一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種醫(yī)療器械【技術領域】的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，包括：階梯式套管結構的內窺鏡導管以及依次設置于其末端的月牙形LED照明系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、CMOS攝像系統(tǒng)和圖像處理單元，嵌在內窺鏡導管末端的月牙形LED照明系統(tǒng)由銅基板和設置于銅基板上的SMD?LED組成。本發(fā)明克服了原有裝備體積大、成像質量差、連線多的缺陷，采用無線發(fā)射和接收，結構簡潔，操作方便快捷，其擁有數(shù)字化的圖像處理系統(tǒng)，支持全高清1080P輸出，圖像清晰度高，可獲得更高的動態(tài)范圍及更好的深度信息。
【專利說明】-體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療器械【技術領域】的裝置，具體是一種一體式醫(yī)療內窺鏡系 統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 內窺鏡微創(chuàng)醫(yī)療是微創(chuàng)醫(yī)療技術中出現(xiàn)時間最早、發(fā)展最為成熟的技術之一。內 窺鏡微創(chuàng)手術具有創(chuàng)傷小、手術時間短、術后康復快等特點，備受醫(yī)患雙方的青睞。多年來， 許多內窺鏡已被研發(fā)出來，按內窺鏡所到達的部位不同可分為神經(jīng)鏡、尿道膀胱鏡、電切 鏡、腹腔鏡、關節(jié)鏡、喉鏡等。隨著內窺鏡微創(chuàng)技術的普及和內窺鏡加工工藝的提高，內窺鏡 應用已涉及普外科、耳鼻喉科、骨科、泌尿外科、婦科、兒科等幾乎所有科室，成為醫(yī)用不可 或缺的手術設備，也是全球醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中增長最快的產(chǎn)品之一。
[0003] 傳統(tǒng)的內窺鏡系統(tǒng)常常包含體積龐大的攝像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等，而且連接線繁瑣 雜亂。而便攜式的體積小巧的內窺鏡則可以大大方便醫(yī)務人員對患者的某些腔內疾病病情 的觀察及記錄，提供在對病人創(chuàng)傷最小的情況下進行手術的手段，已在醫(yī)學界取得了普遍 公認。新型內窺鏡可經(jīng)過人體天然孔道，或者經(jīng)手術做的小切口進入體內。已知存在各種 內窺鏡，由照明系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、CMOS攝像機、電視顯示系統(tǒng)四部分組成。
[0004] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN102670156A公開（公告）日 2012. 09. 19,公開了一種凈化式醫(yī)用內窺鏡，該技術將包含有CMOS成像鏡頭組件、LED光 源、光纖導光束的內窺鏡主體制成完全密封防水結構，而兼作鉗道管的吸引管和水氣管制 成可分離的獨立結構，徹底解決了傳統(tǒng)內窺鏡中兼作鉗道管的吸引管和水氣管被使用污染 后，由于細長管腔無法滿意地進行消毒滅菌的重大弊病，真正成為獨立的可拆卸的一次性 產(chǎn)品，徹底解除了臨床上內鏡使用時交叉感染的隱患，具有重大的意義。同時，中國專利文 獻號CN201968647U公開（公告）日2011. 09. 14,公開了一種醫(yī)用電子內窺鏡，其內窺鏡鏡 頭組件包括一本體，在本體的第一端內的中心設置有一 CMOS成像鏡頭組，CMOS成像鏡頭組 的周邊均勻分布有兩根光纖和鉗道管以及水氣道管，在所述的本體的第二端上設置有電源 及信號連接部。該技術內窺鏡鏡頭組件采用高分辨率的CMOS成像鏡頭組代替了成本較高 的C⑶鏡頭組件，在保證高分辨率、小尺寸的前提下，降低了制造成本。但上述醫(yī)用電子內 窺鏡的光源部分采用的在本體內部的光纖連接本體內部的LED光源，此方式雖然能夠給系 統(tǒng)提供可靠光源，但是卻進一步給內窺鏡系統(tǒng)增加了兩條額外的光源線，這就增大了內窺 鏡系統(tǒng)的直徑尺寸，使得內窺鏡系統(tǒng)體積增加，這進一步使受術者接收手術時承受更大的 痛苦。
