本申請(qǐng)依賴于2014年7月21日提交的名稱為“Multi-Focal,Multi-Camera Endoscope Systems”、申請(qǐng)?zhí)枮?2/027,005的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)以及于2014年7月28日提交的名稱為“Multi-Focal,Multi-Camera Endoscope Systems”、申請(qǐng)?zhí)枮?2/029,764的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，上述兩項(xiàng)美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)通過引用的方式整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本說(shuō)明書總體涉及多相機(jī)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，并且特別地涉及包括至少一個(gè)多焦(Multi-Focal)光學(xué)組件和/或至少一種類型的光調(diào)節(jié)部件的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一些內(nèi)窺鏡，包括高分辨率內(nèi)窺鏡，配備有透鏡組件，透鏡組件包括由可動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的在內(nèi)窺鏡的端部的透鏡。通過控制焦距，內(nèi)窺鏡可以移動(dòng)至非?？拷P(guān)注對(duì)象，例如，病變、粘膜、息肉、腺瘤等，提供它們的放大圖像。

多相機(jī)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)可以包括多屏幕顯示器，其被配置為同時(shí)顯示由多于一個(gè)相機(jī)所捕獲的多個(gè)圖像。多屏幕顯示器為操作者提供展開的330度視場(chǎng)，其允許在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間方便地識(shí)別、診斷(interrogate)和處理關(guān)注的對(duì)象。于2014年4月28日提交的名稱為“Video Processing In a Compact Multi-Viewing Element Endoscope System”的美國(guó)專利申請(qǐng)14/263,896通過引用的方式整體并入本文。另外，于2014年5月9日提交的名稱為“Operational Interface In A Multi-Viewing Elements Endoscope”的美國(guó)專利申請(qǐng)14/273,923通過引用的方式整體并入本文。另外，本申請(qǐng)書涉及于2013年4月26日提交的名稱為“Optical Systems for Multi-Sensor Endoscopes”的美國(guó)專利申請(qǐng)13/882,004，除了其依賴的優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)，該申請(qǐng)通過引用的方式整體并入本文。

然而，以預(yù)定的百分比(例如，其可以在約30％以上)變焦趨近(zoom in)、并且放大關(guān)注對(duì)象，同時(shí)以較低放大率在多屏幕顯示器上顯示其它對(duì)象，可以引起視覺取向損失、視覺疲勞，并且通常對(duì)操作者來(lái)說(shuō)是不舒適的體驗(yàn)。

此外，包括一個(gè)或多個(gè)透鏡組件(其每一個(gè)包括可動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的透鏡)需要大量空間，該大量空間是在多相機(jī)內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段處的極端受限制的資源。

因此，如果能提供多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間舒適地識(shí)別和放大關(guān)注對(duì)象、并且仍然是小型的且足夠緊湊以裝配在內(nèi)窺鏡端頭的受限制的體積內(nèi)的，則將是十分有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段，其包括：第一光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生體腔的第一圖像；第二光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生體腔的第二圖像；至少一個(gè)照明器，其與所述第一光學(xué)組件和所述第二光學(xué)組件中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)；以及處理系統(tǒng)，其被配置為：使第一光學(xué)組件變焦，并且由此產(chǎn)生經(jīng)變焦的第一圖像以替代所述第一圖像；自動(dòng)地致使物理顯示器消除第二圖像的顯示，并且僅顯示所述經(jīng)變焦的第一圖像。

可選地，端頭區(qū)段是內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的部分，并且進(jìn)一步包括分別用于顯示第一圖像和第二圖像的至少兩個(gè)屏幕。

在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)照明器充分靠近，以使得其是相關(guān)聯(lián)的光學(xué)組件的視場(chǎng)的主要照明器。

可選地，第一圖像可以與第二圖像重疊。仍可選地，第一圖像可以與第二圖像不重疊?？蛇x地，“重疊”可以被限定為捕獲同一物理對(duì)象的示圖。

可選地，為了消除第二圖像的顯示，處理系統(tǒng)降低至第二光學(xué)組件的功率供給(power supply)。

可選地，為了消除第二圖像的顯示，處理系統(tǒng)降低與第二光學(xué)組件相關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)照明器的照明強(qiáng)度。

可選地，為了消除第二圖像的顯示，處理系統(tǒng)致使物理顯示器切斷、暗化(darken)或黑化(blacken)。

在一些實(shí)施例中，第一光學(xué)組件可以是前向光學(xué)組件，并且第二光學(xué)組件可以是第一側(cè)向光學(xué)組件。

可選地，該端頭區(qū)段包括第三光學(xué)組件，以用于產(chǎn)生體腔的第三圖像、并且在對(duì)應(yīng)的第三屏幕上顯示所述第三圖像，其中所述第三光學(xué)組件是第二側(cè)向光學(xué)組件。

可選地，第一光學(xué)組件和第二光學(xué)組件中的至少一個(gè)被配置為在第一工作距離處和第二工作距離處操作。仍可選地，當(dāng)所述至少一個(gè)光學(xué)組件從所述第一工作距離切換至所述第二工作距離時(shí)，創(chuàng)建所述經(jīng)變焦的圖像。仍可選地，所述第一工作距離提供范圍在100x至6x之間的放大率(magnification)。仍可選地，所述第二工作距離提供范圍在250x至100x之間的放大率。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種使用具有端頭區(qū)段的內(nèi)窺鏡的方法，所述端頭區(qū)段具有至少兩個(gè)光學(xué)組件、以及與所述至少兩個(gè)光學(xué)組件中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)照明器，所述方法包括：從所述至少兩個(gè)光學(xué)組件中的每一個(gè)產(chǎn)生體腔的至少兩個(gè)圖像；分別在第一屏幕和第二屏幕上顯示所述至少兩個(gè)圖像中的第一圖像和第二圖像；使所述至少兩個(gè)光學(xué)組件中的一個(gè)變焦，以產(chǎn)生并顯示經(jīng)變焦的圖像，以取代所述至少兩個(gè)圖像中的所述第一圖像；以及自動(dòng)地消除所述至少兩個(gè)圖像中的第二圖像在第二屏幕上的顯示。

可選地，消除所述至少兩個(gè)圖像中的第二圖像的顯示是通過降低至產(chǎn)生所述至少兩個(gè)圖像中的所述第二圖像的光學(xué)組件的功率供給而執(zhí)行的。

可選地，消除所述至少兩個(gè)圖像中的第二圖像的顯示是通過降低與產(chǎn)生所述至少兩個(gè)圖像中的所述第二圖像的光學(xué)組件相關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)照明器的照明強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)的。

可選地，消除所述至少兩個(gè)圖像中的第二圖像的顯示是通過使對(duì)應(yīng)于顯示所述至少兩個(gè)圖像中的第二圖像的所述至少兩個(gè)屏幕中的一個(gè)斷電、暗化或黑化而實(shí)現(xiàn)的。

可選地，所述至少兩個(gè)光學(xué)組件中的第一個(gè)是前向光學(xué)組件，并且所述至少兩個(gè)光學(xué)組件中的第二個(gè)是第一側(cè)向光學(xué)組件。

在一些實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡可以包括第三光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生體腔的第三圖像、并且在對(duì)應(yīng)的第三屏幕上顯示所述第三圖像，其中所述第三光學(xué)組件是第二側(cè)向光學(xué)組件。

可選地，所述至少兩個(gè)光學(xué)組件中的至少一個(gè)被配置為在第一工作距離處和第二工作距離處操作。仍可選地，當(dāng)所述光學(xué)組件從所述第一工作距離切換至所述第二工作距離時(shí)，創(chuàng)建所述經(jīng)變焦的圖像。仍可選地，所述第一工作距離提供范圍在100x至6x之間的放大率。仍可選地，所述第二工作距離提供范圍在250x至100x之間的放大率。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其具有內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，端頭區(qū)段包括：前向光學(xué)組件，其用于在第一工作距離處產(chǎn)生第一圖像，并且在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像，其中，所述前向光學(xué)組件包括：前透鏡組件，其安裝在前圖像傳感器上，并且其中，所述前透鏡組件包括與所述第一工作距離相關(guān)聯(lián)的第一透鏡、以及與第二工作距離相關(guān)聯(lián)的第二透鏡；至少一個(gè)側(cè)向光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生所述體腔的至少一個(gè)側(cè)圖像；至少一個(gè)照明器，其與所述前向光學(xué)組件和所述至少一個(gè)側(cè)向光學(xué)組件中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)；至少一個(gè)致動(dòng)元件，其位于所述前向光學(xué)組件內(nèi)；以及處理系統(tǒng)，其被配置為使得所述至少一個(gè)致動(dòng)元件將所述第一透鏡移出將所述前圖像傳感器的視線連接至所述體腔內(nèi)的關(guān)注對(duì)象的光學(xué)路徑；以及將所述第二透鏡移入所述光學(xué)路徑中，以產(chǎn)生所述第二圖像。

可選地，在所述第一工作距離處產(chǎn)生的所述第一圖像具有范圍在100x至6x之間的放大率?？蛇x地，在所述第二工作距離處產(chǎn)生的所述第二圖像具有范圍在250x至100x之間的放大率。

可選地，所述至少一個(gè)致動(dòng)元件包括至少一個(gè)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)?？蛇x地，所述至少一個(gè)致動(dòng)元件包括壓電元件、電動(dòng)機(jī)、螺線管、鎳鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，或其組合。

可選地，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括前屏幕和至少一個(gè)側(cè)屏幕，其中，前屏幕被配置為顯示所述第一或第二圖像，并且所述至少一個(gè)側(cè)屏幕被配置為顯示所述至少一個(gè)側(cè)圖像。

在一些實(shí)施例中，一旦將所述第二透鏡移入光學(xué)路徑中，所述處理系統(tǒng)可進(jìn)一步被配置為自動(dòng)地消除所述至少一個(gè)側(cè)圖像的顯示。

可選地，所述處理系統(tǒng)通過切斷或降低至所述至少一個(gè)側(cè)向光學(xué)組件的功率供給而消除所述至少一個(gè)側(cè)圖像的顯示。

可選地，所述處理系統(tǒng)通過斷電或降低與所述至少一個(gè)側(cè)向光學(xué)組件相關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)照明器的照明強(qiáng)度而消除所述至少一個(gè)側(cè)圖像的顯示。

可選地，其中所述處理系統(tǒng)通過斷電、暗化或黑化所述至少一個(gè)側(cè)屏幕而消除所述至少一個(gè)側(cè)圖像的顯示。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的端頭區(qū)段，其包括：前向光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生體腔的前圖像；第一側(cè)向光學(xué)組件，其用于在第一工作距離處產(chǎn)生體腔的第一圖像，并且在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像，其中，所述第一側(cè)向光學(xué)組件包括：第一側(cè)透鏡組件，其安裝在第一側(cè)圖像傳感器上，并且其中，所述第一側(cè)透鏡組件包括與第一工作距離相關(guān)聯(lián)的第一透鏡、以及與第二工作距離相關(guān)聯(lián)的第二透鏡；一個(gè)或多個(gè)照明器，其與前向光學(xué)組件和第一側(cè)向光學(xué)組件中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)；一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)元件，其定位在所述第一側(cè)透鏡組件內(nèi)；以及處理器，其被配置為使得所述一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)元件：將所述第一透鏡移出將所第一側(cè)圖像傳感器的視線連接至所述體腔內(nèi)的關(guān)注對(duì)象的光學(xué)路徑；以及，將所述第二透鏡移入所述光學(xué)路徑中，以產(chǎn)生所述第二圖像。

可選地，其中，在第一工作距離處產(chǎn)生的所述第一圖像具有范圍在100x至6x之間的放大率。仍可選地，在所述第二工作距離處產(chǎn)生的所述第二圖像具有范圍在250x至100x之間的放大率。

可選地，所述一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)元件包括至少一個(gè)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。仍可選地，所述一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)元件可以包括壓電元件、電動(dòng)機(jī)、螺線管、鎳鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)、至少一個(gè)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的任意一個(gè)或組合。

可選地，處理器被配置為在前屏幕上顯示所述前圖像，并且在第一側(cè)屏幕上顯示所述第一或第二圖像。

在一些實(shí)施例中，一旦將所述第二透鏡移入光學(xué)路徑中，所述處理系統(tǒng)可進(jìn)一步被配置為自動(dòng)地消除所述前圖像的顯示。

可選地，所述處理器被配置為通過斷電或降低至前向光學(xué)組件的功率供給而消除所述前圖像的顯示。

可選地，所述處理器被配置為通過斷電或降低與所述前向光學(xué)組件相關(guān)聯(lián)的所述一個(gè)或多個(gè)照明器的照明強(qiáng)度而消除所述前圖像的顯示。可選地，所述處理器被配置為通過斷電、暗化、或黑化所述前屏幕而消除所述前圖像的顯示。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段，其包括：前向光學(xué)組件，其用于在第一工作距離處產(chǎn)生體腔的第一圖像，以及在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像；至少一個(gè)側(cè)向光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生體腔的至少一個(gè)側(cè)圖像；一個(gè)或多個(gè)照明器，其與所述前向光學(xué)組件和所述至少一個(gè)側(cè)向光學(xué)組件中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)；一個(gè)或多個(gè)分隔件，其可縮回地定位在端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端處；以及處理系統(tǒng)，其被配置為使得所述一個(gè)或多個(gè)分隔件在延伸位置展開，以保持所述前向光學(xué)組件和所述體腔的壁之間的距離，并且縮回到端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端中。

可選地，所述距離近似匹配所述第二工作距離。

可選地，所述一個(gè)或多個(gè)分隔件的每個(gè)的突出長(zhǎng)度的范圍在1.5至7毫米之間。

可選地，一個(gè)或多個(gè)分隔件被定位，以使得所述分隔件中的任意兩個(gè)之間的距離的范圍在8至10毫米之間。

可選地，在所述第一工作距離處產(chǎn)生的所述第一圖像具有范圍在100x至6x之間的放大率，并且其中在所述第二工作距離處產(chǎn)生的第二圖像具有范圍在250x至100x的放大率。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段，其包括：前向光學(xué)組件，其用于產(chǎn)生前圖像；第一側(cè)向光學(xué)組件，其用于在第一工作距離處產(chǎn)生第一圖像，并且在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像；一個(gè)或多個(gè)照明器，其與所述前向和側(cè)向光學(xué)組件中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)；三個(gè)或更多個(gè)分隔件，其可縮回地安裝在端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端處，并且與所述第一側(cè)向光學(xué)組件相關(guān)聯(lián)；以及處理器，其被配置為使得所述三個(gè)或更多個(gè)分隔件能夠展開在延伸位置中，以維持在所述第一側(cè)向光學(xué)組件和所述體腔的壁之間的距離，以便產(chǎn)生所述第二圖像，并且將上述三個(gè)或更多個(gè)分隔件縮回到端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端中。

