發(fā)光強(qiáng)度分布角度的LED。在圖9中示出了這種具有至少兩個(gè)更小和更大直徑的LED 910、920的組件的一部分。LED安裝在共用的安裝板900上，該安裝板在在前實(shí)施方式中可以是PCB或混合陶瓷板。每個(gè)LED包括相應(yīng)的凹面反射器911、921、其具有在反射器中心布置的半導(dǎo)體晶體912、922。還可以看到小的LED 910的反射器911位于基座930上。每個(gè)LED的反射器和沖模由相應(yīng)透鏡913、923覆蓋。每個(gè)透鏡具有相應(yīng)的縱向軸線X-X和Y-Y。這些透鏡由可模壓和透明或至少是半透明的聚合材料制成。該材料可以模制在反射器上方以將反射器封裝在其中，同時(shí)使封裝的LED與安裝板結(jié)合為一體。為了確保LED具有不同的發(fā)光強(qiáng)度分布角度，LED 910的反射器911偏心地定位在基座上，也就是透鏡913的縱向軸線X-X與LED 910的縱向軸線Z-Z不同軸。應(yīng)該注意到通過(guò)移動(dòng)LED921的縱向軸線可以獲得類似的結(jié)果。另一種改變發(fā)光強(qiáng)度分布角度的方案是至少一個(gè)LED的傾斜，使得它們的縱向軸線不平行?？梢源婊蛟谕哥R的縱向軸線相對(duì)于LED的縱向軸線非同軸布置之外采取上述措施。
在以上內(nèi)容之后公開的是通過(guò)改變以下參數(shù)中的至少一個(gè)來(lái)控制采用幾個(gè)LED的照明組件的照明不均勻性LED的發(fā)光強(qiáng)度、LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度、LED的直徑、LED縱向軸線的方向。根據(jù)本發(fā)明，如果照明組件具有至少一個(gè)LED，其具有至少一個(gè)參數(shù)不同于其余LED的相同參數(shù)，則可以顯著改善通過(guò)所述組件產(chǎn)生的照明不均勻性。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10、12a、b和13，將公開本發(fā)明光度頭的另一實(shí)施方式。如圖10所示，該光度頭包括主體部分110，其具有通過(guò)搭扣連接與其可拆開地相連的可拆除蓋120。在圖11中單獨(dú)看到所述蓋。該蓋有利地用于在具有可拆除可膨脹推進(jìn)套筒的內(nèi)窺鏡裝置上采用的光度頭，例如在我們?cè)谇暗膶＠鸓CT/IL03/00661或USSN60/570,607中公開了所述可拆除可膨脹推進(jìn)套筒。蓋的構(gòu)造在此未詳細(xì)描述，僅提及的是其由適當(dāng)?shù)乃苄圆牧献⑺芏刹⒈辉O(shè)計(jì)成通過(guò)搭扣連接方便地與光度頭相連或從光度頭上拆開。該連接包括彈性突舌122，其具有用于與在光度頭的主體部分上形成的孔126形成搭扣接合的突起124。在蓋的遠(yuǎn)端設(shè)置用于物鏡的孔128。在蓋的遠(yuǎn)端并在孔的上方設(shè)置噴灑器隔離板130。該噴灑器隔離板具有開口132，用于使手術(shù)工具在前進(jìn)通過(guò)多管腔管道進(jìn)入關(guān)注位置(未示出)時(shí)可以從開口中穿過(guò)。該噴灑器隔離板未詳細(xì)示出但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到噴灑器隔離板將從多管腔管道的沖洗通道中產(chǎn)生的噴水直接引向窗口，其閉合孔128。
參照?qǐng)D12a，可以看到主體部分110被制成單個(gè)圓柱形部件，其具有后端134、中間部分136和前端138。在后端內(nèi)設(shè)置用作導(dǎo)向通道的空間140。該空間與延伸穿過(guò)主體部分的中間部分和前端的U形細(xì)長(zhǎng)凹部142連通?？臻g140和細(xì)長(zhǎng)凹部的作用與結(jié)合圖2所示實(shí)施方式描述的通路36和U形凹部38的作用類似。在中間部分內(nèi)并在前端內(nèi)設(shè)置空間144，該空間在其中容納與PCB 148相連的CCD傳感器146。在CCD傳感器前面設(shè)置濾光器150，其由半透明罩152封蓋。CCD傳感器以及濾光器和罩通過(guò)保持軸套154的后端固定在適當(dāng)位置，同時(shí)保持軸套的前端保持著物鏡156，物鏡穿過(guò)開口158略微突出到前端138的外部。這種結(jié)構(gòu)使得當(dāng)蓋與光度頭相連時(shí)，開口158與蓋的孔128對(duì)準(zhǔn)。在物鏡的最前端設(shè)置包括防閃光環(huán)160的雜光保護(hù)器?，F(xiàn)在參照?qǐng)D12b和13，可以看到在主體部分內(nèi)布置六個(gè)LED，它們被分成相對(duì)于主體部分的虛中間平面(以虛線示出)對(duì)稱布置的兩組。