[0005] 中國專利文獻號CN2808058公開（公告）日2006. 08. 23,公開了一種可屈曲式外 成像內窺鏡由攝像頭、屈曲管、手柄和套管四部分組成。在攝像頭透鏡周圍均勻分布有若干 發(fā)光二極管，為患處提供充足的照明；透鏡將患處的反射光信號聚焦到(XD/CM0S圖像傳感 器表面、轉換為電信號后通過傳輸饋線傳輸給手柄內的CCD控制器（模/數(shù)轉換），經(jīng)CCD 控制器（模/數(shù)轉換）處理后，以數(shù)字信號的形式通過數(shù)據(jù)線傳給數(shù)據(jù)處理器顯示終端或 計算機。通過轉動手柄內的調焦輪可精確調節(jié)(XD/CMOS圖像傳感器的焦距，以得到最清晰 的畫面。醫(yī)患雙方均可在顯示器上同時看到檢查的情況。屈曲管由多個可相互偏轉的關節(jié) 串接而成，能服貼地適應人體腔道的彎曲。外部套著的是一柔軟的（至少端部是）透明的 一次性使用套管，既可保證成像的清晰度又可防止發(fā)生交叉感染。但該技術CMOS圖像傳感 器轉換產(chǎn)生的電信號經(jīng)模數(shù)轉化后直接送到數(shù)據(jù)處理器顯示終端進行成像，這樣的圖像質 量差，不能滿足醫(yī)療手術對高清晰圖像的要求。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出一種一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，克服了 原有裝備體積大、成像質量差、連線多的缺陷，采用無線發(fā)射和接收，結構簡潔，操作方便快 捷，其擁有數(shù)字化的圖像處理系統(tǒng)，支持全高清1080P輸出，圖像清晰度高，可獲得更高的 動態(tài)范圍及更好的深度信息。它非但能滿足醫(yī)療手術高清晰的要求，還會使用特殊光譜的 月牙形LED照明系統(tǒng)提供高質量的光源，縮小內窺鏡系統(tǒng)主體直徑尺寸。該內窺鏡制造工 藝簡單成本低廉，可以廣泛應用于社區(qū)醫(yī)院，降低醫(yī)院經(jīng)營成本，減輕患者醫(yī)療費用；該內 窺鏡微創(chuàng)醫(yī)療器械國產(chǎn)化將降低醫(yī)院采購成本和患者就醫(yī)負擔，使更多的病人能夠接受微 創(chuàng)治療。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括：階梯式套管結構的內窺鏡導管 以及依次設置于其末端的月牙形LED照明系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、CMOS攝像系統(tǒng)和圖像處理單元， 嵌在內窺鏡導管末端的月牙形LED照明系統(tǒng)由銅基板和設置于銅基板上的SMDLED(表面貼 裝發(fā)光二極管）組成。
[0008] 所述的階梯式套管結構的內窺鏡導管由活動連接的外套管、物鏡管和CMOS管組 成，直徑最大的外套管中活動插入CMOS管和物鏡管。
[0009] 所述的外套管的末端設有一個用于保護光學鏡頭不被外物劃傷而模糊鏡頭的平 板透明薄玻璃。
[0010] 所述的管狀軸首端設有用于放置圖像處理單元的殼體，該殼體通過夾緊插座分別 與內窺鏡導管、物鏡管和CMOS管固定連接。
[0011] 所述的殼體的尾端為手柄狀結構，并且位于尾端的視頻圖像傳輸線和系統(tǒng)電源線 進行合并，這種結構設計可簡化內窺鏡的制造工藝，節(jié)約成本，并且降低設備消毒操作難 度。