可選地，所述距離近似匹配所述第二工作距離。

可選地，所述三個(gè)或更多個(gè)分隔件的徑向突出高度的范圍在1.5至7毫米之間。

可選地，三個(gè)或更多個(gè)分隔件被定位，以使得所述連續(xù)分隔件中的任意兩個(gè)之間的距離的范圍在8至10毫米之間。

可選地，在所述第一工作距離處產(chǎn)生的所述第一圖像具有范圍在100x至6x之間的放大率，并且其中，在所述第二工作距離處產(chǎn)生的第二圖像具有范圍在250x至100x的放大率。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段，其包括：至少一個(gè)光學(xué)組件，其用于在第一工作距離處產(chǎn)生第一圖像，并且在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像，其中，所述第二工作距離比所述第一工作距離短；一個(gè)或多個(gè)照明器，其與所述至少一個(gè)光學(xué)組件相關(guān)聯(lián)，并且被配置為提供與所述第一工作距離相關(guān)聯(lián)的第一照明模式、以及與所述第二工作距離相關(guān)聯(lián)的第二照明模式；第一和第二照明調(diào)節(jié)部件，其可縮回地定位在所述至少一個(gè)光學(xué)組件的任一側(cè)上，以使得所述光學(xué)組件和所述一個(gè)或多個(gè)照明器位于所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件之間；第三和第四光調(diào)節(jié)部件，其安裝在所述一個(gè)或多個(gè)照明器上，其中，所述第三和第四光調(diào)節(jié)部件允許所述第一照明模式期間通過光，并且在所述第二照明模式期間漫射光；以及處理器，其被配置為執(zhí)行以下的任一個(gè)或二者：當(dāng)所述至少一個(gè)光學(xué)組件被配置為在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像時(shí)，使得所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件展開，其中，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件的展開使得所述第一照明模式被改變?yōu)樗龅诙彰髂Ｊ?；?dāng)所述至少一個(gè)光學(xué)組件被配置為在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像時(shí)，使得所述第三和第四光調(diào)節(jié)部件漫射光。

可選地，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件具有朗伯(lambertain)反射表面。

可選地，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件是氣球，其被充氣以便展開。

可選地，所述第三和第四關(guān)調(diào)節(jié)部件是液晶透射屏幕。

可選地，當(dāng)展開時(shí)，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件的尺寸大約匹配所述第二工作距離。

可選地，在所述第一工作距離處產(chǎn)生的所述第一圖像具有范圍在100x至6x之間的放大率。仍可選地，在所述第二工作距離處產(chǎn)生的所述第二圖像具有范圍在250x至100x之間的放大率。

可選地，所述第一照明模式的特征在于所述一個(gè)或多個(gè)照明器具有范圍在150°和170°之間的照明場(chǎng)，其中，照明射線直接落在體腔內(nèi)的異常物上?？蛇x地，所述第二照明模式的特征在于所述一個(gè)或多個(gè)照明器具有范圍在140°和180°之間的照明場(chǎng)，其中，偏斜的照明射線落在體腔內(nèi)的異常物上。

可選地，所述第一工作距離的范圍在4至100毫米之間，并且所述第二工作距離的范圍在1至4毫米之間。

在一些實(shí)施例中，本說(shuō)明書公開了一種內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段的方法，所述端頭區(qū)段具有至少一個(gè)光學(xué)組件、一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的照明器、以及第一、第二、第三和第四光調(diào)節(jié)部件，其中，第一和第二光學(xué)部件可縮回地定位在所述至少一個(gè)光學(xué)組件的任一側(cè)上，以使得所述光學(xué)組件和所述一個(gè)或多個(gè)照明器位于是第一和第二光調(diào)節(jié)部件之間，并且其中，所述第三和第四光調(diào)節(jié)部件被安裝在是一個(gè)或多個(gè)照明器上，所述方法包括：在第一照明器模式期間，使用至少一個(gè)光學(xué)組件在第一工作距離處產(chǎn)生體腔的第一圖像，此時(shí)第一和第二光調(diào)節(jié)部件處于縮回配置中，并且第三和第四光調(diào)節(jié)部件允許來(lái)自在所述一個(gè)或多個(gè)照明器的光通過；以及，使用至少一個(gè)光學(xué)組件在第二工作距離處產(chǎn)生第二圖像，并且執(zhí)行以下中的任一個(gè)或二者：展開所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件，借此將所述一個(gè)或多個(gè)照明器從所述第一照明模式改變至第二照明模式；使得所述第三和第四光調(diào)節(jié)部件漫射光，借此將上述一個(gè)或多個(gè)照明器從所述第一照明模式改變至第二照明模式。

可選地，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件具有朗伯反射表面?？蛇x地，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件是氣球，其被充氣以便展開。

可選地，所述第三和第四關(guān)調(diào)節(jié)部件是液晶透射屏幕。

可選地，當(dāng)展開時(shí)，所述第一和第二光調(diào)節(jié)部件的尺寸大約匹配所述第二工作距離。

可選地，在第一工作距離處產(chǎn)生的所述第一圖像具有范圍在100x至6x之間的放大率。可選地，在所述第二工作距離處產(chǎn)生的所述第二圖像具有范圍在250x至100x之間的放大率。

可選地，所述第一照明模式的特征在于所述一個(gè)或多個(gè)照明器具有范圍在150°和170°之間的照明場(chǎng)，其中，照明射線直接落在體腔內(nèi)的異常物上。

可選地，所述第二照明模式的特征在于所述一個(gè)或多個(gè)照明器具有范圍在140°和180°之間的照明場(chǎng)，其中，偏斜的照明射線落在體腔內(nèi)的異常物上。

可選地，所述第一工作距離的范圍在4至100毫米之間，并且所述第二工作距離的范圍在1至4毫米之間。

在下文提供的附圖和詳細(xì)說(shuō)明中，將更深入地描述本發(fā)明的上述實(shí)施例和其他實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

通過在結(jié)合附圖考慮時(shí)參考詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步顯現(xiàn)，并且將變得更易于理解，在附圖中：

圖1是根據(jù)實(shí)施例的具有多焦前向光學(xué)組件的多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的橫截面視圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施例的具有多焦前向復(fù)合光學(xué)組件的多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的橫截面視圖；

圖3A是多相機(jī)顯示系統(tǒng)，其包括三個(gè)屏幕以顯示由多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段獲得的圖像和/或視頻；

圖3B是圖3A的多相機(jī)顯示系統(tǒng)，其具有前視屏幕，其顯示由多焦前向光學(xué)組件識(shí)別的異常物(anomaly)的放大圖像；

圖3C是圖3B的多相機(jī)顯示系統(tǒng)，其中第一側(cè)視屏幕和第二側(cè)視屏幕的展示被停用或被暗化；

圖4是圖1A、1B的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在展開配置中的多個(gè)距離確定構(gòu)件；

圖5是示出一方法的多個(gè)示例性步驟的流程圖，該方法是使用多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段的多焦前向光學(xué)組件獲得體腔內(nèi)的關(guān)注對(duì)象或區(qū)域的放大視圖的方法；

圖6A是根據(jù)實(shí)施例的具有多焦第一側(cè)向光學(xué)組件的多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的橫截面視圖；

圖6B是根據(jù)實(shí)施例的具有多焦第一側(cè)向復(fù)合光學(xué)組件的多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的橫截面視圖；

圖7A是多相機(jī)顯示系統(tǒng)，其包括三個(gè)屏幕以顯示由多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段獲得的圖像和/或視頻；

圖7B是圖7A的多相機(jī)顯示系統(tǒng)，其中，第一側(cè)視屏幕顯示由多焦第一側(cè)向光學(xué)組件識(shí)別出的異常物的放大圖像；

圖7C是圖7B的多相機(jī)顯示系統(tǒng)，其中，前視屏幕和第二側(cè)視屏幕的展示被停用或被暗化；

圖8A示出多焦側(cè)向光學(xué)組件，其在體腔內(nèi)并且位于距離關(guān)注對(duì)象一距離處，該距離不匹配用于獲得關(guān)注對(duì)象的放大圖像的多焦側(cè)向的光學(xué)組件的工作距離；

圖8B示出圖8A的多焦側(cè)向光學(xué)組件在被充氣的體腔內(nèi)，以使得多焦光學(xué)組件距離關(guān)注對(duì)象的距離近似匹配多焦側(cè)向光學(xué)組件的工作距離；

圖8C示出圖8A的多焦側(cè)向光學(xué)組件，其使用第一和第二距離確定構(gòu)件以將多焦側(cè)向光學(xué)組件定位在相距關(guān)注對(duì)象一距離處，該距離近似匹配多焦側(cè)向的光學(xué)組件的工作距離；

圖9是示出一方法的多個(gè)示例性步驟的流程圖，該方法是使用多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段的多焦側(cè)向光學(xué)組件獲得體腔內(nèi)的關(guān)注對(duì)象或區(qū)域的放大視圖的方法；

圖10A示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其照明在第一工作距離處的在體腔內(nèi)的異常物；

圖10B示出圖10A的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其未照明在第二工作距離處的異常物；

圖11A示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第一操作模式中的多焦光學(xué)組件的實(shí)施例，以及在第一照明模式中縮回的第一類光調(diào)節(jié)部件；

圖11B示出圖11A的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第二操作模式中的多焦光學(xué)組件，以及在第二照明模式中展開的第一類光調(diào)節(jié)部件；

圖11C示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第一操作模式中的多焦光學(xué)組件，以及在第一照明模式中的第一類和第二類光調(diào)節(jié)部件；

圖11D示出圖11C的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第二操作模式中的多焦光學(xué)組件，以及在第二照明模式中的第一類和第二類光調(diào)節(jié)部件；

圖11E示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第一操作模式中的多焦光學(xué)組件的另一實(shí)施例，以及在第一照明模式中縮回的第一類光調(diào)節(jié)部件；

圖11F示出圖11E的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第二操作模式中的多焦光學(xué)組件，以及在第二照明模式中展開的第一類光調(diào)節(jié)部件；

圖11G示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第一操作模式中的多焦光學(xué)組件，以及在第一照明模式中的第一類和第二類光調(diào)節(jié)部件；

圖11H示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第一操作模式中的復(fù)合多焦光學(xué)組件的實(shí)施例，以及在第一照明模式中縮回的第一類光調(diào)節(jié)部件；

圖11I示出圖11H的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第二操作模式中的復(fù)合多焦光學(xué)組件，以及在第二照明模式中展開的第一類光調(diào)節(jié)部件；

圖11J示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其具有在第一操作模式中的復(fù)合多焦光學(xué)組件，以及在第一照明模式中的第一類和第二類光調(diào)節(jié)部件；

圖12是示出一方法的多個(gè)示例性步驟的流程圖，該方法是使用配備有第一光調(diào)節(jié)部件和第二光調(diào)節(jié)部件中的至少一個(gè)的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡的端頭區(qū)段獲得體腔內(nèi)的關(guān)注對(duì)象或區(qū)域(例如，結(jié)腸)的放大視圖的方法；

圖13A示出一圖示，其示出在不使用電場(chǎng)的情況下的光漫射器的相對(duì)照度相對(duì)于輻射角的變化；

圖13B示出一圖示，其示出在使用電場(chǎng)的情況下的光漫射器的相對(duì)照度相對(duì)于輻射角的變化。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書涉及多個(gè)實(shí)施例。提供以下公開以便本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。在這一說(shuō)明書中使用的語(yǔ)言不應(yīng)理解為對(duì)任一特定實(shí)施例的一般性否定，或用于限制權(quán)利要求處超出其中所使用的術(shù)語(yǔ)的含義。在此限定的一般性原理可以應(yīng)用于其它實(shí)施例和應(yīng)用，而不脫離本說(shuō)明書的精神和范圍。此外，所使用的術(shù)語(yǔ)和措辭的目的在于描述示例性實(shí)施例，而不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。因此，本說(shuō)明書應(yīng)被賦予最寬的范圍，以涵蓋多種替代、修改和與所公開的原理和特征一致的等同物。為了清楚的目的，沒有詳細(xì)描述涉及本發(fā)明的在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的技術(shù)材料的細(xì)節(jié)，以便不必要地影響本說(shuō)明書。

在本申請(qǐng)的說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”中的每一個(gè)及其形式不必限于這些詞語(yǔ)可以與其相關(guān)聯(lián)的列表中的成員。

根據(jù)本發(fā)明的多方面和多個(gè)實(shí)施例，公開了多焦(例如，雙焦)多相機(jī)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。根據(jù)一些實(shí)施例，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括至少一個(gè)多焦光學(xué)組件，其包括至少一個(gè)圖像傳感器和至少一個(gè)透鏡組件，該透鏡組件進(jìn)一步包括被配置為在由與內(nèi)窺鏡系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的處理器觸發(fā)時(shí)從第一工作距離切換至第二工作距離的(多個(gè))光學(xué)元件，由此提供關(guān)注對(duì)象的增大的放大率。

如在本文使用的，根據(jù)多個(gè)實(shí)施例，至少所述透鏡組件是“相機(jī)”或“觀察元件”的部分。在一些實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“相機(jī)”被用于描述透鏡組件及其關(guān)聯(lián)圖像傳感器。具有關(guān)聯(lián)的圖像傳感器和關(guān)聯(lián)的電路板的“相機(jī)”或“觀察元件”形成“光學(xué)組件”。另外，光學(xué)組件通常關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器，以用于照明視場(chǎng)。因此，在各種實(shí)施例中，多焦光學(xué)組件包括具有關(guān)聯(lián)傳感器、關(guān)聯(lián)電路板的多焦觀察元件，并且關(guān)聯(lián)有至少一個(gè)照明器。在各種其它實(shí)施例中，多焦光學(xué)組件還關(guān)聯(lián)有第一和第二類光調(diào)節(jié)部件中的至少一個(gè)，其被配置為以第一或第二照明模式工作。貫穿這一說(shuō)明書，術(shù)語(yǔ)“相機(jī)”和“觀察元件”可互換地被使用。

在一些實(shí)施例中，使用一處理系統(tǒng)，其中，所述處理系統(tǒng)包括與本地或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器、以及對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它電子元件一起工作的處理器。

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的部分可以實(shí)現(xiàn)為由數(shù)據(jù)處理器(例如通用計(jì)算機(jī)或定制計(jì)算機(jī)的部分)執(zhí)行的多個(gè)軟件指令。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器或計(jì)算機(jī)包括用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器和/或非易失性存儲(chǔ)器(例如磁性硬盤和/或可移除媒介)以用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)方式包括網(wǎng)絡(luò)連接。在一些實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)方式包括用戶界面，通常包括一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備(例如允許命令和/或參數(shù)的輸入)和輸出設(shè)備(例如允許報(bào)告工作參數(shù)和結(jié)果)。

多相機(jī)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括多屏幕顯示器，其被配置為同時(shí)顯示由多于一個(gè)光學(xué)組件捕獲的多個(gè)圖像。然而，以預(yù)定的百分比(其可以例如在約30％以上)變焦趨近并放大圖像，同時(shí)其它圖像以較低放大率顯示在該多屏幕顯示器上，可以導(dǎo)致視覺取向損失，并通常引起操作者的視覺疲勞和不舒適的體驗(yàn)。因此，根據(jù)本說(shuō)明書的各方面和各實(shí)施例，處理器被配置為通過停用其它光學(xué)組件、關(guān)聯(lián)的照明器、和/或從其它光學(xué)組件獲得的圖像的展示，或其組合，而允許操作者僅聚焦在從一個(gè)光學(xué)組件(其是多焦光學(xué)組件)獲得的關(guān)注對(duì)象的放大圖像上。