LED組總體由相應(yīng)的附圖標(biāo)記162和164表示。未詳細(xì)示出但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到LED安裝在具有鞍形形狀的共用安裝板上，以便于如以上所述類似地定位在光度頭內(nèi)。這種組件的照明不均勻性可以通過(guò)在前提及的同樣的四個(gè)參數(shù)控制。這些參數(shù)是發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光強(qiáng)度分布角度、尺寸、以及縱向軸線的方向。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式并且可以改變，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離由附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的前提下可以做出修改。以下是本發(fā)明一些方面?zhèn)溥x實(shí)施方式的示例。
非強(qiáng)制設(shè)置地是，LED相對(duì)于光度頭的中間平面(在圖4，5，8，12b中可見)對(duì)稱布置。在僅存在有限可利用的空間的情形下，工作通道的遠(yuǎn)端可以彎曲一定程度以在中間平面的一側(cè)布置三個(gè)LED并在相對(duì)一側(cè)布置兩個(gè)LED。另一可行方案是使LED在光度頭內(nèi)的布置被定位在距光度頭的最前端不同的距離處。例如每組中的兩個(gè)LED可以比第三個(gè)LED更靠近最前端定位。通過(guò)這種設(shè)置，可以保持LED相對(duì)于中間平面的對(duì)稱布置。
代替如上所述的搭扣連接，可以想到光度頭具有突舌并且在蓋上形成孔的搭扣連接。
代替突起的是，突舌可以具有孔或凹部并且配合突起可以布置在光度頭上。
此外，代替采用搭扣連接的是，可以采用本領(lǐng)域已知的任何其它適當(dāng)?shù)臋C(jī)械連接。
應(yīng)該還注意到，本發(fā)明并不嚴(yán)格局限于在結(jié)腸鏡上采用的光度頭。本發(fā)明覆蓋用于檢查、手術(shù)、診斷、治療等目的的任何其它內(nèi)窺鏡裝置。在這些內(nèi)窺鏡裝置中可以想到用于檢查食道、胃和十二指腸的內(nèi)窺鏡，用于檢查膀胱的膀胱鏡、毛細(xì)血管鏡、支氣管鏡、腹腔鏡、關(guān)節(jié)鏡、乙狀結(jié)腸鏡等等。此外本發(fā)明不僅覆蓋醫(yī)用而且覆蓋工業(yè)應(yīng)用，并且適用于工業(yè)內(nèi)窺鏡或通常所稱的檢孔鏡。
還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到以上描述中和/或以下權(quán)利要求和/或附圖中公開的特征都可以通過(guò)不同形式以單獨(dú)和任意組合而成為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的要素。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)窺鏡的光度頭，所述光度頭設(shè)有包括CCD芯片或CMOS的成像系統(tǒng)，還設(shè)有包括照明組件的照明系統(tǒng)，所述照明組件設(shè)有幾個(gè)照明裝置，其特征在于，至少一個(gè)照明裝置的某一個(gè)參數(shù)的值與其余照明裝置的同一參數(shù)的值不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光度頭，其特征在于，所述參數(shù)選自照明裝置的發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光強(qiáng)度分布角度、以及縱向軸線的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光度頭，其特征在于，所述照明裝置是LED，所述照明組件包括在其上布置LED的安裝板，其中所述LED被分成分別定位在光度頭虛縱向中間平面左側(cè)和右側(cè)的兩組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光度頭，其特征在于，所述安裝板包括陶瓷混合組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光度頭，其特征在于，所述安裝板具有鞍形構(gòu)造并且每個(gè)所述LED組定位在設(shè)置于虛縱向中間平面左側(cè)和右側(cè)的相應(yīng)拱形區(qū)域內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光度頭，其特征在于，每個(gè)所述LED組由三個(gè)LED構(gòu)成，包括兩個(gè)外側(cè)LED和一個(gè)中間LED。