專利名稱：具有反饋控制系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡led光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供從外部光源通過內(nèi)窺鏡到手術(shù)部位的照明的固態(tài)系統(tǒng)。 該外部光源包括從外部源向內(nèi)窺鏡輸入提供光的光學(xué)纖維光纜。
背景技術(shù)：
在外科手術(shù)期間，在內(nèi)窺鏡檢查中使用光源來檢查身體內(nèi)的區(qū)域。通常，內(nèi)窺鏡包括配備有一組光纖的剛性或者柔性細(xì)長插入管，光纖從近側(cè)手柄通過內(nèi)窺鏡本體延伸到其遠(yuǎn)側(cè)觀察頂端。外部光源經(jīng)由附接到內(nèi)窺鏡的一側(cè)上的支柱的纜線向光纖提供光。在一些實(shí)施例中，該內(nèi)窺鏡包括用于向監(jiān)視器提供圖像以由外科醫(yī)生觀察的成像裝置?，F(xiàn)有技術(shù)圖1和2取自公開了一種固態(tài)光源的美國專利號(hào)6921920。如在圖1中所示意地，用于提供照明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10能夠包括固態(tài)光源12、視頻監(jiān)視器14、照相機(jī)16 和內(nèi)窺鏡18。光源12產(chǎn)生經(jīng)由光導(dǎo)沈而被傳送到內(nèi)窺鏡18的遠(yuǎn)端22的白光。光導(dǎo)沈包括多根纖維并且被連接在光源12的輸出連接器觀和內(nèi)窺鏡18的光支柱(light post) 30之間。白光照明在內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端22處的工作區(qū)域?qū)Α１贿B接到內(nèi)窺鏡的手柄32的攝影機(jī)16產(chǎn)生代表用于在視頻監(jiān)視器14上顯示的在工作區(qū)域M處的圖像的視頻信號(hào)。圖2示出用于圖1的已知布置的特殊光源12的概圖。圖2的光源12包括光學(xué)系統(tǒng)；34和被用于準(zhǔn)直來自相應(yīng)的LED陣列38的光的透鏡陣列36。聚焦透鏡40然后將光聚焦到光導(dǎo)52上。LED陣列38被以圓形2維陣列布置。相應(yīng)的透鏡陣列36位于LED陣列38前面從而每一個(gè)半導(dǎo)體光源42均沿著相應(yīng)的透鏡46的光軸44定位。透鏡46準(zhǔn)直由它們的相應(yīng)的LED 42發(fā)射的光。透鏡46可以代表單一透鏡例如單或者雙非球面復(fù)合透鏡、輻射指數(shù)(radiant index)式透鏡或者每一種透鏡的組合。其它布置具有通過粘附、熔合等而作為LED陣列的一部分實(shí)現(xiàn)的透鏡陣列。一些布置具有矩形形狀的LED和透鏡陣列。透鏡40的焦距和透鏡46的直徑被選擇為大約幾毫米。實(shí)際數(shù)值是基于確定透鏡 46的視場的LED發(fā)射表面48的尺寸而選擇的。來自透鏡陣列36的準(zhǔn)直光行進(jìn)到聚焦透鏡40。聚焦透鏡40將每一個(gè)LED發(fā)光表面48的圖像投射到光導(dǎo)42的進(jìn)入面50上。圖像被放大從而尺寸近似等于光導(dǎo)42的進(jìn)入面50的尺寸。光導(dǎo)42將光輸送到內(nèi)窺鏡。光通過內(nèi)窺鏡以照明手術(shù)部位。照相機(jī)16提供手術(shù)部位的圖像以在視頻監(jiān)視器14上顯示。上述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和其它內(nèi)窺鏡照明系統(tǒng)的關(guān)注方面是熱量從光源通過光導(dǎo)沈到鏡的遠(yuǎn)端處的金屬結(jié)合部的轉(zhuǎn)移。在一些情形中，在鏡的遠(yuǎn)端處的溫度能夠高達(dá)70°C。如果外科醫(yī)生從患者體內(nèi)移除內(nèi)窺鏡并且將內(nèi)窺鏡置于他們的身體上，則患者皮膚的灼燒可能發(fā)生。