因此，為了使操作者能夠僅聚焦在從多焦光學(xué)組件獲得的放大的關(guān)注圖像上，處理器被配置為實(shí)現(xiàn)以下動(dòng)作中的任一個(gè)或組合：(a)切斷捕獲較低放大率圖像的其它光學(xué)組件，同時(shí)，關(guān)聯(lián)于其它光學(xué)組件的一個(gè)或多個(gè)照明器繼續(xù)保持接通，并且，顯示較低放大率圖像的屏幕也繼續(xù)保持接通，(b)切斷關(guān)聯(lián)于其它光學(xué)組件的一個(gè)或多個(gè)照明器，同時(shí)，其它光學(xué)組件繼續(xù)捕獲和產(chǎn)生在線的圖像和/或視頻，并且，顯示較低放大率圖像的屏幕也繼續(xù)保持接通，和/或(c)切斷、暗化、或黑化顯示較低放大率圖像的屏幕，同時(shí)，其它光學(xué)組件繼續(xù)捕獲和產(chǎn)生在線的圖像和/或視頻，并且，關(guān)聯(lián)于其它光學(xué)組件的一個(gè)或多個(gè)照明器也繼續(xù)保持接通。

現(xiàn)在參考圖1，其示出根據(jù)一些實(shí)施例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的橫截面。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a包括多焦前向光學(xué)組件101，其定位在內(nèi)窺鏡(例如結(jié)腸鏡)的遠(yuǎn)端處。前向光學(xué)組件101通常具有170度的寬視場(chǎng)。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段110a包括第一側(cè)向光學(xué)組件102和第二側(cè)向光學(xué)組件103。兩個(gè)側(cè)向光學(xué)組件102和103和多焦前向光學(xué)組件101被配置為提供約330度的擴(kuò)展的視場(chǎng)。在各種實(shí)施例中，第一和第二側(cè)向光學(xué)組件102、103被定位，以使得其光軸在距離內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端范圍在6mm和10mm之間的距離處。在各種實(shí)施例中，前向、第一和第二側(cè)向光學(xué)組件101、102、103的每個(gè)具有范圍在150度至170度之間的視場(chǎng)(FOV)。

當(dāng)多焦前向光學(xué)組件101能夠檢測(cè)在前視場(chǎng)中可見的關(guān)注對(duì)象(例如息肉)時(shí)，側(cè)向光學(xué)組件102和103進(jìn)一步能夠檢測(cè)可能相對(duì)于前向光學(xué)組件101隱藏的關(guān)注對(duì)象，例如在結(jié)腸的褶皺(fold)的內(nèi)側(cè)。根據(jù)一些實(shí)施例，前向光學(xué)組件101的焦距近似為1.1mm，而第一和第二側(cè)向光學(xué)組件102、103的焦距近似為1.0mm。

多焦前向光學(xué)組件101包括指向前方的觀察元件或相機(jī)，其具有指向前方的圖像傳感器104，例如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。前向圖像傳感器105具有安裝在其頂部的透鏡組件107，以用于提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能。透鏡組件107包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。

前向圖像傳感器105安裝在集成電路板106上，該電路板可以是剛性的或撓性的。集成電路板106為前向圖像傳感器105提供必要的電功率，并且獲取由圖像傳感器105捕獲的靜止圖像和/或視頻供給。集成電路板106連接到一組電纜，電纜通過穿過內(nèi)窺鏡的細(xì)長(zhǎng)的軸延伸的電通道。

一個(gè)或多個(gè)分立的(discrete)前照明器108被放置為鄰近于透鏡組件107，以照明其視場(chǎng)。可選地，分立的前照明器108可以附接至同一集成電路板106，前向圖像傳感器105安裝在該電路板上。因此，在一些實(shí)施例中，多焦前向光學(xué)組件101包括至少一個(gè)前向觀察元件，其包括透鏡組件107和前向圖像傳感器105，其安裝在集成電路板106上，并且關(guān)聯(lián)有至少一個(gè)照明器108。

在一個(gè)實(shí)施例中，照明器是可選的分立的照明器，并且包括光發(fā)射二極管(LED)。因此，光發(fā)射二極管(LED)提供光照明視場(chǎng)。根據(jù)一些實(shí)施例中，可以使用白光LED。根據(jù)一些實(shí)施例中，可以使用其它顏色的LED或LED的任意組合，包括但不限于紅色、綠色、藍(lán)色、紅外、近紅外和紫外或任意其它的LED。

關(guān)于分立的照明器的術(shù)語(yǔ)“分立”指的是：與非分立照明器(例如，僅傳輸遠(yuǎn)程產(chǎn)生的光的光纖)不同的、內(nèi)在發(fā)光(internally)的照明源。

在一些實(shí)施例中，可以在內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a以內(nèi)內(nèi)在地發(fā)光，或遠(yuǎn)程地發(fā)光并例如經(jīng)由通過光纖傳輸。在一些實(shí)施例中，可以使用兩個(gè)或更多個(gè)照明器，其中，至少一個(gè)可以內(nèi)在地產(chǎn)生光，并且至少一個(gè)可以提供遠(yuǎn)程產(chǎn)生的光。

根據(jù)本說(shuō)明書的一些實(shí)施例中，透鏡組件107可以包括關(guān)聯(lián)于內(nèi)窺鏡的至少兩個(gè)透鏡109和111及其關(guān)聯(lián)部件，所述透鏡由處理器動(dòng)態(tài)地切換，以便從第一工作距離(關(guān)聯(lián)于第一透鏡109)切換至第二工作距離(關(guān)聯(lián)于第二透鏡111)，以增加由多焦前向的光學(xué)組件101所捕獲的異常物(例如息肉)的圖像的放大率。

根據(jù)本說(shuō)明書的各方面和各實(shí)施例，從第一工作距離到第二工作距離的切換允許增大放大率，以及改善可以由圖像傳感器105產(chǎn)生的圖像。切換至第二工作距離允許使用透鏡111，透鏡111具有適用于比第一常規(guī)透鏡109的景深(DOF)更長(zhǎng)的景深的像差質(zhì)量和改善的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。例如，第一工作距離和第一透鏡109的DOF為約3至100毫米(mm)，而第二工作距離和第二透鏡111的DOF為約2至5mm或2至7mm。適用于較短的距離的由第二透鏡111提供的成像性能相比于常規(guī)第一透鏡109(通常具有3至100mm的DOF)的成像性能在這些短距離處更優(yōu)，其中，使用相機(jī)光闌來(lái)限制在短距離下的視場(chǎng)，由此提供較低的分辨率和降低的光強(qiáng)度。

在各種替代實(shí)施例中，第一工作距離是約6至70mm，而第二工作距離是約2至4mm。

根據(jù)本說(shuō)明書的各方面，透鏡組件107包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)元件，其被配置為控制包括在透鏡組件107中的光學(xué)元件。該一個(gè)和多個(gè)致動(dòng)元件包括氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、壓電元件、電動(dòng)機(jī)、螺線管、鎳鈦合金(Nitinol)發(fā)動(dòng)機(jī)或其任意組合。在優(yōu)選實(shí)施例中，致動(dòng)元件包括至少一個(gè)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。光學(xué)元件包括透鏡(例如透鏡109、111)、反射鏡、衍射元件或其任意組合。

在各種實(shí)施例中，致動(dòng)元件由處理器觸發(fā)，以推動(dòng)、移動(dòng)或拉動(dòng)透鏡109移出光學(xué)路徑110，并且推動(dòng)、移動(dòng)或拉動(dòng)透鏡111移入光學(xué)路徑110，以使得連接來(lái)自圖像傳感器105的視線至目標(biāo)的光學(xué)路徑110穿過第一透鏡109或第二透鏡111。

根據(jù)各種實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a包括第一側(cè)向圖像傳感器115，例如CCD或CMOS圖像傳感器。第一前向圖像傳感器115安裝在集成電路板116上，該電路板可以是剛性的或撓性的。集成電路板116為第一側(cè)向圖像傳感器115提供必要的電功率，并且獲取由圖像傳感器115捕獲的靜止圖像和/或視頻供給。集成電路板116連接到一組電纜，電纜通過穿過內(nèi)窺鏡的細(xì)長(zhǎng)的軸延伸的電通道。

第一側(cè)向圖像傳感器115具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件117。透鏡組件117包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件117提供約5至100毫米的工作距離。在另一實(shí)施例中，透鏡組件117提供2至5毫米的工作距離。第一側(cè)向圖像傳感器115和透鏡組件117共同被稱為“第一側(cè)向觀察元件”。

一個(gè)或多個(gè)分立的側(cè)照明器118被放置為鄰近透鏡組件117，以照明其視場(chǎng)。可選地，分立的前照明器118可以附接至同一集成電路板116，第一側(cè)向圖像傳感器115安裝在該電路板上。

因此，在一些實(shí)施例中，包括安裝在集成電路板116上、并且關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器118的透鏡組件117和側(cè)向圖像傳感器115的側(cè)向觀察元件形成第一側(cè)向光學(xué)組件。

在另一實(shí)施例中，集成電路板106和116被配置為單一集成電路板，前向圖像傳感器105和第一側(cè)向圖像傳感器115二者安裝在該集成電路板上。為了這一目的，集成電路板是實(shí)質(zhì)上L形的。

根據(jù)一些實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a包括第二側(cè)向圖像傳感器125，例如CCD或CMOS圖像傳感器。側(cè)向圖像傳感器125安裝在集成電路板126上，該電路板可以是剛性的或撓性的。集成電路板126為第二側(cè)向圖像傳感器125提供必要的電功率，并且獲取由圖像傳感器125捕獲的靜止圖像和/或視頻供給。集成電路板126連接到一組電纜，電纜通過穿過內(nèi)窺鏡的細(xì)長(zhǎng)的軸延伸的電通道。

側(cè)向圖像傳感器125具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件127。透鏡組件127包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件127提供約2至5毫米的工作距離。在另一實(shí)施例中，透鏡組件127提供3至40毫米的工作距離。側(cè)向圖像傳感器125和透鏡組件127共同被稱為“第二側(cè)向觀察元件”。

一個(gè)或多個(gè)分立的側(cè)照明器128被放置為鄰近透鏡組件127，以照明其視場(chǎng)?？蛇x地，分立的前照明器128可以附接至同一集成電路板126，前向圖像傳感器125安裝在該電路板上。

因此，在一些實(shí)施例中，包括安裝在集成電路板126上、并且關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器128的透鏡組件127和側(cè)向圖像傳感器125的第二側(cè)向觀察元件形成第二側(cè)向光學(xué)組件。

在另一實(shí)施例中，集成電路板106、116和126被配置為單一的集成電路板，前向圖像傳感器105和側(cè)向圖像傳感器115、125安裝在該集成電路板上。為了這一目的，集成電路板是實(shí)質(zhì)上倒置的“U”形。

為了簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)，圖1僅示出多焦、多觀察元件的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a的觀察元件、關(guān)聯(lián)的部件和照明器(光學(xué)組件)?？衫斫猓瑑?nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a可以包括一個(gè)或多個(gè)工作通道，以允許多個(gè)手術(shù)工具同時(shí)插入。類似地，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a可以包括一個(gè)或多個(gè)流體通道，例如用于分開地供給前流體注射器、側(cè)流體注射器和/或通道流體注射器中的至少一個(gè)，以及用于分開地提供通過通道流體注射器的抽吸。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a可以包括一個(gè)或多個(gè)電纜，其穿過細(xì)長(zhǎng)的軸和/或用于控制內(nèi)窺鏡的相機(jī)和照明器的彎折(bending)區(qū)段。

現(xiàn)參考圖2，其示出根據(jù)特定示例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b的橫截面，其具有兩個(gè)前向觀察元件，并因此包括兩個(gè)光學(xué)組件。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b包括第一和第二前向光學(xué)組件101A和101B，其還被一起稱為為“復(fù)合多焦光學(xué)組件”，其定位在內(nèi)窺鏡(例如結(jié)腸鏡)的遠(yuǎn)端。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b包括第一側(cè)向光學(xué)組件102和第二側(cè)向光學(xué)組件103。在各種實(shí)施例中，第一和第二側(cè)向光學(xué)組件102、103被定位，以使得其光軸在距離內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端范圍在6mm和10mm之間的距離處。在各種實(shí)施例中，前向光學(xué)組件101A、101B和第一和第二側(cè)向光學(xué)組件102、103的每個(gè)具有范圍在150度至170度之間的視場(chǎng)(FOV)。

前向光學(xué)組件101A包括第一前向觀察元件，其具有前向圖像傳感器105。側(cè)向圖像傳感器105具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件107。透鏡組件107包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。透鏡組件107提供約5至100毫米的第一工作距離。

前向圖像傳感器105安裝在第一集成電路板106上。

當(dāng)耦接至集成電路板106時(shí)，前向圖像傳感器105和透鏡組件107一起被稱為“第一前向光學(xué)組件”。

前向光學(xué)組件101B包括第二前向觀察元件，其具有前向圖像傳感器135。前向圖像傳感器135具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件137。透鏡組件137包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。透鏡組件137提供約2至5毫米的第二工作距離。

前向圖像傳感器135安裝在第二集成電路板136上。

當(dāng)耦接至集成電路板136時(shí)，前向圖像傳感器135和透鏡組件137一起被稱為“第二前向光學(xué)組件”。

根據(jù)實(shí)施例，第一前向光學(xué)組件101A是默認(rèn)的內(nèi)窺鏡前向觀察元件，其包括圖像傳感器105和透鏡組件107，透鏡組件107具有提供5至100毫米的第一工作距離的透鏡109。在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間使用透鏡109，以便例如在患者的結(jié)腸內(nèi)操控內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b，并且被配置為從相對(duì)較遠(yuǎn)距離并以相對(duì)較低的放大率識(shí)別異常物或關(guān)注對(duì)象(例如，息肉)。一個(gè)或多個(gè)分立的前照明器108A被放置為鄰近透鏡組件107，以照明其視場(chǎng)?？蛇x地，分立的前照明器108A可以附接至同一集成電路板106，前向圖像傳感器105安裝在該電路板上。

第二前向光學(xué)組件101B是放大率增大的相機(jī)，其包括圖像傳感器135和透鏡組件137，該透鏡組件具有提供了3至6毫米的第二工作距離的透鏡131。透鏡131被配置為增大所識(shí)別的關(guān)注對(duì)象的放大率。一個(gè)或多個(gè)分立的前照明器108B被放置為鄰近透鏡組件137，以照明其視場(chǎng)。可選地，分立的前照明器108B可以附接至同一集成電路板136，前向圖像傳感器135安裝在該電路板上。

根據(jù)特定實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b包括第一側(cè)向光學(xué)組件102，其包括安裝在圖像傳感器115上的透鏡組件117，該圖像傳感器繼而安裝在集成電路板116上。第一側(cè)向光學(xué)組件102還具有一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的分立照明器118。根據(jù)特定實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100還包括第二側(cè)向光學(xué)組件103，其包括安裝在圖像傳感器125上的透鏡組件127，該圖像傳感器繼而安裝在集成電路板126上。第二側(cè)向光學(xué)組件103具有一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的分立照明器128。根據(jù)一些實(shí)施例，前向光學(xué)組件101A、101B的焦距大約為1.1mm，而第一和第二側(cè)向組件102、103的焦距大約為1.0mm。