[0012] 所述的CMOS攝像系統(tǒng)和圖像處理單元通過帶有光導纖維的CMOS管相連，該CMOS 管的尺寸小于物鏡管的內徑且根據(jù)需要CMOS管可進行更換。
[0013] 所述的CMOS管內進一步設有用于包裹CMOS攝像系統(tǒng)的金屬保護罩，該金屬保護 罩的前端設有平板透明薄玻璃，后端設有用于固定攝像系統(tǒng)的固定板。
[0014] 所述的光學系統(tǒng)位于物鏡管的末端并通過物鏡管，該光學系統(tǒng)為五片透鏡組成。
[0015] 所述的透鏡組的前面設有平板保護玻璃，該平板保護玻璃的大小可以根據(jù)需要進 行調整，例如，平板保護玻璃可以和LED保護玻璃板合成一體，形成一個大的保護玻璃覆蓋 在透鏡組的前端。
[0016] 所述的五片式透鏡組由前端透鏡、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡和目鏡組成，該五片式 透鏡組通過硅襯底固定于物鏡管內，透鏡之間的軸向間隔便于將已照亮影像傳遞至CMOS 圖像傳感器。
[0017] 所述的透鏡組和CMOS圖像傳感器之間設有用于保護CMOS圖像傳感器的平板玻 3? 〇
[0018] 所述的凸面鏡為雙凸面鏡，其前表面的曲率半徑小于后表面的曲率半徑。特別地， 為了進一步提高透鏡組的折射效率，可以在透鏡組件的各表面涂覆一層防反射劑。
[0019] 所述的凸面鏡和目鏡組成雙分離型消色差子組件，即兩片透鏡中的間隙實際上就 相當于額外透鏡，較膠合鏡而言，它可以在相當廣的波段范圍內平衡象差，因此可以更好地 消除色差。
[0020] 所述的SMD LED的前方設有一層用于打散光通量的復合式擴散板，從而實現(xiàn)LED光 源的充分散射效果。
[0021] 所述的SMD LED添加由紅色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉混合而成的熒光 粉，其質量百分比依次為：紅色熒光粉2 % - 10 %、綠色熒光粉2 % - 10 %、黃色熒光粉 80% - 96%。
[0022] 基于所述的三色熒光粉配比的LED能產(chǎn)生色溫超過6000K，CRI>90的高亮度、高發(fā) 光效率的白光，對應物鏡管的內壁經(jīng)發(fā)黑處理，綜合實現(xiàn)LED照明效果的顯著提高。
[0023] 所述月牙形銅基板的電源線穿過內窺鏡外套管和物鏡管之間的空隙連接內窺鏡 系統(tǒng)手柄處電源給所述SMD LED供電。
[0024] 所述的復合式擴散板前設有一層透鏡，以保證燈光照射范圍在預先設置的照明角 度。
[0025] 所述的透鏡前方設有一層透明薄玻璃板，用于防止透鏡被刮擦，影響光源質量。
[0026] 所述的光學系統(tǒng)成像后經(jīng)透鏡組將影像依次傳遞給包括晶體濾波器、紅外截止濾 光片和CMOS圖像傳感器的CMOS攝像系統(tǒng)進行光電信息轉換。
[0027] 所述的CMOS圖像傳感器可采用支持全高清1080p規(guī)格輸出的200W像素CMOS圖 像傳感器并可進一步升級為1300W像素的4K CMOS圖像傳感器。為了進一步提高圖像質量， CMOS傳感器使用PrueView進行無損數(shù)碼變焦。
[0028] 所述的晶體濾光器、紅外截止濾光片和CMOS圖像傳感器沿鏡筒縱軸方向排列，并 且在三者之間的中空間隙不填充其他物質（只有空氣），這樣使得三者之間不用粘接在一 起，因此，不用擔心系統(tǒng)在進行消毒條件時，由于液體模糊了 CMOS攝像系統(tǒng)而導致成像質 量的下降。
[0029] 所述的CMOS圖像傳感器鍵合于帶有硅襯底和電極的陶瓷玻璃上且通過焊線和電 極相連。
[0030] 所述的晶體濾光器和所述平板玻璃之間的間隙填充有光傳輸樹脂；該光傳輸樹脂 可被低熔點玻璃替換，被替換后，則保護玻璃表面要覆蓋一層耐熱玻璃。為了提高CMOS攝 像系統(tǒng)的成像質量，可在所述的晶體濾光器、光傳輸樹脂、CMOS圖像傳感器的表面均涂覆一 層防反射涂層。