此外，當(dāng)內(nèi)窺鏡被置放在使用者身體內(nèi)部時(shí)，存在金屬遠(yuǎn)側(cè)頂端將損傷患者組織的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有多個(gè)固態(tài)光源的設(shè)備，該固態(tài)光源在最小電壓或者功率水平下操作同時(shí)提供必要數(shù)量的光。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是感測通過內(nèi)窺鏡施加到手術(shù)部位的光的顏色。根據(jù)感測的顏色數(shù)值，控制到各個(gè)發(fā)光二極管或者二極管陣列的功率以平衡光的顏色從而產(chǎn)生白光。 以此方式，與不具有顏色平衡反饋的光源相比，在接收來自光源的反射光的照相機(jī)中的白色平衡不是那么必要的。本發(fā)明的另一實(shí)施例當(dāng)光學(xué)纖維纜線的遠(yuǎn)端被從內(nèi)窺鏡斷開時(shí)自動(dòng)地停止向光源提供功率。


圖1是已知內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的繪圖。圖2是用于圖1的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)。圖3是本發(fā)明的第一光源實(shí)施例的框圖。圖4是針對(duì)光源的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)裝置。圖5是光源的另一實(shí)施例的光學(xué)裝置。圖6是包括與內(nèi)窺鏡照相機(jī)組合的光源的另一實(shí)施例的框圖。圖7是在圖6中的光源的框圖。圖8是在圖6中的內(nèi)窺鏡照相機(jī)的框圖。圖9是具有用于確定纜線是否被連接到內(nèi)窺鏡的光學(xué)纖維纜線存在傳感器的光源的框圖。僅僅為了方便和參考起見，將在以下說明中使用特定的術(shù)語，并且該特定的術(shù)語將不是限制性的。例如，單詞“向上”、“向下”、“向右”和“向左”將指的是在對(duì)其進(jìn)行參考的圖中的方向。單詞“向內(nèi)”和“向外”將指的是分別地朝向和遠(yuǎn)離布置及其指定部分的幾何中心的方向。所述術(shù)語將包括具體地述及的單詞、其派生詞和具有類似含義的單詞。
具體實(shí)施例方式圖3是包括向固態(tài)發(fā)光裝置例如發(fā)光二極管66a、66b、66c提供多個(gè)功率輸出64a、 64b,64c的電源單元62的光源60的框圖。發(fā)光二極管66a-66c向?qū)⒃谙旅娓釉敿?xì)地描述的光學(xué)裝置68提供光。光學(xué)裝置68提供準(zhǔn)直光輸出70到并且在中空光傳送桿72內(nèi)。 光輸出70意圖是白光。在光傳送桿72的遠(yuǎn)端處，光學(xué)纖維74被定向成接收光輸出70的細(xì)微部分。光學(xué)纖維74向被置放在光源外罩中的顏色傳感器76提供在其中接收的光。顏色傳感器76向顏色平衡電路80提供顏色輸出信號(hào)78。顏色平衡電路向電源單元62提供顏色平衡輸出信號(hào)82a、82b、82c。電源單元62包括向LED或者LED陣列66a_66c供應(yīng)功率的各個(gè)功率輸出電路 63a-63c。
在操作中，在圖3中示意的光源實(shí)施例向光傳送桿72提供光輸出70，光傳送桿72 由光學(xué)纖維纜線接收，光學(xué)纖維纜線向內(nèi)窺鏡提供光輸出。除了用于內(nèi)窺鏡的光輸出70，被置放在桿72的遠(yuǎn)端處的邊緣處的光學(xué)纖維74接收光輸出72的小部分并且向顏色傳感器76提供光。顏色傳感器76感測光的性質(zhì)并且確定如果有的話什么顏色在光輸出70內(nèi)是支配性的。例如，如果在光輸出70中提供了充裕的紅光，則這種狀況將改變?cè)谄渖戏瓷涔廨敵龅奈矬w的圖像的膚色或者顏色。因此，顏色傳感器76從光學(xué)纖維74接收光并且確定光學(xué)纖維74中的顏色的強(qiáng)度。然后，顏色傳感器76 提供對(duì)應(yīng)于來自LED或者固態(tài)發(fā)光元件66的組合光的顏色輸出信號(hào)78。