現(xiàn)在結(jié)合圖3A至3C參考圖1、2，圖3A至3C示出根據(jù)一些實(shí)施例的可顯示在多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡顯示系統(tǒng)300上的示例性內(nèi)容。內(nèi)窺鏡顯示系統(tǒng)300包括前視屏幕301、第一側(cè)向屏幕303和第二側(cè)向屏幕305，所述前視屏幕301用于顯示由圖1的前向光學(xué)組件101或由圖2的光學(xué)組件101A(取決于正在使用的是內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a還是100b)捕獲的圖像，所述第一側(cè)向屏幕303用于顯示由圖1、2所示的第一側(cè)向光學(xué)組件102捕獲的圖像，所述第二側(cè)向屏幕305用于顯示由圖1、2所示的第二側(cè)向光學(xué)組件103捕獲的圖像。因此，應(yīng)理解，如果使用圖1中的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a，則前視屏幕301將顯示由前向光學(xué)組件101捕獲的圖像，而側(cè)向屏幕303、305將分別顯示由圖1的第一和第二側(cè)向光學(xué)組件102、103捕獲的圖像。替代地，如果使用圖2中的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b，則前視屏幕301將默認(rèn)地顯示由前向光學(xué)組件101A捕獲的圖像，而側(cè)向屏幕303、305將分別顯示由圖2的第一和第二側(cè)向光學(xué)組件102、103捕獲的圖像。

因此，屏幕301、303和305被配置為同時(shí)顯示由圖1、2中所示的多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a或100b所捕獲的視場(chǎng)，從而提供擴(kuò)展的330度視場(chǎng)，并且允許臨床醫(yī)生方便地操控內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段通過診斷區(qū)域，以識(shí)別和處理關(guān)注對(duì)象或異常物。

圖3A示出典型的結(jié)腸307、結(jié)腸褶皺309和關(guān)注對(duì)象(其可以是示出在前視屏幕301上的息肉311)的前視圖像和側(cè)視圖像。息肉311還可以由側(cè)向觀察元件102從側(cè)視角度捕獲，并且在側(cè)視屏幕305上示出并標(biāo)記為息肉311’。在操作中，操作者在體腔(例如，結(jié)腸)內(nèi)推進(jìn)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a(或圖2的100b)，同時(shí)觀察通過由圖1的光學(xué)組件101、102和103(或圖2的光學(xué)組件101A、102和103)傳輸?shù)膱D像(通常是視頻)。一旦例如在結(jié)腸307的壁上發(fā)現(xiàn)關(guān)注對(duì)象(例如，息肉311)，操作者可以進(jìn)一步推進(jìn)多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a(或圖2的100b)至息肉311附近。在將內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a(或圖2的100b)推進(jìn)到距離結(jié)腸(或任何體腔)壁/息肉/任意其它關(guān)注點(diǎn)的“最優(yōu)距離”之后，操作者可以使用圖1的第二工作距離透鏡111(當(dāng)使用圖1的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a時(shí))或第二前向光學(xué)組件101B(當(dāng)使用圖2的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b時(shí))獲得放大的對(duì)象圖像320。

根據(jù)一些實(shí)施例，“最優(yōu)距離”由操作者確定，或在各種實(shí)施例中，由分隔件/距離確定構(gòu)件確定。根據(jù)一些實(shí)施例，“最優(yōu)距離”例如是距離結(jié)腸(或任何體腔)的壁/息肉/任何其它關(guān)注點(diǎn)2-4毫米。根據(jù)息肉311的放大的圖像311”，操作者可以決定插入手術(shù)工具穿過內(nèi)窺鏡的工作通道，以移除、處理和/或提取息肉311的試樣或其整體以用于活體組織檢查(biopsy)。

現(xiàn)在參考圖3B，其在前視屏幕301上顯示放大圖像311”。息肉311被特別放大地顯示，從而占據(jù)前視屏幕301的較大屏幕面積。側(cè)視屏幕303、305的放大率不改變，并且息肉311’仍然以默認(rèn)放大率顯示在側(cè)視屏幕305上。然而，在前視屏幕301上變焦趨近并放大息肉311(例如，以約30％或更多)，同時(shí)側(cè)視屏幕圖像303和305以默認(rèn)放大率顯示，這可以引起視覺取向損失，并且通常引起操作者的視覺疲勞和不適。

現(xiàn)參考圖3C，其顯示在前視屏幕301上的放大圖像311”，以及停用、黑化和/或暗化的側(cè)視屏幕303和305。息肉311顯示為顯著放大為圖像311”，并且占據(jù)前視屏幕301大屏幕面積，同時(shí)兩個(gè)側(cè)視屏幕303和305被停用、暗化和/或黑化。停用、暗化和/或黑化側(cè)視屏幕303和305允許操作者診斷放大的息肉圖像311”，而不具有視距干擾或分神。

根據(jù)本說(shuō)明書的各方面和各實(shí)施例，當(dāng)通過使用圖1的增大放大率透鏡111(當(dāng)使用圖1的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a時(shí))或通過使用第二前向光學(xué)組件101B(當(dāng)使用圖2的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b時(shí))變焦趨近(zoom in)并放大關(guān)注對(duì)象的圖像(例如，息肉311的圖像)時(shí)，處理器被配置為實(shí)現(xiàn)以下動(dòng)作中的任一個(gè)或組合：(a)停用側(cè)向光學(xué)組件(圖1、2中的102和103)，例如通過切斷或降低其功率供給，同時(shí)側(cè)向照明器(118、128-關(guān)聯(lián)于圖1、2的側(cè)向光學(xué)組件102和103)繼續(xù)保持接通，并且兩個(gè)側(cè)向屏幕或監(jiān)視器(303和305)也持續(xù)接通；(b)切斷或降低關(guān)聯(lián)于側(cè)向光學(xué)組件的側(cè)向照明器(圖1、2中的118、128)的照明強(qiáng)度，同時(shí)，側(cè)向光學(xué)組件繼續(xù)捕獲在線的圖像和/或視頻流，并且，兩個(gè)側(cè)視屏幕(303和305)屏幕也繼續(xù)保持接通；和/或(c)通過切斷、暗化、或黑化兩個(gè)側(cè)向屏幕而中止(terminate)從側(cè)向光學(xué)組件獲得的在兩個(gè)側(cè)向屏幕(303和305)上的側(cè)向屏幕或監(jiān)視器(303和305)的展示，同時(shí)側(cè)向光學(xué)組件(圖1、2的102、103)繼續(xù)捕獲在線圖像和/或視頻流，并且，關(guān)聯(lián)于側(cè)向光學(xué)組件的照明器(圖1、2的118、128)也繼續(xù)保持接通。

另外，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用圖1的增大放大率的透鏡111(當(dāng)使用圖1的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a時(shí))或第二前向光學(xué)組件101B(當(dāng)使用圖2的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b時(shí))用于關(guān)注對(duì)象的放大觀察時(shí)，通過處理器自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)停用側(cè)向光學(xué)組件、關(guān)聯(lián)的照明器和/或切斷、黑化或暗化兩個(gè)側(cè)向屏幕。在另一實(shí)施例中，當(dāng)使用圖1的增大放大率的透鏡111(當(dāng)使用圖1的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a時(shí))或第二前向光學(xué)組件101B(當(dāng)使用圖2的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100b時(shí))用于關(guān)注對(duì)象的放大觀察時(shí)，操作者人為地實(shí)現(xiàn)(例如，通過操縱內(nèi)窺鏡的手柄上的一個(gè)或多個(gè)開關(guān))停用側(cè)向光學(xué)組件、關(guān)聯(lián)的照明器和/或切斷、黑化或暗化兩個(gè)側(cè)向屏幕中的任一個(gè)或其組合。

參考圖2，根據(jù)本說(shuō)明書的各方面和各實(shí)施例，處理器被配置為為了變焦趨近而打開前向光學(xué)組件100B，關(guān)閉前向光學(xué)組件101A，關(guān)閉關(guān)聯(lián)于前向光學(xué)組件101A的照明(即例如，關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)照明器108A)，以及在前視屏幕301上顯示由前向光學(xué)組件101B捕獲的放大圖像并代替由前向光學(xué)組件101A捕獲的圖像。處理器進(jìn)一步被配置為實(shí)現(xiàn)以下中的任一個(gè)或組合：(a)為了變焦趨近而關(guān)閉側(cè)向光學(xué)組件102和103，同時(shí)，關(guān)聯(lián)的照明器118、128保持接通，并且，側(cè)向屏幕303、305還繼續(xù)被接通；(b)切斷關(guān)聯(lián)于側(cè)向光學(xué)組件102和103的側(cè)向照明器118和128的照明器，同時(shí)，側(cè)向光學(xué)組件102和103繼續(xù)捕獲在線的圖像和/或視頻流，并且，側(cè)向屏幕303和305也繼續(xù)被接通；和/或(c)切斷、暗化或黑化側(cè)向屏幕303和305的顯示，同時(shí)，側(cè)向光學(xué)組件102和103繼續(xù)捕獲在線的圖像和/或視頻流，并且，側(cè)向屏幕118和128也繼續(xù)保持被接通。

另外，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用第二前向光學(xué)組件101B用于關(guān)注對(duì)象的放大觀察時(shí)，通過處理器自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)停用側(cè)向光學(xué)組件、關(guān)聯(lián)的照明器和/或切斷、黑化或暗化兩個(gè)側(cè)向屏幕。在另一實(shí)施例中，當(dāng)使用第二前向光學(xué)組件101B用于關(guān)注對(duì)象的放大觀察時(shí)，操作者人為實(shí)現(xiàn)(例如，通過操縱內(nèi)窺鏡的手柄上的一個(gè)或多個(gè)開關(guān))停用側(cè)向光學(xué)組件、關(guān)聯(lián)的照明器和/或切斷、黑化或暗化兩個(gè)側(cè)向屏幕中的任一個(gè)或其組合。

現(xiàn)在參考圖4，其示出多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段400的透視圖，其包括一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件或分隔件(spacer)。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段400包括前向光學(xué)組件401(其關(guān)聯(lián)有一個(gè)或多個(gè)前向照明器402)、工作通道403、用于清洗光學(xué)組件401和光學(xué)組件402的流體注射通道404和流體注射通道405、側(cè)向光學(xué)組件411(其關(guān)聯(lián)有一個(gè)或多個(gè)側(cè)向照明器412)。

根據(jù)實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段400包括一個(gè)或多個(gè)(優(yōu)選是三個(gè)或更多個(gè))距離確定構(gòu)件或分隔件415、416和417，其構(gòu)造為接觸體腔的內(nèi)壁(例如，結(jié)腸的內(nèi)壁)，并且固定或維持光學(xué)組件401和結(jié)腸內(nèi)壁之間的距離。在各種實(shí)施例中，三個(gè)或更多個(gè)距離確定構(gòu)件415、416和417是一個(gè)或多個(gè)分隔件、突起部、突出部或伸出部，其固定地安裝在端頭區(qū)段400的遠(yuǎn)端420上，或在需要時(shí)可縮回地被拉出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段400。

根據(jù)各種實(shí)施例，三個(gè)或更多個(gè)距離確定構(gòu)件415、416和417的突出長(zhǎng)度超出遠(yuǎn)端420，并近似地匹配圖1的放大第二透鏡111的第二工作距離，或圖2的第二前向光學(xué)組件101B的工作距離。因此，在各種實(shí)施例中，三個(gè)或更多個(gè)距離確定構(gòu)件415、416和417的突出長(zhǎng)度的范圍為3至7mm。在一些實(shí)施例中，三個(gè)或更多個(gè)距離確定構(gòu)件415、416和417的突出長(zhǎng)度的范圍為1.5至7mm。在一個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)或更多個(gè)距離確定構(gòu)件415、416和417的突出長(zhǎng)度限制至2mm，以確保光學(xué)組件401的視場(chǎng)不被分隔件415、416和417干擾。在一些實(shí)施例中，其中距離確定構(gòu)件415、416和417可以被可縮回地拉出遠(yuǎn)端420，距離確定構(gòu)件415、416和417的突出長(zhǎng)度可以動(dòng)態(tài)地變化以匹配第二工作距離。在各種實(shí)施例中，三個(gè)或更多個(gè)距離確定構(gòu)件415、416和417彼此間隔開，以使得距離確定構(gòu)件中的任意兩個(gè)之間的距離的范圍為8至10mm。

根據(jù)一些實(shí)施例，距離確定構(gòu)件被構(gòu)造為提供大約4mm的距離確定器的間隔。根據(jù)一些實(shí)施例，距離確定構(gòu)件被構(gòu)造為提供大于5mm的距離確定。根據(jù)一些實(shí)施例，距離確定構(gòu)件被構(gòu)造為可控地提供對(duì)于范圍在3mm至12mm之間的多于一個(gè)距離的距離確定。根據(jù)一些實(shí)施例，距離確定構(gòu)件被構(gòu)造為可控地提供對(duì)于范圍在4mm至6mm之間的多于一個(gè)距離的距離確定。根據(jù)一些實(shí)施例，距離確定構(gòu)件被構(gòu)造為提供根據(jù)工作距離的動(dòng)態(tài)距離確定。

圖5是示出一方法500的多個(gè)示例性步驟的流程圖，該方法是使用多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡(例如，結(jié)腸鏡)的端頭區(qū)段獲得體腔(例如，結(jié)腸)內(nèi)的關(guān)注對(duì)象或區(qū)域的放大視圖的方法。關(guān)聯(lián)于內(nèi)窺鏡的處理器被配置為實(shí)現(xiàn)方法500。現(xiàn)在參考圖1、圖2和圖5，在步驟510a中，多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段(例如，端頭區(qū)段100a或100b)被操控進(jìn)入患者的結(jié)腸中，其中至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件(即端頭區(qū)段100a的前向光學(xué)組件101或端頭區(qū)段100b的第一前向光學(xué)組件101A)處于第一操作模式中，以便識(shí)別異常物、關(guān)注的區(qū)域或?qū)ο?例如，息肉)。在第一操作模式期間，至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件在第一工作距離處獲得結(jié)腸的圖像和/或視頻。至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件被啟用以利用第一透鏡109或第一前向光學(xué)組件101A(同時(shí)停用第二前向光學(xué)組件101B)在第一工作距離處工作，這取決于是否正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a或100b。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段默認(rèn)地在第一模式下操作。

在第一操作模式中，從至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件獲得的圖像和/或視頻與識(shí)別出的異常物顯示在前向屏幕上，而從第一和第二側(cè)向光學(xué)組件獲得的圖像和/或視頻分別顯示在對(duì)應(yīng)的第一和第二側(cè)向屏幕上。應(yīng)理解，由至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件捕獲的在前視屏幕上可見的識(shí)別出的異常物，其在第一或第二側(cè)向光學(xué)組件中的至少一個(gè)的重疊視場(chǎng)中被捕獲，其也可以同時(shí)顯示在第一或第二側(cè)向屏幕中的至少一個(gè)上。在各種實(shí)施例中，在第一操作模式期間，第一工作距離實(shí)現(xiàn)所捕獲的異常物的圖像的100x-6x的放大率。

在步驟520中，處理器使得至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件能夠在第一操作模式中工作，以便獲得和在前視屏幕上顯示包括識(shí)別出的異常物的放大圖像。在第二操作模式期間，至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件在第二工作距離處獲得放大的圖像。至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件被啟用以通過切換至第二透鏡111或通過激活第二前向光學(xué)組件101B(同時(shí)停用第一前向光學(xué)組件101A)在第二工作距離處工作，這取決于是否正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a或100b。在各種實(shí)施例中，在第二操作模式期間，第二工作距離所實(shí)現(xiàn)的捕獲的異常物的圖像的放大率的范圍在250x-100x之間。