[0031] 所述的圖像處理單元設置于內窺鏡系統(tǒng)的首端，該圖像處理單元內設有用于存儲 和回放處理后的視頻圖像的固態(tài)硬盤。
[0032] 所述的圖像處理單元處理后的視頻圖像可采用有線和無線兩種方式進行傳輸，其 中：有線傳輸是指：通過引出HDMI/Mini HDMI/DVI視頻線，或合并為一根的視頻信號輸出線 將視頻圖像輸出以實時顯示；無線傳輸是指：基于UWB無載波、WHDMI以及WUSB3. 0結合第 五代WIFI的無線發(fā)射模塊進行視頻圖像信息的無線傳輸。 技術效果
[0033] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術效果包括：
[0034] 1)將CMOS攝像系統(tǒng)實時產(chǎn)生的圖像，送入基于DM385/DM388/DM8127高清圖像 處理器組成的圖像處理單元進行包括圖像處理去噪、特征提取、缺陷尺寸估計、腐蝕缺陷成 像、自動白平衡、自動對焦、自動曝光以及邊緣增強等影像增強處理技術在內的視頻圖像智 能處理，經(jīng)過此圖像處理單元處理可以確保在監(jiān)視器上顯示最佳的視頻圖像質量。
[0035] 2)采用月牙形LED照明系統(tǒng)，所述的照明系統(tǒng)嵌在內窺鏡系統(tǒng)的末端，替代光纖 直接給內窺鏡系統(tǒng)提供光源，縮減了內窺鏡系統(tǒng)的體積，進一步降低了內窺鏡系統(tǒng)制造工 藝復雜度程度。
[0036] 3)SMD LED添加了特殊配比的熒光粉，能產(chǎn)生色溫超過6000K，CRI>90的高亮度、高 發(fā)光效率的白光，提高了 LED照明系統(tǒng)的照明質量，使得成像質量更好。
[0037] 4)內窺鏡導管的階梯式套管結構，使其中的活動連接的CMOS管和物鏡管都可拆 卸，降低了系統(tǒng)高溫消毒的難度，且節(jié)約了系統(tǒng)功能部件更換成本。
[0038] 5)CM0S攝像系統(tǒng)中的紅外截止濾光片和晶體濾波器，能提高圖像清晰度、增加圖 像動態(tài)范圍；基于DM385/DM388/DM8127視頻圖像處理器的圖像處理單元，對圖像傳感器產(chǎn) 生的圖像進行智能處理后可獲得更高的圖像質量及更好的深度信息。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明示意圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明內窺鏡導管示意圖；
[0041] 圖3為本發(fā)明縱軸方向部分放大示意圖；
[0042] 圖4為本發(fā)明照明系統(tǒng)示意圖；
[0043] 圖5為本發(fā)明照明系統(tǒng)側面部分放大圖像示意圖；
[0044] 圖6為本發(fā)明光學系統(tǒng)部分放大圖像示意圖；
[0045] 圖7為本發(fā)明CMOS攝像系統(tǒng)部分放大圖像示意圖；
[0046] 圖8為本發(fā)明圖像處理單元示意圖；
[0047] 圖中：11照明系統(tǒng)、12光學系統(tǒng)、13CM0S攝像系統(tǒng)、14內窺鏡導管、15管狀軸末 端、16管狀軸首端、17殼體、18圖像處理單元、19外套管與物鏡管之間的空隙、20平板透明 薄玻璃、21外套管、22物鏡管、23固定螺絲、24夾緊插座、25夾緊插座、26連接插座、27視頻 信號輸出線、28電源線、29絕緣外皮、30硅襯底、31固定板、32光導纖維、33CM0S管、34透 鏡組件、41微型貼片式LED、42復合式擴散板、43月牙形銅基板、44平板保護玻璃、45透鏡、 46LED保護玻璃板、61前端透鏡、62?65透鏡、66間隙、67平板透明薄玻璃、70焊線、71晶 體濾波器、72光傳輸樹脂、73紅外截止濾光片、74CM0S圖像傳感器、75電極、76陶瓷玻璃、78 硅襯底、79金屬保護罩、81視頻處理芯片、82鋰聚合物電池組、83固態(tài)硬盤、84無線發(fā)射模 塊、85發(fā)射天線。