顏色平衡電路80從顏色傳感器76接收顏色輸出信號(hào)78并且確定如果有的話有色發(fā)光二極管66a-66c中的哪一個(gè)需要向光學(xué)纖維68輸出更多或者更少的光。顏色平衡電路80然后向電源單元62提供顏色平衡輸出信號(hào)82a、82b、82c。功率輸出電路63a_63c 基于顏色平衡輸出信號(hào)82各自地控制發(fā)光二極管66a-66c以根據(jù)一個(gè)實(shí)施例獲得平衡的白光輸出70。然而，在一些情形中，白光輸出可能不是用于觀察操作區(qū)的、最理想的光顏色。 因此，顏色平衡電路80操作以控制發(fā)光元件提供預(yù)定的所期顏色。總之，在光源外罩內(nèi)包含的、圖3所示的光源布置操作以與提供經(jīng)過處理并且通過光傳送桿72輸出的光的、各種各樣的個(gè)體發(fā)光二極管66a-66c的狀況或者性質(zhì)無關(guān)地提供預(yù)定顏色的光輸出70。光學(xué)裝置
圖4示意被設(shè)置在光源60內(nèi)的光學(xué)裝置68的一個(gè)實(shí)施例。圖4實(shí)施例分別地包括紅色、綠色和藍(lán)色LED 66a-66c。光學(xué)裝置68包括用于包含由分別的LED 66a-66c提供的光的多個(gè)壁。光學(xué)裝置68包括被置放在綠色LED 66b下面以反射綠光的反射器或者反射鏡88。 反射器88被以大致45度角度定向以如在圖4中所示意地沿著基本橫向的水平方向反射綠光。綠光被朝向允許綠光通過那里的第一二向色帶通濾波器90反射。在圖4中，紅色LED 66a提供被向下地引導(dǎo)并且通過第二斜向高通二向色濾波器 92的紅光。二向色濾波器90和92是帶有二向色涂層的玻璃濾波器。在通過二向色濾波器 92之后，紅光前進(jìn)到第一帶通濾波器90并且被從那里橫向地并且基本與通過濾波器90的綠光對(duì)準(zhǔn)地反射。因此，紅光和綠光沿著相同的光學(xué)路徑行進(jìn)。藍(lán)色LED 66c沿著橫向于來自紅色LED 66a的光的方向的路徑提供光。藍(lán)光沿著與紅光相同的方向并且沿著與其相同的路徑從高通二向色濾波器92的表面向下地反射。 藍(lán)光然后連同紅光一起地橫向地并且沿著與綠光基本相同的方向從帶通二向色濾波器90 的表面反射。組合的紅、藍(lán)和綠光通過使得組合光的光路變窄的聚焦透鏡94并且然后通過準(zhǔn)直透鏡96從而進(jìn)入光傳送桿72中。光傳送桿72能夠是適合于連接到光學(xué)纖維纜線100的近端98的玻璃桿。因此， 光學(xué)裝置68組合多種顏色以獲得用于轉(zhuǎn)移到光學(xué)纖維纜線100的白光輸出70。在一些實(shí)施例中，光學(xué)纖維纜線100包括沿著其長度延伸的多根光纖。圖5是不同于圖4所示的實(shí)施例的光學(xué)裝置68的另一實(shí)施例。在圖5中，LED 66a-66c全部橫向于光學(xué)裝置68的光學(xué)輸出路徑定位。
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紅色LED 66a提供被斜向反射器或者反射鏡88橫向地反射的光。紅光沿著光學(xué)路徑行進(jìn)并且經(jīng)過斜向高通濾波器104。綠色LED 66b沿著平行向下的路徑提供被高通二向色濾波器104橫向地反射的光。二向色濾波器104被以大致45°角度定向從而紅光和綠光組合并且沿著基本相同的光學(xué)路徑行進(jìn)。藍(lán)色LED 66c也沿著向下方向輸出被斜向高通二向色濾波器106橫向地反射的光。二向色濾波器106允許紅光和綠光沿著與藍(lán)光相同的光學(xué)路徑通過那里。紅、藍(lán)和綠光被沿著單一光學(xué)路徑組合并且行進(jìn)到聚焦透鏡94。聚焦透鏡94聚焦組合光并且將光引導(dǎo)到準(zhǔn)直透鏡96。準(zhǔn)直透鏡96沿著用于進(jìn)入接收桿72中的筆直方向定向光。如以上討論地，接收桿72將光轉(zhuǎn)移到光學(xué)纖維纜線100的近端98。光學(xué)纖維纜線 100的近端98插入包含光傳送桿72的光源外罩中。桿72被如此定向，使其遠(yuǎn)端通過外罩壁打開以接收光纖纜線100的近端98。由來自照相機(jī)的輸入控制的光源