根據(jù)實(shí)施例，通過拉動(dòng)或展開一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件(例如，圖4的構(gòu)件415、416和417)離開內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端，并且推進(jìn)端頭區(qū)段直到一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件接觸異常物或結(jié)腸內(nèi)壁，維持至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件和識(shí)別出的異常物或關(guān)注對(duì)象之間的距離，并借此將該距離維持為大約第二工作距離。在這一實(shí)施例中，距離確定構(gòu)件的長(zhǎng)度可以通過部分或全部地縮回或展開它們而改變。在其它實(shí)施例中，距離確定構(gòu)件貼附在遠(yuǎn)端處，并且具有大致匹配第二工作距離的固定長(zhǎng)度。在操作中，這一結(jié)構(gòu)具有在內(nèi)窺鏡相機(jī)(多個(gè))和正在被觀察的組織之間確保維持最小距離的益處。

在步驟530中，當(dāng)在前視屏幕上的放大圖像的放大率超過預(yù)定的百分比時(shí)，處理器實(shí)現(xiàn)以下中的任一個(gè)或組合：(a)切斷或停用第一和第二側(cè)向光學(xué)組件，同時(shí)，關(guān)聯(lián)于第一和第二側(cè)向光學(xué)組件的照明器保持接通，并且，第一和第二側(cè)向屏幕也繼續(xù)接通；(b)切斷關(guān)聯(lián)于第一和第二側(cè)向光學(xué)組件的照明器，同時(shí)，第一和第二側(cè)向光學(xué)組件繼續(xù)捕獲和產(chǎn)生在線的圖像和/或視頻流，并且，第一和第二側(cè)向屏幕也繼續(xù)保持接通；和/或(c)切斷、暗化、或黑化在第一和第二側(cè)向屏幕上的圖像和/或視頻的顯示，同時(shí)，第一和第二側(cè)向光學(xué)組件繼續(xù)捕獲和產(chǎn)生在線的圖像和/或視頻流，并且，關(guān)聯(lián)于第一和第二側(cè)向光學(xué)組件的照明器也繼續(xù)保持接通。在一些實(shí)施例中，預(yù)定的放大率百分比為大約30％或更多。

如果需要，可以將手術(shù)工具插入穿過內(nèi)窺鏡的工作通道，以便移除、處理和/或提取異常物或關(guān)注對(duì)象的試樣或其整體以用于活體組織檢查，同時(shí)觀察放大的圖像。

根據(jù)實(shí)施例，致動(dòng)內(nèi)窺鏡的手柄上的按鈕或開關(guān)促進(jìn)操作者將內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段從第一操作模式切換至第二操作模式。

現(xiàn)參考圖6A，其顯示根據(jù)一些實(shí)施例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的橫截面。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a包括前向光學(xué)組件601，其定位在內(nèi)窺鏡(例如，結(jié)腸鏡)的遠(yuǎn)端。前向光學(xué)組件601通常具有170度的寬視場(chǎng)。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a包括第一多焦側(cè)向光學(xué)組件602和第二側(cè)向光學(xué)組件603。兩個(gè)側(cè)向光學(xué)組件602和603和前向光學(xué)組件601被配置為提供約330度的擴(kuò)展的視場(chǎng)。在各種實(shí)施例中，第一和第二側(cè)向光學(xué)組件602、603被定位，以使得其光軸在距離內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端范圍在6mm和10mm之間的距離處。在各種實(shí)施例中，前向、第一和第二側(cè)向光學(xué)組件601、602、603的每個(gè)具有范圍在150度至170度之間的視場(chǎng)(FOV)。

當(dāng)前向光學(xué)組件601能夠檢測(cè)在前視場(chǎng)中可見的關(guān)注對(duì)象(例如，息肉)時(shí)，側(cè)向光學(xué)組件602和603進(jìn)一步能夠檢測(cè)可能相對(duì)于前向的光學(xué)組件601隱藏的關(guān)注對(duì)象，例如在結(jié)腸的褶皺的內(nèi)側(cè)以內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)施例，前向光學(xué)組件601的焦距大約為1.1mm，而第一和第二側(cè)向光學(xué)組件602、603的焦距大約為1.0mm。

前向光學(xué)組件601包括前向觀察元件或相機(jī)，其具有前向圖像傳感器605，例如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。前向圖像傳感器605具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件607。透鏡組件607包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。

前向圖像傳感器605安裝在集成電路板606上，該電路板可以是剛性的或撓性的。集成電路板606為第一側(cè)向圖像傳感器605提供必要的電功率，并且獲取由圖像傳感器605捕獲的靜止圖像和/或視頻供給。集成電路板606連接到一組電纜，電纜通過穿過內(nèi)窺鏡的細(xì)長(zhǎng)的軸延伸的電通道。

一個(gè)或多個(gè)分立的前照明器608被放置為鄰近透鏡組件607，以照明其視場(chǎng)。可選地，分立的前照明器608可以附接至同一集成電路板606，前向圖像傳感器605安裝在該電路板上。因此，在一些實(shí)施例中，前向光學(xué)組件601包括至少一個(gè)前向的觀察元件，其包括透鏡組件107和前向圖像傳感器105，其安裝在集成電路板106上，并且關(guān)聯(lián)有至少一個(gè)照明器608。

在一個(gè)實(shí)施例中，照明器是可選的分立的照明器，并且包括光發(fā)射二極管(LED)。因此，光發(fā)射二極管(LED)提供光，其照明視場(chǎng)。根據(jù)一些實(shí)施例中，可以使用白光LED。根據(jù)一些實(shí)施例中，可以使用其它顏色的LED或LED的任意組合，包括但不限于紅色、綠色、藍(lán)色、紅外、近紅外和紫外或任意其它的LED。

在一些實(shí)施例中，可以在內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a內(nèi)內(nèi)在地發(fā)光，或遠(yuǎn)程地發(fā)光并且例如經(jīng)由通過光纖傳輸。在一些實(shí)施例中，可以使用兩個(gè)或更多個(gè)照明器，其中，至少一個(gè)可以內(nèi)在地產(chǎn)生光，并且至少一個(gè)可以提供遠(yuǎn)程產(chǎn)生的光。

根據(jù)各種實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a包括第一側(cè)向圖像傳感器615，例如，CCD或CMOS圖像傳感器。第一側(cè)向圖像傳感器615安裝在集成電路板616上，該電路板可以是剛性的或撓性的。集成電路板616為第一側(cè)向圖像傳感器615提供必要的電功率，并且獲取由圖像傳感器615捕獲的靜止圖像和/或視頻供給。集成電路板616連接到一組電纜，電纜通過穿過內(nèi)窺鏡的細(xì)長(zhǎng)的軸延伸的電通道。

第一側(cè)向圖像傳感器615具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件617。透鏡組件617包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件617提供約2至100毫米的工作距離。在另一實(shí)施例中，透鏡組件617提供2至6毫米的工作距離。第一側(cè)向圖像傳感器615和透鏡組件617共同被稱為“第一側(cè)向觀察元件”。

一個(gè)或多個(gè)分立的側(cè)照明器618被放置為鄰近透鏡組件617，以照明其視場(chǎng)?？蛇x地，分立的前照明器618可以附接至同一集成電路板616，第一側(cè)向圖像傳感器615安裝在該電路板上。

因此，在一些實(shí)施例中，包括安裝在集成電路板616上、并且關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器618的透鏡組件617和第一側(cè)向圖像傳感器615的側(cè)向觀察元件形成第一側(cè)向光學(xué)組件。

在另一實(shí)施例中，集成電路板606和616被配置為單一的集成電路板，前向圖像傳感器605和第一側(cè)向圖像傳感器615二者安裝在該集成電路板上。為了這一目的，集成電路板可以是實(shí)質(zhì)上L形的。

根據(jù)本說(shuō)明書的一些實(shí)施例中，透鏡組件617可以包括兩個(gè)透鏡609和611，其由處理器動(dòng)態(tài)地切換，以便從第一工作距離(關(guān)聯(lián)于第一透鏡609)切換至第二工作距離(關(guān)聯(lián)于第二透鏡611)，以增加由第一多焦側(cè)向的光學(xué)組件602所捕獲的異常物或關(guān)注對(duì)象(例如，息肉)的圖像放大率。

根據(jù)本說(shuō)明書的各方面和各實(shí)施例，從第一工作距離到第二工作距離的切換允許增大放大率，以及改善可以由圖像傳感器615產(chǎn)生的圖像。切換至第二工作距離允許使用透鏡611，透鏡611具有適用于比第一常規(guī)透鏡609的景深(DOF)更長(zhǎng)的景深的像差質(zhì)量和改善的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件617提供由透鏡609提供的約20毫米的第一工作距離，以及由透鏡611提供的約5毫米的第二工作距離。替代地，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件617提供由透鏡609提供的約10毫米的第一工作距離，以及由透鏡611提供的約2毫米的第二工作距離。應(yīng)理解，透鏡組件617可以提供具有其它工作距離的其它透鏡，通常在2到40毫米的范圍中，并且這些透鏡在本說(shuō)明書的范圍以內(nèi)。

根據(jù)本說(shuō)明書的各方面，透鏡組件617包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)元件，其被配置為控制包括在透鏡組件617中的光學(xué)元件。該一個(gè)和多個(gè)致動(dòng)元件包括壓電元件、電動(dòng)機(jī)、螺線管、鎳鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)或其任意組合。在優(yōu)選實(shí)施例中，致動(dòng)元件包括至少一個(gè)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。光學(xué)元件包括透鏡(例如，透鏡609、611)、反射鏡、衍射元件或其任意組合。

在各種實(shí)施例中，致動(dòng)元件由處理器觸發(fā)，以推動(dòng)、移動(dòng)或拉動(dòng)透鏡609移出光學(xué)路徑610，并且推動(dòng)、移動(dòng)或拉動(dòng)透鏡611移入光學(xué)路徑610，以使得連接來(lái)自圖像傳感器615的視線至關(guān)注對(duì)象或異常物的光學(xué)路徑穿過第一透鏡609或第二透鏡611。根據(jù)一些實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a包括第二側(cè)向圖像傳感器625，例如，CCD或CMOS圖像傳感器。第二側(cè)向圖像傳感器625安裝在集成電路板626上，該電路板可以是剛性的或撓性的。集成電路板616為第二側(cè)向圖像傳感器625提供必要的電功率，并且獲取由圖像傳感器625捕獲的靜止圖像和/或視頻供給。集成電路板626連接到一組電纜，電纜通過穿過內(nèi)窺鏡的細(xì)長(zhǎng)的軸延伸的電通道。

第二側(cè)向圖像傳感器625具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件627。透鏡組件627包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件627提供約2至6毫米的工作距離。在另一實(shí)施例中，透鏡組件627提供2至40毫米的工作距離。第二側(cè)向圖像傳感器625和透鏡組件627共同被稱為“第二側(cè)向觀察元件”。

一個(gè)或多個(gè)分立的側(cè)照明器628被放置為鄰近透鏡組件627，以照明其視場(chǎng)?？蛇x地，分立的前照明器628可以附接至同一集成電路板626，側(cè)向圖像傳感器625安裝在該電路板上。

因此，在一些實(shí)施例中，包括安裝在集成電路板626上、并且關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器628的透鏡組件627和側(cè)向圖像傳感器625的第二側(cè)向觀察元件形成第二側(cè)向光學(xué)組件。

在另一實(shí)施例中，集成電路板606、616和626被配置為單一的集成電路板，前向圖像傳感器605和側(cè)向圖像傳感器615、625安裝在該集成電路板上。為了這一目的，集成電路板是實(shí)質(zhì)上倒置的U形。

在一些實(shí)施例中，透鏡組件627還可以是類似于上文所述透鏡組件617的包括兩個(gè)透鏡(例如，第一透鏡609和第二透鏡611)的多焦(例如，雙焦)透鏡組件，其也可以由處理器動(dòng)態(tài)地切換，以便從第一工作距離切換到第二工作距離，以增加由第二側(cè)向光學(xué)組件603捕獲的關(guān)注對(duì)象的圖像的放大率。

可選地或附加地，如上文所述，一個(gè)或多個(gè)透鏡組件可以進(jìn)一步包括自動(dòng)變焦系統(tǒng)、光學(xué)變焦系統(tǒng)和/或數(shù)字變焦系統(tǒng)。

為了簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)，圖6A僅示出多焦、多觀察元件的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a的觀察元件、關(guān)聯(lián)部件和照明器(一并地，光學(xué)組件)?？衫斫?，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a可以包括一個(gè)或多個(gè)工作通道，其允許多個(gè)手術(shù)工具同時(shí)插入。類似地，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a可以包括一個(gè)或多個(gè)流體通道，例如，用于分開地供給前流體注射器、側(cè)流體注射器和/或通道流體注射器中的至少一個(gè)，以及用于分開地提供通過通道流體注射器的抽吸。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a還可以包括一個(gè)或多個(gè)電纜，其穿過細(xì)長(zhǎng)的軸和/或用于控制內(nèi)窺鏡的相機(jī)和照明器的彎折區(qū)段。

現(xiàn)參考圖6B，其示出根據(jù)特定示例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b的橫截面，其包括兩個(gè)第一側(cè)向觀察元件，并因此包括兩個(gè)光學(xué)組件。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b包括兩個(gè)第一側(cè)向光學(xué)組件602A和602B，其一起被稱為“復(fù)合多焦光學(xué)組件”，其具有指向內(nèi)窺鏡(例如，結(jié)腸鏡)的遠(yuǎn)端的第一側(cè)的其視場(chǎng)。在一些是實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b還可以包括另外的側(cè)向光學(xué)組件603，其指向相對(duì)于第一側(cè)相反的第二側(cè)。

第一側(cè)向第一觀察元件602A包括側(cè)向圖像傳感器615，其具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件617。側(cè)向圖像傳感器615安裝在集成電路板616上。透鏡組件617包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件617提供約4至40毫米的工作距離。在另一實(shí)施例中，透鏡組件617提供2至5毫米的工作距離。當(dāng)耦接至集成電路板616并關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器618A時(shí)，側(cè)向圖像傳感器615和透鏡組件617一并被稱為“第一側(cè)向第一光學(xué)組件”。

第一側(cè)向第二觀察元件602B包括側(cè)向圖像傳感器635，其具有安裝在其頂部上、并且提供用于接收?qǐng)D像的必要的光學(xué)性能的透鏡組件637。側(cè)向圖像傳感器635安裝在集成電路板636上。透鏡組件637包括多個(gè)透鏡(靜止的或可動(dòng)的)，其提供至少90度、并且大至實(shí)質(zhì)上180度的視場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件637提供約2至5毫米的工作距離。在另一實(shí)施例中，透鏡組件637提供3至40毫米的工作距離。當(dāng)耦接至集成電路板636并關(guān)聯(lián)于至少一個(gè)照明器618B時(shí)，側(cè)向圖像傳感器635和透鏡組件617一并被稱為“第一側(cè)向第二光學(xué)組件”。