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光度頭，其特征在于，所述LED相對(duì)于該虛縱向中間平面對(duì)稱定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光度頭，其特征在于，所述LED在安裝板上被固定成使它們的縱向軸線平行于光度頭縱向軸線定向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光度頭，其特征在于，所述中間LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度不同于外側(cè)LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光度頭，其特征在于，所述中間LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度比外側(cè)LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度更寬。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光度頭，其特征在于，所述LED在安裝板上被固定成使外側(cè)LED的縱向軸線不平行于光度頭縱向軸線定向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光度頭，其特征在于，所述中間LED的直徑大于外側(cè)LED的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光度頭，其特征在于，所述中間LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度比外側(cè)LED的發(fā)光強(qiáng)度分布角度更窄。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光度頭，其特征在于，所述中間LED的發(fā)光強(qiáng)度與外側(cè)LED的發(fā)光強(qiáng)度不相等。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光度頭，其特征在于，包括用于控制LED的發(fā)光強(qiáng)度的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光度頭，其特征在于，所述CCD芯片具有被分成與相應(yīng)LED相關(guān)的虛擬區(qū)域的觀察區(qū)，并且所述用于控制發(fā)光強(qiáng)度的裝置包括至少一個(gè)向相應(yīng)LED供給電流的電源，所述電流取決于與該LED相關(guān)的虛擬區(qū)域的平均照明等級(jí)的預(yù)設(shè)值。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光度頭，其特征在于，還包括可拆開地與所述光度頭相連的可拆卸蓋。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光度頭，其特征在于，所述光度頭通過(guò)搭扣連接的方式可拆開地與所述蓋相連。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光度頭，其特征在于，所述搭扣連接包括用于與孔接合的彈性可彎曲突舌。
20.一種用于控制內(nèi)窺鏡的光度頭的方法，所述光度頭具有包括固態(tài)成像傳感器的成像系統(tǒng)并具有包括照明組件的照明系統(tǒng)，所述照明組件設(shè)有幾個(gè)照明裝置，所述方法包括將成像傳感器的觀察區(qū)分成與相應(yīng)照明裝置相關(guān)的虛擬區(qū)域并根據(jù)與該照明裝置相關(guān)的虛擬區(qū)域的平均照明等級(jí)向相應(yīng)照明裝置供給電流。
全文摘要
一種用于內(nèi)窺鏡的光度頭，其設(shè)有包括固態(tài)成像傳感器的成像系統(tǒng)，還設(shè)有包括照明裝置LED的照明系統(tǒng)。至少一個(gè)照明裝置的某一個(gè)參數(shù)的值與其余照明裝置的同一參數(shù)的值不同。這些參數(shù)是照明裝置的發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光強(qiáng)度分布角度以及縱向軸線的方向。
文檔編號(hào)A61B1/04GK101052341SQ200580037587
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者阿姆拉姆·愛森費(fèi)爾德, 維克托·萊文, 奧馬爾·謝齊菲, 達(dá)恩·奧茲, 尤里·格肖維, 列昂尼德·克里沃皮斯克, 雅各布·巴爾-奧爾 申請(qǐng)人:斯特賴克Gi有限公司