圖6的框圖示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中光源60由來自照相機(jī)110的反饋信號(hào)控制。光學(xué)纖維纜線100的近端98如以上討論地連接到光源60，并且光學(xué)纖維纜線的遠(yuǎn)端連接到內(nèi)窺鏡112的光接收端口。內(nèi)窺鏡在其中具有光學(xué)路徑以從其遠(yuǎn)端114向外投射在端口處接收的白光輸出。反射圖像然后被提供給被置放在內(nèi)窺鏡112的近端處的照相機(jī)110 的圖像傳感器116。如將在下面更加詳細(xì)討論地，照相機(jī)110輸出顏色平衡信號(hào)118和快門速度信號(hào) 120之一或兩者。顏色信號(hào)118和快門速度信號(hào)120作為控制信號(hào)而被提供給光源60。在圖6中，由照相機(jī)110接收的圖像還作為圖像輸出122提供并且在視頻監(jiān)視器IM上顯示。為了示出用于向光源60提供信號(hào)118、120的處理細(xì)節(jié)而提供了在圖7中示意的照相機(jī)110的框圖。該圖表并非意圖代表照相機(jī)110或者照相機(jī)的結(jié)構(gòu)元件的詳細(xì)操作。 因此，可以作為由單一處理器執(zhí)行的操作提供圖7的框圖所示的各種單元122、130、134、 140。照相機(jī)110意圖是一種具有例如60幀每秒成像速率并且具有為分別的幀調(diào)節(jié)快門速度的能力的高清晰度數(shù)字照相機(jī)。圖7所示的圖像傳感器116從手術(shù)部位感測圖像并且向照相機(jī)110的處理單元 130、132、134提供感測的圖像信號(hào)128。顏色感測元件130接收?qǐng)D像信號(hào)1 并且確定圖像的白色平衡以及如果有的話什么顏色從通常是白光的、所期預(yù)定顏色的光輸出中減損。顏色感測元件130然后輸出包含測得顏色信息的顏色平衡信號(hào)118。圖像處理單元132還接收?qǐng)D像信號(hào)128并且向視頻監(jiān)視器IM提供圖像輸出122 從而以標(biāo)準(zhǔn)方式在其上顯示。光強(qiáng)感測單元134也接收?qǐng)D像信號(hào)128。光強(qiáng)感測單元134確定圖像的亮度和因此確定圖像傳感器116需要的快門速度。光強(qiáng)感測單元134向快門脈沖寬度發(fā)生器140提供強(qiáng)度反饋信號(hào)136。快門脈沖寬度發(fā)生器140向圖像傳感器116提供快門速度信號(hào)120以控制其快門速度。當(dāng)更多的光需要被感測，經(jīng)過一段時(shí)間(打開時(shí)間長度(length of time open))，快門速度增加，并且當(dāng)亮光圖像被輸入到圖像傳感器116，經(jīng)過一段時(shí)間，快門速度降低。通常在數(shù)字?jǐn)z影機(jī)中提供了這個(gè)亮度控制操作。光源
在圖8的框圖中示意的光源60如下地與從照相機(jī)110 (在圖7中示意)接收的輸入信號(hào)118、120相配合。來自照相機(jī)110的顏色平衡信號(hào)118由光源60的顏色平衡電路148 接收。來自照相機(jī)的快門速度信號(hào)120由光源60的脈沖寬度發(fā)生器150接收。脈沖寬度發(fā)生器150向光源功率單元152提供輸出信號(hào)151。光源功率單元152也從顏色平衡電路 148接收多個(gè)顏色平衡輸出156a-156c。光源功率單元152包括接收分別的顏色平衡輸出156a_156c的各個(gè)電源輸出電路 160a、160b、160c并且包括來自脈沖寬度發(fā)生器150的脈沖寬度發(fā)生器輸出151。電源輸出電路160a-160c連接到以在上面關(guān)于圖3-5描述的方式向光學(xué)裝置68 提供光的、分別的LED 66a-66c。如在圖3中所示，光學(xué)裝置向光學(xué)纖維纜線100提供光輸出70。在操作中，如以上討論地，照相機(jī)110確定顏色平衡信號(hào)118并且確定快門速度信號(hào)120。信號(hào)118、120被提供給光源60。如關(guān)于圖3描述地，顏色平衡信號(hào)118被顏色平衡電路148處理以向電源電路 160a-160c提供顏色平衡輸出156a_156c，從而產(chǎn)生預(yù)定顏色的光輸出。顏色調(diào)節(jié)計(jì)及 (account for)任何所需的、由LED 66a-66c提供的光的各個(gè)顏色的強(qiáng)度改變。調(diào)制