根據(jù)實(shí)施例，第一側(cè)向第一觀察元件602A是用于第一側(cè)的默認(rèn)觀察元件，其包括圖形傳感器615和透鏡617，透鏡617具有提供2至40毫米的第一工作距離的透鏡組件617。在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間，使用透鏡619，以便例如在患者的結(jié)腸內(nèi)操縱內(nèi)操控內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b，并且透鏡619被配置為從相對(duì)較遠(yuǎn)距離并以相對(duì)較低的放大率識(shí)別異常物或關(guān)注對(duì)象。一個(gè)或多個(gè)分立的照明器618A被放置為鄰近透鏡組件617，以照明其視場(chǎng)?？蛇x地，分立的側(cè)照明器618A可以附接至同一集成電路板616，側(cè)向圖像傳感器615安裝在該電路板上。

第一側(cè)向光學(xué)組件602B是放大率增大的相機(jī)，其包括圖像傳感器635和透鏡組件637，該透鏡組件具有提供2至6毫米的第二工作距離的透鏡631。透鏡631被配置為增大所識(shí)別的關(guān)注對(duì)象的放大率。一個(gè)或多個(gè)分立的照明器618B被放置為鄰近透鏡組件637，以照明其視場(chǎng)。可選地，分立的側(cè)照明器618B可以附接至同一集成電路板636，側(cè)向圖像傳感器635安裝在該電路板上。

根據(jù)特定實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b包括前向光學(xué)組件601，其包括安裝在圖像傳感器605上的透鏡組件607，該圖像傳感器繼而安裝在集成電路板606上。前向光學(xué)組件601還具有一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的分立照明器608。根據(jù)特定實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b還包括第二側(cè)向光學(xué)組件603，其包括安裝在圖像傳感器125上的透鏡組件627，該圖像傳感器繼而安裝在集成電路板626上。第二側(cè)向光學(xué)組件603具有一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的分立照明器628。在各種實(shí)施例中，第一和第二側(cè)向光學(xué)組件602A、603被定位，以使得其光軸在距離內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端范圍在6mm和10mm之間的距離處。在各種實(shí)施例中，第一側(cè)向光學(xué)組件602A、602B和前向光學(xué)組件601和第二側(cè)向光學(xué)組件603的每個(gè)具有范圍在150度至170度之間的視場(chǎng)(FOV)。

可選地，在另外的實(shí)施例中，光學(xué)組件603可以包括與上文所述的第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A和第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B相似的兩個(gè)第二側(cè)向光學(xué)組件。根據(jù)一些實(shí)施例，前向光學(xué)組件601的焦距近似1.1mm，而第一和第二側(cè)向光學(xué)組件602(602A、602B)、603的焦距近似1.0mm。

現(xiàn)在結(jié)合圖7A至7C參考圖6A、6B，圖7A至7C示出根據(jù)一些實(shí)施例的可顯示在多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡顯示系統(tǒng)700上的示例性內(nèi)容。內(nèi)窺鏡顯示系統(tǒng)700包括前視屏幕701，其用于顯示由圖6A、6B所示的前向光學(xué)組件601捕獲的圖像；第一側(cè)視屏幕703，其用于顯示由圖6A的第一側(cè)向光學(xué)組件602或圖6B的第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A(取決于正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a還是600b)捕獲的第一側(cè)視屏幕703；以及第二側(cè)視屏幕705，其用于顯示由如圖6A、6B所示的第二側(cè)向光學(xué)組件703捕獲的圖像。因此，應(yīng)理解，如果使用圖6A中的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a，則前視屏幕701將顯示由前向光學(xué)組件601捕獲的圖像，而側(cè)向屏幕703、705將分別顯示由如圖6A所示的第一和第二側(cè)向光學(xué)組件602、603捕獲的圖像。替代地，如果使用圖6B中的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b，則前視屏幕701將顯示由前向光學(xué)組件601捕獲的圖像，而側(cè)向屏幕703、705將分別顯示如圖6B所示的默認(rèn)的第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A和第二側(cè)向光學(xué)組件603捕獲的圖像。

因此，屏幕701、703和705被配置為同時(shí)顯示由圖6A、6B所示的多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a或600b所捕獲的視場(chǎng)，從而提供擴(kuò)展的330度視場(chǎng)，并且允許臨床醫(yī)生方便地操控內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段通過診斷區(qū)域，以識(shí)別和處理關(guān)注對(duì)象或異常物。

圖7A示出了由第一側(cè)向光學(xué)組件602或第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A(取決于正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a或600b)捕獲的結(jié)腸707、結(jié)腸褶皺709和關(guān)注對(duì)象(例如，息肉711)典型的前視圖像和側(cè)視圖像，該關(guān)注對(duì)象顯示在第一側(cè)視屏幕703上。顯示放大圖像720的第一側(cè)視屏幕703的分解視圖被示出為包括息肉711的放大圖像，并且在其中標(biāo)記為711”。

在內(nèi)窺鏡手術(shù)中，當(dāng)在體腔(例如，結(jié)腸)內(nèi)使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a或600b時(shí)，臨床醫(yī)生或操作者推進(jìn)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a(或600b)，同時(shí)觀察由圖6A所示的光學(xué)組件601、602和603(或圖6B中的光學(xué)組件601、602A和603)傳輸?shù)膱D像(通常是視頻)。根據(jù)實(shí)施例，一旦在結(jié)腸壁上識(shí)別和發(fā)現(xiàn)息肉711，操作者可以移動(dòng)或推進(jìn)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a(或內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b)至息肉711附近，并且可以使用具有第二工作距離透鏡611(如圖6A所示)的第一側(cè)向光學(xué)組件602放大息肉圖像。在另一實(shí)施例中，操作者可以使用包括如圖6B所示的第二工作距離透鏡631的第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B放大息肉圖像。取決于如放大圖像711”表示的息肉711的狀態(tài)，操作者可以決定插入手術(shù)工具穿過內(nèi)窺鏡的工作通道，以移除、處理和/或提取息肉711的試樣或其整體以用于活體組織檢查。

現(xiàn)在參考圖7B，其在前視屏幕703上顯示放大圖像311”。息肉311被特別放大地顯示，其占據(jù)側(cè)視屏幕703的較大部分。然而，例如，結(jié)腸707的和結(jié)腸褶皺709的圖像以默認(rèn)放大率顯示在前視屏幕701上。然而，以例如30％或更多在第一側(cè)視屏幕703上變焦趨近和放大息肉311，同時(shí)，前視屏幕701和第二側(cè)視屏幕705上的圖像以默認(rèn)放大率顯示，可以引起視覺取向損失，以及通常的視距疲勞和不適，其可以危害操作者成功地診斷(interrogate)、處理和/或移除息肉。

現(xiàn)參考圖7C，其顯示在第一側(cè)視屏幕703上的放大圖像，以及停用、黑化和/或暗化的前視屏幕701和第二側(cè)視屏幕705。息肉311被特別放大地顯示，并且占據(jù)第一側(cè)視屏幕703的大部分，同時(shí)，其它兩個(gè)屏幕701和705被停用、黑化和/或暗化。停用、黑化和/或暗化前視屏幕701和第二側(cè)視屏幕705允許操作者診斷放大的息肉圖像711”，而不具有視覺干擾或分神。

根據(jù)本說(shuō)明書的各方面和各實(shí)施例，處理器被配置為以各種順序執(zhí)行以下動(dòng)作：

·切斷前向光學(xué)組件601，切斷關(guān)聯(lián)的照明器608，和/或切斷、暗化或黑化前視屏幕701的展示，

·切斷第二側(cè)向光學(xué)組件603，切斷關(guān)聯(lián)的照明器628，和/或切斷、暗化或黑化第二側(cè)視屏幕705的展示，

·通過將第一透鏡609移出光學(xué)路徑610，并且替代地將第二光學(xué)透鏡611移入光學(xué)路徑610，將第一側(cè)向光學(xué)組件602從第一工作距離切換至第二工作距離，以用于變焦趨近——如果正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a。替代地，例如，通過切斷電功率供給而切斷、去激活或停用第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A(具有第一工作距離)，并且例如通過允許電功率供給而接通、激活或啟用第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B(具有第二工作距離)，以用于變焦趨近——如果正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600b。

這使得前視屏幕701和第二側(cè)視屏幕705能夠被停用、黑化或暗化，同時(shí)第一側(cè)視屏幕703顯示放大的息肉圖像711”，以代替較早的未放大的息肉311的圖像。

現(xiàn)參考圖8A，其示出根據(jù)特定示例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段、體腔的內(nèi)壁和關(guān)注對(duì)象的透視圖。內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段800(其可以是圖6A、圖6B的端頭區(qū)段600a或600b)包括前向觀察元件或相機(jī)801，一個(gè)或多個(gè)前向照明器802，工作通道803，用于清洗相機(jī)801和照明器802的流體注射通道804和流體注射通道805，多焦側(cè)向觀察元件811和一個(gè)或多個(gè)側(cè)向照明器812。在各種實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段800還可選地包括另一側(cè)向觀察元件和關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)側(cè)向照明器，其定位在多焦觀察元件811的另一相反側(cè)上。

根據(jù)一些實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“體腔內(nèi)壁”包括例如結(jié)腸或腸的內(nèi)壁。多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段800示出在體腔850的內(nèi)壁(其可以例如是結(jié)腸壁)附近，其具有需要進(jìn)一步診斷的異常物或關(guān)注對(duì)象860。為了進(jìn)一步的診斷，多焦側(cè)向觀察元件811的操作從第一工作距離(例如，由圖6A的透鏡609提供的距離或由圖6B的第一側(cè)向第一光學(xué)組件602B提供的距離)切換至增大的放大率或第二工作距離(例如，由圖6A所示的透鏡611提供的距離或由圖6B的第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B提供的距離)。根據(jù)一方面，關(guān)注對(duì)象860可能過于靠近多焦側(cè)向觀察元件811，如箭頭810的所示，該箭頭示出增大的放大率或第二工作距離。如圖所示，由于到對(duì)象860的距離不匹配增大放大率的透鏡611的工作距離、或由第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B提供的工作距離，變焦趨近并切換至增大放大率的工作距離可以產(chǎn)生對(duì)象860在側(cè)視屏幕703上的模糊圖像(如圖7A所示)。

現(xiàn)參考圖8B，其顯示根據(jù)一些實(shí)施例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段800以及充氣的結(jié)腸的透視圖。在各種實(shí)施例中，體腔850的內(nèi)壁被推動(dòng)遠(yuǎn)離內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段800，從而增大多焦側(cè)向觀察元件811至內(nèi)壁的距離，以使得如箭頭810所示的工作距離大約匹配從側(cè)向觀察元件811至關(guān)注對(duì)象860的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，多焦側(cè)向觀察元件811至體腔850的內(nèi)壁的距離增大或被調(diào)節(jié)，例如通過穿過流體注射通道804注射氣體到結(jié)腸中。

現(xiàn)在參考圖8C，其示出根據(jù)一些實(shí)施例的多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段800的透視圖，其包括一個(gè)或多個(gè)(優(yōu)選是三個(gè)或更多個(gè))距離確定構(gòu)件，其構(gòu)造為接觸體腔的內(nèi)壁。根據(jù)本說(shuō)明書的一方面，距離確定構(gòu)件或分隔件(例如，分隔件807A和807B)從端頭區(qū)段800徑向向外地拉動(dòng)、延伸或展開，并且其被構(gòu)造為維持在多焦側(cè)向觀察元件811和體腔850的內(nèi)壁之間的距離。盡管在本實(shí)施例中在圖8C中示出兩個(gè)距離確定構(gòu)件807A、807B，但是優(yōu)選實(shí)施例包括三個(gè)或更多個(gè)這樣的距離確定構(gòu)件。在替代實(shí)施例中，利用一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件或分隔件。第一和第二距離確定構(gòu)件807A和807B被構(gòu)造為接觸體腔450的內(nèi)壁，以便保持從多焦側(cè)向觀察元件811至對(duì)象860的恒定距離，該距離匹配例如由圖6A所示的透鏡611提供的或由圖6B的第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B提供的第二工作距離或增大的放大率。因此，距離確定構(gòu)件807A和807B被構(gòu)造(即其尺寸被確定和/或被展開至從端頭區(qū)段800徑向向外的位置)為實(shí)現(xiàn)由多焦側(cè)向觀察元件811捕獲的穩(wěn)定的放大圖像，以用于顯示在側(cè)視屏幕703(如圖7C所示)上。

在各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件807A和807B是可展開的環(huán)狀件，其安裝在端頭區(qū)段800的遠(yuǎn)端上，或者在被觸發(fā)或致動(dòng)時(shí)從端頭區(qū)段800徑向地和向外地拉動(dòng)，例如在一個(gè)實(shí)施例通過按壓內(nèi)窺鏡的手柄上的開關(guān)或按鈕，或者通過配置與內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)的處理器，以便在多焦側(cè)向觀察元件811被啟用時(shí)自動(dòng)展開環(huán)狀件，以在第二工作距離處獲得放大的圖像，例如由圖6A所示的透鏡611提供的圖像，或者由圖6B的第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B提供的圖像。在替代的實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件807A、807B被設(shè)計(jì)為與圖4的突出部415、416、417相似的突出部或分隔件。

在各種實(shí)施例中，距離確定構(gòu)件或分隔件807A、807B的徑向突出高度“H”的范圍在1.5至7mm之間。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件或間隔其807A、807B被限制為2mm，以確保觀察元件811的視場(chǎng)不被分隔件807A、807B干擾。在各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件807A、807B彼此間隔開，使得任何兩個(gè)連續(xù)的距離確定構(gòu)件之間的距離“D”的范圍在8至10mm或10至15mm之間。

圖9是示出了一方法900的多個(gè)示例性步驟的流程圖，該方法是使用多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡(例如，結(jié)腸鏡)的端頭區(qū)段獲得體腔(例如，結(jié)腸)內(nèi)的關(guān)注對(duì)象或區(qū)域的放大視圖的方法。關(guān)聯(lián)于內(nèi)窺鏡的處理器被配置為實(shí)現(xiàn)方法900?，F(xiàn)在參考圖6A、圖6B和圖9，在步驟910a中，多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段(例如，端頭區(qū)段600a或600b)被操控進(jìn)入患者的結(jié)腸中，其中至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件(即端頭區(qū)段600a的第一側(cè)向光學(xué)組件602或端頭區(qū)段600b的第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A)處于第一操作模式中，以便識(shí)別異常物、關(guān)注的區(qū)域或?qū)ο?例如，息肉)。在第一操作模式期間，至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件在第一工作距離處獲得結(jié)腸的圖像和/或視頻。至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件被啟用以利用第一透鏡609或第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A(同時(shí)停用第一前向第二光學(xué)組件602B)在第一工作距離處工作，這取決于正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a還是600b。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段默認(rèn)地在第一模式下操作。

在第一操作模式中，從至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件獲得的圖像和/或視頻與識(shí)別出的異常物顯示在對(duì)應(yīng)的第一側(cè)視屏幕上，而從前向和第二側(cè)向光學(xué)組件獲得的圖像和/或視頻分別顯示在對(duì)應(yīng)的前向和第二側(cè)向屏幕上。應(yīng)理解，由至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件捕獲的在前視屏幕上可見的識(shí)別出的異常物，其在第一或第二側(cè)向光學(xué)組件中的至少一個(gè)的重疊視場(chǎng)中被捕獲，其也可以同時(shí)顯示在第一或第二側(cè)向屏幕中的至少一個(gè)上。在各種實(shí)施例中，在第一操作模式期間，第一工作距離實(shí)現(xiàn)所捕獲的異常物的圖像的100x至6x的放大率。