【具體實施方式】
[0048] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。 實施例1
[0049] 如圖1所示，本實施例一體式內窺鏡系統(tǒng)包括：階梯式套管結構的內窺鏡導管14 以及依次設置于其末端的月牙形LED照明系統(tǒng)11、光學系統(tǒng)12、CMOS攝像系統(tǒng)13和圖像 處理單元18,嵌在內窺鏡導管末端15的月牙形LED照明系統(tǒng)11由銅基板43和設置于銅基 板43上的SMD LED41組成。
[0050] 如圖1和圖3所示，所述的階梯式套管結構的內窺鏡導管14由活動連接的外套管 21、物鏡管22和CMOS管33組成，直徑最大的外套管21中活動插入CMOS管33和物鏡管 22〇
[0051] 所述的外套管21的末端設有一個用于保護光學鏡頭不被外物劃傷而模糊鏡頭的 平板透明薄玻璃20,該平板透明薄玻璃20緊閉焊接于外套管21的末端，以確保整個內窺鏡 導管的外部的空氣和濕氣不會泄露到導管的內部，造成內部視線的模糊，降低圖像成像質 量。
[0052] 所述的焊接方式采用800°C焊接溫度，在高度真空環(huán)境中進行，保證了焊接地安全 性和緊閉性。
[0053] 如圖2所示，所述的管狀軸首端16設有用于放置圖像處理單元18的殼體17,該殼 體17通過夾緊插座24、25、26分別與內窺鏡導管14、物鏡管22和CMOS管33固定連接。
[0054] 所述的殼體17內設有一根視頻信號輸出線27和外部的高清監(jiān)視器（圖中未示 出）相連進行實時操作過程的顯示，該視頻信號輸出線27通過絕緣外皮29將視頻線和電 源線28包裹在一起，這種結構設計和傳統(tǒng)內窺鏡結構相比制造工藝簡單，外接引線數(shù)量的 減少還可進一步降低整個內窺鏡系統(tǒng)消毒過程的復雜程度。
[0055] 所述的殼體17的尾端為手柄狀結構，并且位于尾端的視頻圖像傳輸線和系統(tǒng)電 源線進行合并，這種結構設計可簡化內窺鏡的制造工藝，節(jié)約成本，并且降低設備消毒操作 難度。
[0056] 如圖8所示，所述的圖像處理單元18采用達芬奇DM385/DM388/DM8127視頻處 理器對CMOS圖像傳感器74產(chǎn)生的圖像信號進行處理（可選地，包括噪聲過濾、視頻穩(wěn) 定、自動白平衡、自動對焦、自動曝光以及邊緣增強、高動態(tài)范圍等影像增強處理），所述的 DM385/DM388/DM8127支持獨特的低照技術與高效率壓縮功能，可在低照安全監(jiān)控條件下實 現(xiàn)逼真的影像質量及無與倫比的性能，為客戶提供高質量視頻解決方案。
[0057] 進一步地，處理后的圖像信息僅通過合并為一根的視頻信號輸出線27將視頻圖 像輸出以實時顯示。另外，在某些實施例中，可通過無線通信的方式將處理后的圖像信息傳 輸給監(jiān)視器（可選地，基于UWB無載波、WHDMI以及WUSB3. 0結合第五代WIFI等高速無線 通信方式進行視頻圖像的傳輸）。
[0058] 如圖1所示，所述的CMOS攝像系統(tǒng)13和圖像處理單元18通過帶有光導纖維32 的CMOS管33相連，該CMOS管33的尺寸小于物鏡管22的內徑且根據(jù)需要CMOS管33可進 行更換。
[0059] 所述的CMOS管33內進一步設有用于包裹CMOS攝像系統(tǒng)13的金屬保護罩79,該 金屬保護罩79的前端設有平板透明薄玻璃67,后端設有用于固定攝像系統(tǒng)的固定板31，所 述的光導纖維32穿過固定板31，使用MIPI (CSI - 2)協(xié)議、BT1120協(xié)議、LVDS協(xié)議實現(xiàn)視 頻信號的高速率、低噪聲、遠距離、高準確度的傳輸。
[0060] 所述的CMOS管33的首端通過固定螺絲23實現(xiàn)和連接插座26的固定連接。