在圖8中示意的光學(xué)裝置68的光輸出70根據(jù)照相機(jī)的圖像傳感器116的快門速度得以調(diào)制。因此，LED 66a-66c得以調(diào)制以周期性地提供光輸出70。在操作中，快門速度信號(hào)120由光源60的脈沖寬度發(fā)生器150接收。脈沖寬度發(fā)生器150提供具有一定寬度以控制在照相機(jī)110的圖像傳感器操作的每一幀期間LED 66a-66c輸出光的時(shí)間數(shù)量的脈沖151。例如，如果照相機(jī)110要求較慢的快門速度，則光源功率單元152必須在較長的時(shí)間周期向LED 66a-66c輸出光。因此，反饋布置得以平衡從而光源的光輸出70使得圖像傳感器116能夠以預(yù)定快門速度或者在預(yù)定的、所期快門速度范圍內(nèi)操作。LED 66a-66c必須與照相機(jī)快門速度同步地脈動(dòng)以在使用較少的功率時(shí)提供足夠的光輸出70。在一些實(shí)施例中，預(yù)定的快門速度范圍被選擇為最小化來自光源60的光輸出70 的強(qiáng)度或者時(shí)間周期。在為照相機(jī)110維持所期圖像輸出122時(shí)為光輸出70最小化時(shí)間長度減少了通過使得光從光源60通過那里而在內(nèi)窺鏡112的遠(yuǎn)端114處產(chǎn)生的熱量。此外， 最小化光輸出70的強(qiáng)度也減少了由光在內(nèi)窺鏡112的遠(yuǎn)端114處產(chǎn)生的熱量數(shù)量。因此， 在帶有反饋控制的這個(gè)布置中，圖像傳感器116優(yōu)選地以可接受的最快快門速度操作從而減少提供給圖像傳感器116的光的強(qiáng)度和/或調(diào)制周期。在一些實(shí)施例中，僅僅具有預(yù)定脈沖寬度的快門速度信號(hào)120被提供給光源60以調(diào)制光輸出70。在一些實(shí)施例中，僅僅顏色平衡信號(hào)118被提供給光源60以控制來自LED 66a-66c中的每一個(gè)的光輸出。最后，在另一實(shí)施例(未示出)中，光強(qiáng)反饋信號(hào)136被提供給光源60以僅僅控制從那里發(fā)射的光的強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)補(bǔ)償在手術(shù)部位處器官或者組織距圖像傳感器116的目標(biāo)距離。例如，目標(biāo)距圖像傳感器116的距離越大，則光輸出70為最佳觀察提供的強(qiáng)度越大。 可替代方案
雖然圖3-8的實(shí)施例將LED 66示出為由紅色LED 66a、綠色LED 66b和藍(lán)色LED 66c 限定的三個(gè)LED，但是構(gòu)想了其它的實(shí)施例。首先，并非個(gè)體LED，每一個(gè)LED均可以由LED 的陣列或者其它固態(tài)裝置限定。 其它的實(shí)施例可以包括青色、洋紅色和琥珀色LED。此外，構(gòu)想了紅色、綠色、藍(lán)色、 青色、洋紅色和琥珀色LED中的一個(gè)或者多個(gè)的任何組合。在一些實(shí)施例中，光輸出可以由白色LED或者白色和紅色LED的組合產(chǎn)生。最后，在又一個(gè)實(shí)施例中，利用黃磷涂覆的藍(lán)色 LED產(chǎn)生白光輸出70。在一些實(shí)施例中，光源60的光傳送桿72具有用于耦接到也具有矩形形狀的光學(xué)纖維纜線100的近端98的矩形形狀。這種布置在光傳送桿72和光學(xué)纖維纜線100之間提供了更加高效的光傳輸路徑，因?yàn)楣庠?0的LED幾何形狀是矩形的。自動(dòng)光源切斷