在步驟520中，處理器使得至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件能夠在第二操作模式中工作，以便獲得和在第一側(cè)視屏幕上顯示包括識(shí)別出的異常物的放大圖像。在第二操作模式期間，至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件在第二工作距離處獲得放大的圖像。至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件被啟用以通過切換至使用第二透鏡611或通過激活第一側(cè)向第二光學(xué)組件602B(同時(shí)停用第一側(cè)向第一光學(xué)組件602A)在第二工作距離處工作，這取決于正在使用內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a還是100b。在各種實(shí)施例中，在第二操作模式期間，第二工作距離所實(shí)現(xiàn)的所捕獲的異常物的圖像的放大率的范圍在250x至100x之間。

根據(jù)實(shí)施例，通過展開一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件(例如，圖8C的構(gòu)件807A和807)徑向地遠(yuǎn)離內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端，并且推進(jìn)端頭區(qū)段直到一個(gè)或多個(gè)距離確定構(gòu)件接觸異常物或結(jié)腸內(nèi)壁，維持至少一個(gè)多焦前向光學(xué)組件和識(shí)別出的異常物或關(guān)注對(duì)象之間的距離，并借此將該距離維持為大約第二工作距離。在這一實(shí)施例中，距離確定構(gòu)件(其在一個(gè)實(shí)施例中是環(huán))徑向遠(yuǎn)離展開的展開度或程度可以通過部分或全部地縮回或展開它們而變化。在其它實(shí)施例中，距離確定構(gòu)件貼附在遠(yuǎn)端處，并且因而提供固定的向外的進(jìn)行展開度或程度，其大致匹配第二工作距離。

根據(jù)另一實(shí)施例，體腔(例如，結(jié)腸)被充氣，以便推動(dòng)位于結(jié)腸壁上的關(guān)注對(duì)象遠(yuǎn)離內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，由此增加至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件至內(nèi)壁的距離，例如工作距離大致匹配從多焦側(cè)向光學(xué)組件至關(guān)注對(duì)象的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)多焦側(cè)向光學(xué)組件至機(jī)體內(nèi)壁的距離被增大或被調(diào)節(jié)，例如通過穿過位于端頭區(qū)段的遠(yuǎn)端處的流體注射通道注射氣體到結(jié)腸中。

在步驟530中，當(dāng)在第一側(cè)視屏幕上的放大圖像的放大率超過預(yù)定的百分比時(shí)，處理器執(zhí)行以下動(dòng)作中的任一個(gè)或組合：(a)切斷或停用前向和第二側(cè)向光學(xué)組件，同時(shí)，關(guān)聯(lián)于前向和第二側(cè)向光學(xué)組件的照明器接通，并且，前向和第二側(cè)向屏幕也繼續(xù)保持接通；(b)切斷關(guān)聯(lián)于前向和第二側(cè)向光學(xué)組件的前向和第二側(cè)向照明器，同時(shí)，前向和第二側(cè)向光學(xué)組件繼續(xù)捕獲和產(chǎn)生在線的圖像和/或視頻流，并且，前向和第二側(cè)向屏幕也繼續(xù)保持接通；和/或(c)切斷、暗化、或黑化在前向和第二側(cè)向屏幕上的圖像和/或視頻的顯示，同時(shí)，前向和第二側(cè)向光學(xué)組件繼續(xù)捕獲和產(chǎn)生在線的圖像和/或視頻流，并且，關(guān)聯(lián)于前向和第二側(cè)向光學(xué)組件的照明器也繼續(xù)保持接通。在一些實(shí)施例中，預(yù)定的放大率百分比大約30％或更多。

如果需要，可以將手術(shù)工具插入穿過內(nèi)窺鏡的工作通道或側(cè)伺服部(service)，以便移除、處理和/或提取異常物或關(guān)注對(duì)象的試樣或其整體以用于活體組織檢查，同時(shí)觀察放大的圖像。根據(jù)實(shí)施例，致動(dòng)內(nèi)窺鏡的手柄上的按鈕或開關(guān)促進(jìn)操作者將內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段從第一操作模式切換至第二操作模式。

應(yīng)理解，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段100a、100b(圖1、2)示出單一的多焦光學(xué)組件，其被配置為前向光學(xué)組件101(或101A、101B)，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段600a、600b(圖6A、6B)示出單一的多焦光學(xué)組件，其被配置為第一側(cè)向光學(xué)組件602(或602A、602B)，在各種替代實(shí)施例中，多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段可以包括多余一個(gè)多焦光學(xué)組件。例如，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段的各種實(shí)施例可以包括至少兩個(gè)和多至三個(gè)的多焦光學(xué)組件，其被配置為前向和第一和/或第二側(cè)向光學(xué)組件。在包括多個(gè)多焦光學(xué)組件的這樣的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段中，被最佳地設(shè)置、定位或取向以在放大或在微觀視圖中觀察異常物的多焦光學(xué)組件被啟用以在第二操作模式中工作，以在對(duì)應(yīng)的屏幕上顯示放大視圖，而剩余的光學(xué)組件和/或?qū)?yīng)的屏幕被停用和/或暗化。

圖10A和圖10B示出內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1000，其用于觀察和獲得體腔(例如，結(jié)腸)的內(nèi)壁1020的圖像和/或視頻，其具有異常物或關(guān)注對(duì)象1022(例如，息肉)。端頭區(qū)段1000具有光學(xué)組件1001，其具有安裝在集成電路板上的圖像傳感器1005，安裝在圖像傳感器1005上的透鏡組件1007以捕獲圖像，以及一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的照明器(例如，照明器1008和1009)。第一照明器1008產(chǎn)生第一照明場(chǎng)1030，而第二照明器1009產(chǎn)生第二照明場(chǎng)1032。

如圖10A所示，當(dāng)端頭區(qū)段1000被操控穿過體腔，光學(xué)組件1001定位在距離息肉1022的第一工作距離處，其中，第一和第二照明場(chǎng)充分照明息肉1022，以使得傳感器1005和透鏡組件1007能夠捕獲息肉1022的圖像。一旦息肉1022已經(jīng)被識(shí)別，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1000移動(dòng)至更加靠近息肉1022的第二工作距離處，以便獲得息肉1022的放大圖像或視圖(例如，以便更靠近地分析息肉1022)，如圖10B所示。第二工作距離比第一工作距離短，并且如圖10B所示，在第二工作距離處，第一和第二照明場(chǎng)1030、1032不能部分地或完整地照明息肉1022。因此，即使如果透鏡組件1007包括提供足以捕獲在第二距離處的息肉1022的視場(chǎng)或工作距離的光學(xué)元件(例如，透鏡)，缺乏合適的照度降低觀察和獲得息肉1022的圖像的能力。

因此，根據(jù)一方面，本說(shuō)明書公開了調(diào)整、重定向或重新分配一個(gè)或多個(gè)照明器的照度或視場(chǎng)的系統(tǒng)和方法，以便充分照明關(guān)注對(duì)象，以用于使用光學(xué)組件觀察或獲得關(guān)注對(duì)象的放大圖像和/或視頻。

圖11A至11J示出內(nèi)窺鏡的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a至1100g的橫截面的各種實(shí)施例，其具有至少一個(gè)光學(xué)組件、關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)照明器和關(guān)聯(lián)的光調(diào)節(jié)部件。應(yīng)理解，至少一個(gè)光學(xué)組件(結(jié)合關(guān)聯(lián)的照明器和光調(diào)節(jié)部件)可以被配置為前向、第一側(cè)向和/或第二側(cè)向光學(xué)組件。因此，在各種實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段是多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段，其包括一個(gè)、兩個(gè)或多至三個(gè)光學(xué)組件，其被配置為前向、第一側(cè)向和/或第二側(cè)向光學(xué)組件，其每一個(gè)在各種實(shí)施例中具有范圍在150至170度之間的視場(chǎng)(FOV)。另外，在包括多至三個(gè)光學(xué)組件(其被配置為前向、第一側(cè)向和/或第二側(cè)向光學(xué)組件)的多相機(jī)端頭區(qū)段的各種實(shí)施例中，前向光學(xué)組件的焦距近似為1.1mm，而第一和/或第二側(cè)向組件的焦距近似為1.0mm。另外，在一些實(shí)施例中，第一和/或第二側(cè)向組件被定位以使得其光軸在距離內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端的范圍在6mm和10mm之間的距離處。

圖11A和圖11B示出根據(jù)第一實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a，其具有至少一個(gè)多焦光學(xué)組件1101，該光學(xué)組件包括安裝在集成電路板上的圖像傳感器1105、安裝在圖像傳感器1105上的透鏡組件1107，該透鏡組件包括第一透鏡1107a和第二透鏡1107b以及一個(gè)或多個(gè)照明器，例如第一和第二照明器1108、1109。

第一和第二透鏡1107a、1107b之間的距離是可調(diào)節(jié)的，以使得光學(xué)組件1101(或透鏡組件1107)能夠從具有第一工作距離或焦距改變至具有第二工作距離和焦距。應(yīng)理解，在這一實(shí)施例中，透鏡1107a、1107b被定位，以使得它們具有共用的或同一光學(xué)路徑或光軸。當(dāng)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a正在被操控穿過體腔(例如，結(jié)腸)時(shí)，第一工作距離關(guān)聯(lián)有通?；虺Ｒ?guī)的工作距離。當(dāng)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a被移動(dòng)更加靠近識(shí)別出的異常物或關(guān)注對(duì)象(用于分析)以便獲得異常物(例如，息肉)的放大圖像時(shí)，第二工作距離關(guān)聯(lián)于微觀工作距離，其比常規(guī)或第一工作距離短。

根據(jù)第一實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a還包括第一和第二光調(diào)節(jié)部件1118a，其在圖11A中示出為縮回配置，在圖11B中為展開配置。在實(shí)施例中，光調(diào)節(jié)部件1118a定位在光學(xué)組件1101的任一側(cè)，以使得光學(xué)組件1101以及關(guān)聯(lián)的照明器1108、1109位于第一和第二光調(diào)節(jié)部件1118a之間。在實(shí)施例中，光調(diào)節(jié)組件1118a具有被配置為散射或漫反射光的朗伯(lambertian)反射表面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，朗伯反射是限定理想的“無(wú)光”或漫反射表面的性質(zhì)。朗伯表面的表觀亮度對(duì)觀察者是相同的，而與觀察者的視角無(wú)關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，光調(diào)節(jié)部件1118a用朗伯涂層蝕刻，例如但不限于Labsphere的或涂料系列。

在一個(gè)實(shí)施例中，光調(diào)節(jié)部件1118a是氣球，其可充氣以用于展開或突出，并且可電致動(dòng)和/或機(jī)械致動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，光調(diào)節(jié)部件1118a是最初卷成螺旋形、處于縮回配置、然后在展開配置中展開的屏幕。

在內(nèi)窺鏡手術(shù)期間，當(dāng)醫(yī)生操控(navigate)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a穿過體腔時(shí)，光學(xué)組件1101提供第一工作距離或焦距，光調(diào)節(jié)部件1118a處于縮回配置，使得在第一照明模式中，從第一和第二照明器1108、1109發(fā)射的光直接點(diǎn)亮或照亮異常物(如圖10A所示)。一旦識(shí)別出異常物，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100a移動(dòng)更為接近異常物，第一透鏡和第二透鏡1107a、1107b之間的距離被調(diào)節(jié)以使得光學(xué)組件1107能夠提供微觀的或第二工作距離，并且光調(diào)節(jié)部件1118a(其在一個(gè)實(shí)施例中是氣球)突出或展開(例如，通過使氣球充氣)，以使得從在第二照明模式中的照明器1108、1109照射的光射線被反射或重新引導(dǎo)至落在異常物上的多個(gè)偏斜的光射線。因此，在第二照明模式中，偏斜的光射線充分照亮異常物，以用于觀察和/或捕獲在第二工作距離處的異常物的放大圖像。

在一個(gè)實(shí)施例中，氣球的尺寸和/或氣球充氣量是這樣的：當(dāng)被充氣并因此展開時(shí)，氣球使得多焦光學(xué)組件1101能夠處于距離異常物一距離處，該距離大約匹配第二工作距離或焦距。

圖11C示出根據(jù)第二實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100b。在第二實(shí)施例中，多焦光學(xué)組件1101和關(guān)聯(lián)的照明器1108、1109與圖11A和11B的第一實(shí)施例的相似之處在于包括光調(diào)節(jié)部件1118a。附加地，在第二實(shí)施例中，第一和第二光調(diào)節(jié)部件1118b定位在第一和第二照明器1108和1109的光發(fā)射表面上，以使得由照明器1108、1109發(fā)射的光必然撞擊、并且穿透光調(diào)節(jié)部件1118b。

在各種實(shí)施例中，光調(diào)節(jié)組件1118b包括光漫射器，例如但不限于液晶透射屏幕、可移動(dòng)半透明和漫射膜、或量子阱漫射器。液晶透射屏幕或可移動(dòng)的半透明和漫射膜的實(shí)例包括聚合物分散的液晶膜，也稱為PDLC膜，其具有分散在透明聚合物基體內(nèi)的液晶材料的微滴。在膜的相反表面施加透明電極。在沒有電場(chǎng)的情況下，液晶微滴散射光，使得膜是半透明的。然而，在電極之間施加的電場(chǎng)使得液晶分子取向，以允許膜透光而不漫射，以使得膜變得透明。替代地，PDLC膜可以被配置以使得在沒有電場(chǎng)的情況下，液晶微滴透光而不漫射，以使得膜是透明的。然而，在電極之間施加的電場(chǎng)使得液晶分子取向，以漫射或散射光，以使得膜是半透明的。

在第一照明模式期間，當(dāng)醫(yī)生操控端頭區(qū)段1100b穿過體腔，其中，光學(xué)組件1101提供第一工作距離或焦距，光調(diào)節(jié)部件1118a縮回，并且部件1118b允許以低漫射或不漫射地使光通過。然而，在第二照明模式期間，當(dāng)醫(yī)生移動(dòng)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100b更靠近異常物以用于放大視圖或圖像捕獲時(shí)，其中，光學(xué)組件1101提供第二工作距離，光調(diào)節(jié)部件1118b允許以高散射或漫射通過光和/或光調(diào)節(jié)部件1118a處于展開配置以漫射光。有利地，散射或漫射的光導(dǎo)致多個(gè)偏斜的照射光射線，其對(duì)于在第二工作距離處的微觀圖像是期望的。

有利地，漫射光具有寬的照射角。根據(jù)一些實(shí)施例，漫射光的照射角接近180°。根據(jù)一些實(shí)施例，漫射光的照射角的范圍在120°至180°之間。圖13A顯示一圖示，其示出光漫射器(例如，當(dāng)沒有電場(chǎng)施加至光漫射器時(shí)的光調(diào)節(jié)部件1118b時(shí))的相對(duì)照度1305相對(duì)于放射角度1308在極坐標(biāo)中的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，光漫射器是PDLC膜，當(dāng)在其上施加電場(chǎng)時(shí)，其漫射或散射光，否則是透光的。如本說(shuō)明書先前所討論的，PDLC膜具有分散在透明聚合物基體內(nèi)的液晶材料的微滴。每個(gè)液晶微滴具有分開的液晶分子，其具有大約是光的波長(zhǎng)的通常為5-10μm的尺寸。電場(chǎng)的激發(fā)改變了光偏振以及光散射的狀況。因此，如圖13B所示，在向PDLC膜施加電場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)致光的相對(duì)照度1305’與先前的照度分布1305相比在更寬的放射角度1308上分布或散射。