[0061] 如圖3和圖6所示，所述的光學系統(tǒng)12位于物鏡管22的末端并通過物鏡管22,該 光學系統(tǒng)為五片透鏡組成34。
[0062] 所述的透鏡組34的前面設有平板保護玻璃44,該平板保護玻璃44的大小可以根 據(jù)需要進行調整，例如，平板保護玻璃44可以和LED保護玻璃板46合成一體，形成一個大 的保護玻璃覆蓋在透鏡組的前端。
[0063] 所述的五片透鏡組34由前端透鏡61、平面鏡62、凹面鏡63、凸面鏡64和目鏡65組 成，該五片透鏡組34通過硅襯底固定于物鏡管22內，透鏡之間的軸向間隔便于將已照亮影 像傳遞至CMOS圖像傳感器74,該透鏡組34具有焦深，允許物體有效成像范圍在3. 5 -110_ 之間。
[0064] 所述的透鏡組34和CMOS圖像傳感器74之間設有用于保護CMOS圖像傳感器74 的平板玻璃67。
[0065] 所述的前端透鏡61的直徑最大約為6mm，并且被容納在6. 5mm的直徑的物鏡管22 內。
[0066] 所述的凸面鏡64為雙凸面鏡，其前表面的曲率半徑小于后表面的曲率半徑。特別 地，為了進一步提高透鏡組34的折射效率，可以在透鏡組件的各表面涂覆一層防反射劑。
[0067] 所述的凸面鏡64和目鏡65組成雙分離型消色差子組件，即兩片透鏡中的間隙66 實際上就相當于第三塊透鏡，較膠合鏡而言，它可以在相當廣的波段范圍內平衡象差，因此 可以更好地消除色差。
[0068] 為了滿足光學系統(tǒng)長度的要求，所述的透鏡組34的焦距可以通過改變目鏡65與 平板玻璃67之間的距離進行調整，由于目鏡65已被固定，因此，可以通過調整CMOS管33 相對于物鏡管22的相對位置。
[0069] 特別地，為了消除雜光干擾，所述的物鏡管22的內壁經(jīng)發(fā)黑處理。
[0070] 上述結構設計和傳統(tǒng)內窺鏡照明系統(tǒng)相比具有體積小巧，安裝可靠的優(yōu)點，而且， 因為不需要給內窺鏡系統(tǒng)增加一根額外的光源線，這進一步降低了內窺鏡系統(tǒng)制造工藝復 雜度程度，同時進一步簡化了整個系統(tǒng)在消毒過程的困難程度。
[0071] 如圖4所示，月牙形形狀的銅基板43最寬處不超過3mm，分布在月牙形銅基板43 上的SMD LED41數(shù)量為3個。
[0072] 所述的SMD LED可采用0402型號的SMD LED或適合尺寸的微型貼片式LED。
[0073] 所述的外套管21的直徑為10mm，而使用的微型LED具有功耗低、亮度高、壽命長等 優(yōu)點，并且微型LED的使用可縮小照明系統(tǒng)11的尺寸。
[0074] 如圖5所示，所述的微型貼片式LED41的前方設有一層用于打散光通量的復合式 擴散板42,從而實現(xiàn)LED光源的充分散射效果。
[0075] 所述的復合式擴散板42前設有一層透鏡45,以保證燈光照射范圍在預先設置的 照明角度。
[0076] 所述的透鏡45前方設有一層透明薄玻璃板46,用于防止透鏡被刮擦，影響光源質 量。
[0077] 如圖5所示，為了獲得高亮度、高發(fā)光率的白光，本實施例在微型貼片式LED41中 加入特殊配比的熒光粉，在月牙形銅基板43上至少有三個微型貼片式LED，在每個LED內 添加由紅色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉混合而成的熒光粉，其中紅色熒光粉比例為 2% - 10%，綠色熒光粉比例為2% - 10%，黃色熒光粉比例為80% -96%，加入上述特殊配 比的熒光粉后，所述的LED能夠產(chǎn)生色溫超過6000K，CRI>90的高亮度的白光，這就使得照 明系統(tǒng)在同樣的條件下，能夠提供更高質量的光源。
[0078] 所述的月牙形銅基板43通過穿過內窺鏡外套管21和物鏡管22之間的空隙19的 導線連接鋰聚合物電池組82給LED供電。