本發(fā)明的圖9實(shí)施例包括用于探測光學(xué)纖維纜線100的遠(yuǎn)端何時(shí)被從內(nèi)窺鏡112的端口拆離的布置。當(dāng)光學(xué)纖維纜線100的遠(yuǎn)端被拆離時(shí)，光源60自動(dòng)地關(guān)閉以最小化由光源 60輸出的光和熱能的數(shù)量，并且因此最小化沿著光學(xué)纖維纜線100并且通過內(nèi)窺鏡112提供到其遠(yuǎn)端114的光/熱的數(shù)量。內(nèi)窺鏡112的遠(yuǎn)端114可以具有能夠變得過熱的金屬結(jié)構(gòu)或者元件。在圖9中示意的光源60包括用于確定光學(xué)纖維纜線100的遠(yuǎn)端何時(shí)被從內(nèi)窺鏡 112拆離的光學(xué)纖維纜線斷開探測單元170。纜線斷開探測單元170包括激光輸出二極管 174和光電二極管傳感器176。激光器驅(qū)動(dòng)器和計(jì)時(shí)電路178向激光二極管174周期性地提供激光二極管驅(qū)動(dòng)輸出180。在激光二極管174輸出激光脈沖或者信號(hào)之后，激光脈沖被二向色濾波器179反射并且通過聚焦透鏡94和準(zhǔn)直透鏡96到達(dá)光學(xué)纖維纜線100。激光沿著光學(xué)纖維纜線100傳送到其遠(yuǎn)端。如果光學(xué)纖維纜線100的遠(yuǎn)端未被連接到內(nèi)窺鏡 112，則激光脈沖在打開的遠(yuǎn)端處反射并且通過光學(xué)纖維纜線100、透鏡94、96返回并且從二向色濾波器179反射開。激光脈沖然后被光電二極管傳感器176探測，該光電二極管傳感器176向激光器驅(qū)動(dòng)器和計(jì)時(shí)電路178提供激光脈沖反射信號(hào)182。激光器驅(qū)動(dòng)器和計(jì)時(shí)電路178確定使得激光脈沖返回探測單元170的時(shí)間長度并且然后向控制器188提供計(jì)時(shí)輸出數(shù)值186。控制器188利用光學(xué)纖維纜線100的物理長度而被編程并且比較計(jì)時(shí)輸出數(shù)值 186的時(shí)間長度與對(duì)應(yīng)于光學(xué)纖維纜線100的已知長度的時(shí)間數(shù)值范圍。如果時(shí)間長度信號(hào)數(shù)值是在用于預(yù)期反射時(shí)間的預(yù)定范圍內(nèi)，則控制器188向電源62輸出斷開或者功率關(guān)閉信號(hào)190，該信號(hào)190關(guān)閉電源從而無功率輸出64被提供給LED 66。因此，在光學(xué)纖維纜線100從內(nèi)窺鏡112斷開時(shí)，光和熱不再被光源60輸出或者被傳送到內(nèi)窺鏡。雖然為了示意性的意圖詳細(xì)公開了本發(fā)明的、具體的優(yōu)選實(shí)施例，但是將會(huì)認(rèn)識(shí)到，所公開的設(shè)備的變化或者修改，包括部件的重新布置，落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于向內(nèi)窺鏡提供光的外部內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)，所述內(nèi)窺鏡能夠在遠(yuǎn)端處輸出光以照明操作區(qū)，所述內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)包括外罩；被置放在所述外罩中的多個(gè)LED ；被置放在所述外罩中以從所述LED接收光的多個(gè)二向色濾波器元件；被置放在所述外罩中以從所述二向色濾波器元件接收光的光準(zhǔn)直和混合裝置；用于將光學(xué)纖維纜線連接到所述光準(zhǔn)直和混合裝置的接口；用于從光路中的照明感測顏色數(shù)值的顏色傳感器；和被置放在所述外罩中以從所述顏色傳感器接收顏色數(shù)值并且比較所述顏色數(shù)值與預(yù)定顏色數(shù)值的控制器，其中所述控制器能夠改變功率信號(hào)以控制所述多個(gè)LED中的至少一個(gè)輸出的光強(qiáng)，從而所述顏色傳感器感測的顏色數(shù)值對(duì)應(yīng)于預(yù)定顏色的光輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，其中所述LED包括紅色、綠色和藍(lán)色LED中的至少各一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，其中所述LED包括紅色、綠色、藍(lán)色、青色、洋紅色和琥珀色LED中的至少兩種顏色。