圖11D示出根據(jù)第三實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100C，其和第二實(shí)施例(1100b)的相似之處在于端頭區(qū)段1100C包括兩類光調(diào)節(jié)部件1118a、1118b二者。圖11D具體地示出第二照明模式，此時(shí)，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100c移動(dòng)更為靠近異常物1122，該異常物位于體腔的內(nèi)壁1120處，其中，多焦光學(xué)組件1101被調(diào)節(jié)以提供第二工作距離。如圖所示，在第二照明模式中，在展開配置中的光調(diào)節(jié)部件1118a漫射地反射照明器1108、1109的光，并且光調(diào)節(jié)部件1118b還允許來(lái)自照明器1108、1109的光以高散射和漫射通過，以形成照明異常物1122的多個(gè)偏斜的光射線1130、1132。應(yīng)理解，在各種替代實(shí)施例中，當(dāng)兩種類型的光調(diào)節(jié)部件1118a、1118b設(shè)置在內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段中時(shí)，任何一種或兩種類型的光調(diào)節(jié)部件1118a、1118b可以被致動(dòng)和利用以照亮異常物，以用于微觀視覺化和成像。因此，根據(jù)各種實(shí)施例，光調(diào)節(jié)部件1118a、1118b被配置為調(diào)節(jié)、重定向、漫散射或反射光，以用于提供用于微觀成像的暗場(chǎng)照明。暗場(chǎng)照明通過提供特征在于相對(duì)于異常物呈銳角的偏斜的光射線的光來(lái)實(shí)現(xiàn)，以使得從異常物到多焦光學(xué)組件的光的直接反射是最小的。

圖11E和11F示出根據(jù)第四實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100d，其與第一實(shí)施例(1100a)相似，區(qū)別在于透鏡組件1107包括可互換的第一透鏡和第二透鏡1107a、1107b。因此，在第一照明模式期間，如圖11E所示，通過使第一透鏡1107a定位在光學(xué)路徑或透鏡組件1107的軸線中，使得多焦光學(xué)組件1101能夠提供第一工作距離或焦距，此時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a(例如，氣球)處于縮回配置中。然而，在第二照明模式期間，如圖11F所示，通過使第一透鏡1107a從光學(xué)路徑移出，并且將第二透鏡1107b插入光學(xué)路徑或軸線中，使得多焦光學(xué)組件1101能夠提供第二工作距離或焦距，此時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a處于展開配置中(例如，通過對(duì)氣球充氣)。

圖11G示出根據(jù)第五實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100e，其與第三實(shí)施例(1100c)相似，區(qū)別在于透鏡組件1107包括如圖11E和11F的實(shí)施例所示的可互換的第一透鏡和第二透鏡1107a、1107b。現(xiàn)在參考圖11G，在第一照明模式期間，通過使第一透鏡1107a定位在透鏡組件1107的光學(xué)路徑或軸線中，使得多焦光學(xué)組件1101能夠提供第一工作距離或焦距，同時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a(例如，氣球)處于縮回配置中，并且光調(diào)節(jié)部件1118b(例如，液晶透射屏幕)被啟用以允許光以低漫射或散射、或者不漫射或散射通過其中。然而，在第二照明模式期間，通過使第一透鏡1107a從光學(xué)路徑移出，并且將第二透鏡1107b插入光學(xué)路徑或軸線中，使得多焦光學(xué)組件1101能夠提供第二工作距離或焦距，同時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a處于展開配置中，和/或光調(diào)節(jié)部件1118b被啟用以允許光以高漫射或散射通過其中。

圖11H和11I示出了根據(jù)第六實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100f，其與第三實(shí)施例(1100c)相似，其區(qū)別在于端頭區(qū)段1100f包括第一和第二多焦光學(xué)組件1101、1101’(其一起稱為“復(fù)合多焦光學(xué)組件”)，其包括安裝在各自的集成電路板上的對(duì)應(yīng)的圖像傳感器1105、1105’，安裝在各自的圖像傳感器1105、1105’上的對(duì)應(yīng)的透鏡組件1107、1107’，以及一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的照明器(例如，照明器1108、1109)。第一透鏡組件1107使得光學(xué)組件1101能夠提供第一工作距離或焦距。第二透鏡組件1107’使得光學(xué)組件1101’能夠提供第二工作距離或焦距。現(xiàn)在參考圖11H，在第一照明模式中，啟用第一光學(xué)組件1101以提供第一工作距離或焦距，停用第二光學(xué)組件1101’，同時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a(例如，氣球)處于縮回配置中。然而，在第二照明模式期間，如圖11I所示，啟用第二光學(xué)組件1101’以提供第二工作距離或焦距，停用第一光學(xué)組件1101，同時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a處于展開配置中。

圖11J示出根據(jù)第七實(shí)施例的內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段1100g，其與第三實(shí)施例(1100)相似，區(qū)別在于端頭區(qū)段1100g包括與圖11H、11I的實(shí)施例相似的第一和第二光學(xué)組件1101、1101’(“復(fù)合光學(xué)組件”)?，F(xiàn)在參考圖11J，在第一照明模式期間，啟用第一光學(xué)組件1101以提供第一工作距離或焦距，停用第二光學(xué)組件1101’，同時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a(例如，氣球)處于縮回配置中，并且光調(diào)節(jié)部件1118b(例如，液晶透射屏幕)被啟用以允許光以低漫射或散射或不漫射或散射通過其中。然而，在第二照明模式期間，啟用第二光學(xué)組件1101’，停用第一光學(xué)組件1101，同時(shí)，光調(diào)節(jié)部件1118a處于展開配置中，和/或光調(diào)節(jié)部件1118b被啟用以允許光以高漫射或散射通過其中。

在各種實(shí)施例中，在第二照明模式期間，光調(diào)節(jié)部件1118a和/或1118b由醫(yī)生通過致動(dòng)內(nèi)窺鏡手柄上的至少一個(gè)按鈕或開關(guān)而人為激活，以觸發(fā)關(guān)聯(lián)的處理器，以使得內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段(1100e、1100g)在第一照明模式中工作。在另一實(shí)施例中，處理器被配置為自動(dòng)地使得內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段能夠在第二照明模式中工作。

在一些替代實(shí)施例中，照明器的照明強(qiáng)度是可調(diào)節(jié)的。根據(jù)一些實(shí)施例，至少一個(gè)照明器被切斷，同時(shí)其它照明器被接通。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段包括多個(gè)照明器，其定位在距離多焦光學(xué)組件的不同距離處。有利地，在第二照明模式中，定位為接近多焦光學(xué)組件的照明器被切斷，而同時(shí)，定位為相對(duì)遠(yuǎn)離多焦光學(xué)組件的照明器被接通，從而，從異常物到多焦光學(xué)組件的直接光反射降低。

圖12是示出根據(jù)各種實(shí)施例的一方法1200的多個(gè)示例性步驟的流程圖，該方法是使用多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡(例如，結(jié)腸鏡)的端頭區(qū)段獲得體腔(例如，結(jié)腸)內(nèi)的關(guān)注對(duì)象或區(qū)域的放大視圖的方法。關(guān)聯(lián)于內(nèi)窺鏡的處理器被配置為實(shí)現(xiàn)方法1200。

現(xiàn)在參考圖11A至圖11J和圖12，在步驟1210中，多焦、多相機(jī)內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段(例如，端頭區(qū)段1100a至1100g中的任一個(gè))被操控到患者結(jié)腸中。在各種實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段包括至少一個(gè)和多至三個(gè)的多焦光學(xué)組件。在各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)多焦光學(xué)組件被配置為前向、第一和/或第二側(cè)向光學(xué)組件。如圖11A至11J所示，至少一個(gè)多焦光學(xué)組件：(a)被配置為具有兩個(gè)透鏡，其二者被定位在所述至少一個(gè)光學(xué)組件的同一光學(xué)路徑或軸線中，以通過調(diào)節(jié)兩個(gè)透鏡之間的距離來(lái)提供第一或第二工作距離或焦距，(b)被配置為具有至少兩個(gè)透鏡，其可互換地移動(dòng)到所述至少一個(gè)光學(xué)的軸線或光學(xué)路徑中，以提供第一和第二工作距離或焦距，或(c)被配置為“復(fù)合光學(xué)組件”，其包括具有提供第一工作距離或焦距的第一透鏡(或多個(gè)透鏡)的第一光學(xué)組件，以及具有提供第二工作距離或焦距的第二透鏡(或多個(gè)透鏡)的第二光學(xué)組件。如在本說(shuō)明書前文討論的，第一工作距離或焦距關(guān)聯(lián)于所述至少一個(gè)多焦光學(xué)組件的第一操作模式，其中，操控內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段穿過結(jié)腸，以用于異常物、關(guān)注對(duì)象或區(qū)域的初始識(shí)別。第二工作距離或焦距關(guān)聯(lián)于所述至少一個(gè)多焦光學(xué)組件的第二操作模式，其中，觀察、分析、觀看和/或獲得所識(shí)別的異常物、關(guān)注區(qū)域或?qū)ο蟮姆糯髨D像。

另外，如圖11A至11J所示，至少一個(gè)多焦光學(xué)組件關(guān)聯(lián)于一個(gè)或多個(gè)照明器，并且還關(guān)聯(lián)于：(a)第一類光調(diào)節(jié)部件，例如部件1118a，其包括例如具有朗伯反射表面的可充氣氣球，其在第一照明模式中處于縮回配置中，并且當(dāng)其在第二照明模式中展開時(shí)，其漫射地散射至少一個(gè)或多個(gè)照明器的光，以使得從一個(gè)或多個(gè)照明器發(fā)射的光在朝向所識(shí)別的異常物、關(guān)注區(qū)域或?qū)ο蟮亩鄠€(gè)偏斜光學(xué)漫射地反射，和/或，(b)第二類光調(diào)節(jié)部件，例如，部件1118b，其包括光漫射器，其包括但不限于液晶透射屏幕、可動(dòng)半透明和漫射膜、或量子阱漫射器。在第一照明模式中，光調(diào)節(jié)部件允許光通過其中，不具有或具有相對(duì)低的漫射或散射；而在第二照明模式中，光調(diào)節(jié)部件允許光通過其中，具有相對(duì)高的漫射或散射，以使得從一個(gè)或多個(gè)照明器發(fā)射的光沿著朝向所識(shí)別的異常物、關(guān)注區(qū)域或?qū)ο蟮亩鄠€(gè)偏斜的光射線散射。

在一些實(shí)施例中，第一操作模式的特征在于，具有330°的光學(xué)組件視場(chǎng)(FOV)，以及4至100mm的第一工作距離；而第二操作模式的特征在于，具有30°至80°的FOV，具體是40°，以及1至4mm或3至6mm的第二工作距離。在各種實(shí)施例中，在第一操作模式期間，對(duì)于第一工作距離實(shí)現(xiàn)范圍在100x至6x的捕獲的異常物圖像的放大率，而在第二操作模式期間，對(duì)于第二工作距離實(shí)現(xiàn)范圍在250x至100x之間的可用放大率。

另外，在一些實(shí)施例中，第一照明模式的特征在于具有大于120°的、照明射線直接落在異常物上的照明場(chǎng)(FOI)(還被稱為照明亮場(chǎng))。在各種其它實(shí)施例中，在第一照明模式中，F(xiàn)OI的范圍在150°和170°之間。在一些實(shí)施例中，第二照明模式的特征在于具有范圍在140°和180°之間的、偏斜照明射線落在異常物上的FOI(還被稱為照明暗場(chǎng))。在一些實(shí)施例中，第二照明模式的特征在于具有范圍在110°至170°之間的FOI。

在步驟1210中，當(dāng)操控到患者結(jié)腸中時(shí)，所述至少一個(gè)光學(xué)組件處于第一操作模式，并且所關(guān)聯(lián)的至少一類光調(diào)節(jié)部件處于第一照明模式中，以識(shí)別異常物、關(guān)注區(qū)域或?qū)ο?例如，息肉)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一操作模式和第一照明模式是默認(rèn)啟用的，而在其它實(shí)施例中，醫(yī)生致動(dòng)內(nèi)窺鏡的手柄上的至少一個(gè)按鈕或開關(guān)，來(lái)觸發(fā)處理器以使得內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段在第一操作模式和第一照明模式中工作。在操控期間，由至少一個(gè)多焦光學(xué)組件獲得的結(jié)腸的圖像和/或視頻在至少一個(gè)關(guān)聯(lián)的屏幕上顯示。

在步驟1220中，內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段移動(dòng)更加靠近識(shí)別出的異常物(用于使用放大的觀察和成像的更靠近的微觀檢測(cè))，所述至少一個(gè)光學(xué)組件被切換或致動(dòng)到第二操作模式中，并且所關(guān)聯(lián)的至少一類光調(diào)節(jié)模式進(jìn)入第二照明模式中，以獲得異常物的放大圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，醫(yī)生致動(dòng)至少一個(gè)按鈕或開關(guān)，來(lái)觸發(fā)處理器使得內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段在第二操作模式和第二照明模式中工作。在另一實(shí)施例中，處理器被配置為自動(dòng)使得內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段在第二操作模式和第二照明模式中工作。在又一實(shí)施例中，一旦醫(yī)生通過致動(dòng)內(nèi)窺鏡手柄上的至少一個(gè)按鈕或開關(guān)而使得端頭區(qū)段處于第二工作模式中時(shí)，處理器被配置為使得內(nèi)窺鏡端頭區(qū)段自動(dòng)地在第二照明模式中工作。

在步驟1230中，當(dāng)使得至少一個(gè)多焦光學(xué)組件(其用于在步驟1210中優(yōu)選地識(shí)別異常物)及其關(guān)聯(lián)的至少一類光調(diào)節(jié)部件分別在第二操作模式和第二照明模式中工作時(shí)，當(dāng)放大圖像的放大率超過預(yù)定的百分比時(shí)，處理器停用其它光學(xué)組件和/或其它光學(xué)組件在對(duì)應(yīng)的屏幕上的顯示，并且還停用一個(gè)或多個(gè)照明器以及關(guān)聯(lián)于其它光學(xué)組件至少一類光調(diào)節(jié)部件(其可以是或不是多焦的，并且因此可以具有與或不具有關(guān)聯(lián)的光調(diào)節(jié)部件)。在一些實(shí)施例中，預(yù)定的放大率百分比大約30％或更多。

如果需要，可以將手術(shù)工具插入穿過內(nèi)窺鏡的工作通道，以便移除、處理和/或提取異常物或關(guān)注對(duì)象的試樣或其整體以用于活體組織檢查，同時(shí)觀察放大的圖像。

上述示例對(duì)于本說(shuō)明書的系統(tǒng)和方法的多種應(yīng)用僅是示例性的。盡管在此已經(jīng)描述了本發(fā)明的少數(shù)實(shí)施例，但應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思的情況下，本發(fā)明可以以多種其它具體形式實(shí)施。因此，這些示例和實(shí)施例被考慮為示例性的而非限制性的，并且本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)修改。