[0079] 如圖7所示，所述的光學系統(tǒng)12成像后經(jīng)透鏡組34將影像依次傳遞給包括晶體 濾波器71、紅外截止濾光片73和CMOS圖像傳感器74的CMOS攝像系統(tǒng)13進行光電信息轉 換和數(shù)字圖像處理。
[0080] 所述的CMOS圖像傳感器74采用的是支持全高清1080P規(guī)格輸出的200W像素CMOS 圖像傳感器或1300W像素的4KCM0S圖像傳感器。
[0081] 所述的晶體濾光器71、紅外截止濾光片73和CMOS圖像傳感器74沿鏡筒縱軸方向 排列，并且在三者之間的中空間隙不填充其他物質（只有空氣），這樣使得三者之間不用粘 接在一起，因此，不用擔心系統(tǒng)在進行消毒條件時，由于液體模糊了 CMOS攝像系統(tǒng)而導致 成像質量的下降。
[0082] 所述的晶體濾波器71可按照需要改變入射光的光譜強度分布，以用來提取所需 寬度范圍內光譜，具有價格低廉、透射率高并且沒有使用波段限制等特點；而紅外截止濾光 片73能有效抑制高于CMOS圖像傳感器空間頻率的光波通過而引起波紋擾動，并且有效抑 制CMOS圖像傳感器有效分辨率和彩色還原性，使圖像更加清晰、穩(wěn)定，動態(tài)范圍更高。
[0083] 如圖7所示，所述的CMOS圖像傳感器74鍵合于帶有硅襯底78和電極75的陶瓷 玻璃76上且通過焊線70和電極75相連。
[0084] 所述的晶體濾光器71和所述平板玻璃67之間的間隙填充有光傳輸樹脂72 ;例 如：丙烯酸樹脂，該光傳輸樹脂72可被低熔點玻璃替換，被替換后，則保護玻璃67表面要覆 蓋一層耐熱玻璃。為了提高CMOS攝像系統(tǒng)13的成像質量，可在所述的晶體濾光器71、光傳 輸樹脂72、CMOS圖像傳感器74的表面均涂覆一層防反射涂層。
[0085] 如圖8所示，所述的圖像處理單元18使用基于DM385/DM388/DM8127的視頻 處理芯片進行視頻圖像處理，該芯片具有獨特的低照技術和高效率壓縮功能，可以實現(xiàn) 1080P60fps全幀率視頻輸出，并且集成了 3D降噪、WDR和強光抑制處理技術，可對視頻圖像 信號進行圖像處理去噪、特征提取、缺陷尺寸估計、腐蝕缺陷成像等。
[0086] 本實施例中，所述的圖像處理單元18設置于內窺鏡系統(tǒng)的首端，該圖像處理單元 18內設有用于存儲和回放處理后的視頻圖像的固態(tài)硬盤83。
[0087] 所述的圖像處理單元18處理后的視頻圖像可采用有線和無線兩種方式進行傳 輸，其中：
[0088] 有線傳輸是指：通過引出HDMI/Mini HDMI/DVI視頻線，或合并為一根的視頻信號 輸出線27將視頻圖像輸出以實時顯示，該視頻信號輸出線27和電源線28合在一起由一個 絕緣外皮29包裹在一起，這種結構設計和傳統(tǒng)內窺鏡結構相比制造工藝簡單，外接引線數(shù) 量的減少還可進一步降低整個內窺鏡系統(tǒng)消毒過程的復雜程度。
[0089] 無線傳輸是指：通過無線發(fā)射模塊84進行視頻圖像信息的無線傳輸，無線發(fā)射模 塊84的通信方式可選地，包括基于UWB無載波、基于WHDMI以及基于WUSB3. 0結合第五代 WIFI等高速無線通信方式，該無線發(fā)射模塊84通過發(fā)射天線85進行無線電波的發(fā)射，另 夕卜，無線通信模塊通過鋰聚合物電池組82進行供電，該電池組82相對以前的電池，具有能 量高、小型化、輕量化，是一種化學性質的電池。另外，鋰聚合物電池具有超薄化特征（最小 厚度可達0. 5_)，可以配合產(chǎn)品的需要，制作成不同形狀與容量的電池。
【權利要求】