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，其中所述LED包括白色和紅色LED的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，其中所述纖維光纜包括多根光纖，并且所述光纖之一向所述顏色傳感器提供光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，其中所述顏色傳感器位于所述接口內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，包括用于從所述LED朝向所述接口的近端反射光的二向色涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)窺鏡光源，其中所述顏色傳感器構(gòu)成內(nèi)窺鏡照相機(jī)的圖像傳感器。
9.一種用于同步內(nèi)窺鏡光源的照明操作和連接內(nèi)窺鏡的照相機(jī)的成像操作的方法， 包括以下步驟從內(nèi)窺鏡光源沿著光纜向內(nèi)窺鏡輸出照明以照明手術(shù)部位；在被緊固到所述內(nèi)窺鏡的近端的照相機(jī)的照相機(jī)成像裝置處感測所述手術(shù)部位的圖像，所述照相機(jī)包括用于提供對(duì)應(yīng)于所述照相機(jī)的快門打開時(shí)間的輸出脈沖的照相機(jī)控制單元；確定由所述照相機(jī)成像裝置接收的光的數(shù)量并且為具有所期光特性的圖像提供快門控制結(jié)果；向照明控制器提供所述快門控制結(jié)果；和根據(jù)所述快門結(jié)果并且根據(jù)以前的調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，控制從電源到所述內(nèi)窺鏡光源的調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，從而所述內(nèi)窺鏡光源和所述照相機(jī)成像裝置得以同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，包括在視頻監(jiān)視器上連續(xù)地顯示圖像的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中從內(nèi)窺鏡光源輸出照明的步驟包括驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管；通過二向色濾波器傳遞所述二極管發(fā)射的光；準(zhǔn)直所述二極管發(fā)射的光；和在所述光纜的近端處收集所述二極管發(fā)射的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括以下步驟利用所述圖像傳感器確定來自所述內(nèi)窺鏡光源的光的強(qiáng)度并且控制來自所述發(fā)光二極管的光輸出的強(qiáng)度。
13.一種用于向內(nèi)窺鏡提供光的外部內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)，所述內(nèi)窺鏡能夠在遠(yuǎn)端處輸出光以照明操作區(qū)，所述內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)包括外罩；被置放在所述外罩中的多個(gè)LED ；被置放在所述外罩中以向纖維光纜提供準(zhǔn)直光束的光準(zhǔn)直和混合裝置； 被置放在所述外罩中以將激光脈沖施加到所述纖維光纜中的激光器； 用于當(dāng)所述光纜被從內(nèi)窺鏡拆離時(shí)探測所述激光脈沖從所述纖維光纜的遠(yuǎn)端的反射以確定所述纖維光纜的距離的光電傳感器，其中所述激光從被附接到所述內(nèi)窺鏡的所述纖維光纜的反射是由所述光電傳感器感測到的較長距離確定的；和用于比較所述光電傳感器探測的距離與對(duì)應(yīng)于所述纖維光纜的長度的距離的控制器， 其中當(dāng)測得距離和長度基本相同時(shí)，所述控制器中斷到所述多個(gè)LED的功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的外部內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)，其中所述纖維光纜的距離是由所述激光脈沖經(jīng)過所述纖維光纜的距離并且返回所述光電傳感器的時(shí)間周期確定的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的外部內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)，其中所述距離是通過時(shí)域反射測量方法確定的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的外部內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)，其中所述控制器能夠改變功率信號(hào)以控制所述多個(gè)LED中的至少一個(gè)輸出的光強(qiáng)。
17.一種被連接到內(nèi)窺鏡從而以與被連接到內(nèi)窺鏡的照相機(jī)系統(tǒng)同步化操作的方式操作的內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)，包括用于通過光纜向內(nèi)窺鏡提供照明以照明手術(shù)部位的內(nèi)窺鏡光源； 用于感測在所述手術(shù)部位處的圖像的照相機(jī)成像裝置，所述照相機(jī)成像裝置被緊固到所述內(nèi)窺鏡的近端，所述照相機(jī)系統(tǒng)包括用于提供對(duì)應(yīng)于所述照相機(jī)的快門打開時(shí)間的輸出脈沖的照相機(jī)控制單元；照相機(jī)控制單元，用于確定由所述成像裝置接收的光的數(shù)量并且在手術(shù)部位處提供用于接收亮光的快速快門打開時(shí)間并且提供用于接收暗光的、較慢的快門打開時(shí)間，其中所述快門打開時(shí)間產(chǎn)生具有所期光特性的圖像；用于從所述照明控制器接收快門打開時(shí)間結(jié)果和快門速度的控制器；和調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出布置，用于根據(jù)所述快門結(jié)果和以前的調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出而控制向所述內(nèi)窺鏡光源的功率供應(yīng)，從而所述內(nèi)窺鏡光源和所述照相機(jī)成像裝置得以同步。
全文摘要
一種外部內(nèi)窺鏡光源系統(tǒng)包括用于向內(nèi)窺鏡提供光輸出的發(fā)光二極管。光被提供給光學(xué)纖維纜線以傳送到內(nèi)窺鏡。光學(xué)纖維接收光輸出的一部分并且將輸出提供給顏色傳感器以感測顏色數(shù)值。顏色數(shù)值被提供給調(diào)節(jié)到各種LED的功率以提供白光輸出的控制器。替代光源中的顏色傳感器，光源能夠從為內(nèi)窺鏡提供的攝影機(jī)接收白色平衡信號(hào)。白色平衡信號(hào)改變來自每一個(gè)LED的光輸出的強(qiáng)度以獲得白光輸出。照相機(jī)還向光源提供照相機(jī)圖像傳感器的快門速度?？扉T速度被用于僅當(dāng)照相機(jī)快門打開時(shí)才脈動(dòng)或者調(diào)制光輸出。通過調(diào)制光源輸出的光，光源產(chǎn)生的熱的數(shù)量得以最小化。
文檔編號(hào)A61B1/05GK102215736SQ200980145842
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者H. 費(fèi)恩戈德 B., S. 惠 S., 納姆巴卡姆 V. 申請(qǐng)人:斯特賴克公司