1. 一種一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括：階梯式套管結構的內窺鏡導管以 及依次設置于其前端的月牙形LED照明系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、CMOS攝像系統(tǒng)和圖像處理單元，嵌 在內窺鏡導管前端的月牙形LED照明系統(tǒng)由銅基板和設置于銅基板上的SMD LED組成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的階梯式套管結構 的內窺鏡導管由活動連接的外套管、物鏡管和CMOS管組成，直徑最大的外套管中活動插入 CMOS管和物鏡管。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的管狀軸首端設有 用于放置圖像處理單元的殼體，該殼體通過夾緊插座分別與內窺鏡導管、物鏡管和CMOS管 固定連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的CMOS攝像系統(tǒng)和 圖像處理單元通過帶有光導纖維的CMOS管相連，該CMOS管的尺寸小于物鏡管的內徑且根 據(jù)需要CMOS管可進行更換。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的光學系統(tǒng)位于物 鏡管的末端并通過物鏡管，該光學系統(tǒng)為五片透鏡組成； 所述的五片式透鏡組由前端透鏡、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡和目鏡組成，該五片式透鏡 組通過硅襯底固定于物鏡管內，透鏡之間的軸向間隔便于將已照亮影像傳遞至CMOS圖像 傳感器； 所述的凸面鏡為雙凸面鏡，其前表面的曲率半徑小于后表面的曲率半徑。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的凸面鏡和目鏡組 成雙分離型消色差子組件，即兩片透鏡中的間隙相當于額外透鏡。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的SMD LED添加 由紅色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉混合而成的熒光粉，其配比依次為：紅色熒光粉 2% - 10%、綠色熒光粉2% - 10%、黃色熒光粉80% - 96%。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的SMD LED的前方設 有一層用于打散光通量的復合式擴散板，從而實現(xiàn)LED光源的充分散射效果； 所述的復合式擴散板前設有一層透鏡，以保證燈光照射范圍在預先設置的照明角度； 所述的透鏡前方設有一層透明薄玻璃板，用于防止透鏡被刮擦，影響光源質量。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的光學系統(tǒng)成像后 經(jīng)透鏡組將影像依次傳遞給包括晶體濾波器、紅外截止濾光片和CMOS圖像傳感器的CMOS 攝像系統(tǒng)進行光電信息轉換； 所述的晶體濾光器、紅外截止濾光片和CMOS圖像傳感器沿鏡筒縱軸方向排列且互相 之間保留空隙； 所述的CMOS圖像傳感器鍵合于帶有硅襯底和電極的陶瓷玻璃上且通過焊線和電極相 連； 所述的晶體濾光器和所述平板玻璃之間的間隙填充有光傳輸樹脂。
10. 根據(jù)權利要求1所述的一體式醫(yī)療內窺鏡系統(tǒng)，其特征是，所述的圖像處理單元設 置于內窺鏡系統(tǒng)的末端，該圖像處理單元內設有用于存儲和回放處理后的視頻圖像的固態(tài) 硬盤； 所述的圖像處理單元處理后的視頻圖像采用有線和無線兩種方式進行傳輸，其中：有 線傳輸是指：通過引出HDMI/Mini HDMI/DVI視頻線，或合并為一根的視頻信號輸出線將視 頻圖像輸出以實時顯示；無線傳輸是指：基于UWB無載波、WHDMI以及WUSB3. 0結合第五代 WIFI的無線發(fā)射模塊進行視頻圖像信息的無線傳輸。
【文檔編號】A61B1/05GK104042179SQ201410323773
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權日:2014年7月4日
【發(fā)明者】王剛 申請人:王剛