專利名稱：醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路。
背景技術：
目前醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭放大倍數(shù)及焦距調節(jié)均需要通過醫(yī)生手動或腳踏控制進行微調。在手術過程中，醫(yī)生佩戴 視頻眼鏡去觀察病人需手術部位的具體情況，在醫(yī)生選擇觀察角度的時候，視頻眼鏡并不能自動識別出醫(yī)生位置的變化，此時，需要調節(jié)視頻眼鏡的鏡頭放大倍數(shù)或焦距來觀察手術部位，若進行手動調節(jié)會影響醫(yī)生進行手術操作，而腳踏控制微調只能進行微調，并且難以進行精確調節(jié)，效率較低。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提出ー種醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其能解決醫(yī)生在進行手術操作時，因需要手動或腳踏控制鏡頭的放大倍數(shù)及焦距調節(jié)，而影響手術過程的問題。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其包括以下電路模塊一腳踏開關模塊，用于輸出第一開關信號及第ニ開關信號至控制模塊；一內置在視頻眼鏡中的轉動檢測模塊，用于接收醫(yī)生頭部轉動時所產生的轉動信號，并將轉動信號輸出至控制模塊；ー控制模塊，當接收到第一開關信號，根據(jù)轉動信號對放大倍數(shù)調節(jié)模塊發(fā)出第ー控制信號；當接收到第二開關信號，根據(jù)轉動信號對焦距調節(jié)模塊發(fā)出第二控制信號；ー放大倍數(shù)調節(jié)模塊，根據(jù)第一控制信號對鏡頭的放大倍數(shù)馬達輸出正電壓或負電壓；一焦距調節(jié)模塊，根據(jù)第二控制信號對鏡頭的焦距馬達輸出正電壓或負電壓。本發(fā)明具有如下有益效果在手術過程中，醫(yī)生在需要調節(jié)鏡頭放大倍數(shù)或焦距時，只需通過腳踏開關選擇需要調節(jié)的功能，然后輕微的轉到頭部，即可實現(xiàn)對鏡頭的放大倍數(shù)或焦距進行實時調節(jié)，提高了手術效率，并降低了手術風險。


圖I為本發(fā)明較佳實施例的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路的原理方框圖；圖2為本發(fā)明較佳實施例的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路的結構示意圖；圖3為圖2的A區(qū)域放大圖；圖4為圖2的B區(qū)域放大圖。
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式
，對本發(fā)明做進ー步描述，以便于更清楚的理解本發(fā)明所要求保護的技術思想。如圖I所示，ー種醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其包括以下電路模塊一腳踏開關模塊，用于輸出第一開關信號及第ニ開關信號至控制模塊；一內置在視頻眼鏡中的轉動檢測模塊，用于接收醫(yī)生頭部轉動時所產生的轉動信號，并將轉動信號輸出至控制模塊；
ー控制模塊，當接收到第一開關信號，根據(jù)轉動信號對放大倍數(shù)調節(jié)模塊發(fā)出第ー控制信號；當接收到第二開關信號，根據(jù)轉動信號對焦距調節(jié)模塊發(fā)出第二控制信號；ー放大倍數(shù)調節(jié)模塊，根據(jù)第一控制信號對鏡頭的放大倍數(shù)馬達輸出正電壓或負電壓；一焦距調節(jié)模塊，根據(jù)第二控制信號對鏡頭的焦距馬達輸出正電壓或負電壓。如圖2至圖4所示，圖I的電路模塊可由下述具體的電路結構實現(xiàn)。所述控制模塊為一 MCU U1，本發(fā)明的MCU Ul的芯片型號可采用SM32F103RBT6。所述腳踏開關模塊包括ー開關SWl、ー開關SW2 ;開關SWl與MCU Ul的第一輸入端PAO連接，開關SW2與MCU Ul的第二輸入端PAl連接。所述轉動檢測模塊包括一加速度傳感器U2，加速度傳感器U2與MCU Ul的第三輸入端連接，MCU Ul的第三輸入端具體包括輸入端PA2、輸入端PA3、輸入端PA4、輸入端PA8，本發(fā)明的加速度傳感器U2的芯片型號可采用mma7260，其多個輸出端對應連接MCU Ul的第三輸入端。mma7260為三軸加速度傳感器，將mma7260置于視頻眼鏡中可得到人體進行的動作，通過MCU Ul中對采集信號進行處理。MCU Ul的第一輸出端與放大倍數(shù)調節(jié)模塊的輸入端連接，放大倍數(shù)調節(jié)模塊的輸出端與放大倍數(shù)馬達(圖上未畫出)連接；MCU Ul的第二輸出端與焦距調節(jié)模塊的輸入端連接，焦距調節(jié)模塊的輸出端與焦距馬達(圖上未畫出)連接。具體的，放大倍數(shù)調節(jié)模塊包括數(shù)字隔離器U3、雙刀雙擲繼電器K1、電容C11、電阻R5、場效應管Q1、電阻R7、電阻R8、三極管Q3、電阻R6、ニ極管Dl ;放大倍數(shù)調節(jié)模塊的輸出端包括輸出端A、輸出端B ；MCU Ul的第一輸出端包括輸出端PC0、輸出端PCl ;輸出端PCO與數(shù)字隔離器U3的輸入端IN連接，數(shù)字隔離器U3的第一輸出端VCC2接入正電壓(如+12V)，數(shù)字隔離器的U3還與雙刀雙擲繼電器Kl的控制端連接；數(shù)字隔離器U3的第二輸出端OUT通過電阻R5與場效應管Ql的柵極，場效應管的Ql的漏極與雙刀雙擲繼電器Kl的控制端，場效應管的Ql的源極接地；輸出端PCl通過電阻R7與三極管Q3的基極連接，三極管Q3的集電極通過電阻R8與雙刀雙擲繼電器Kl的電源端連接，三極管Q3的發(fā)射極接地；電容Cl I的一端與數(shù)字隔離器U3的第一輸出端VCC2連接，另一端接地；雙刀雙擲繼電器Kl的控制端分別與輸出端A、輸出端B連接。電阻R6的一端與數(shù)字隔離器U3的第二輸出端OUT連接，另一端接地；電阻R8通過ニ極管Dl與雙刀雙擲繼電器Kl的電源端連接。焦距調節(jié)模塊包括數(shù)字隔離器U4、雙刀雙擲繼電器K2、電容C13、電阻R9、場效應管Q2、電阻R11、電阻R12、三極管Q4、電阻R10、ニ極管D2。焦距調節(jié)模塊的輸出端包括輸出端C、輸出端D ；MCU Ul的第二輸出端包括輸出端PC2、輸出端PC3 ;輸出端PC2與數(shù)字隔離器U4的輸入端IN連接，數(shù)字隔離器U4的第一輸出端VCC2接入正電壓(如+12V)，數(shù)字隔離器的U4還與雙刀雙擲繼電器K2的控制端連接；數(shù)字隔離器U4的第二輸出端OUT通過電阻R9與場效應管Q2的柵極，場效應管的Q2的漏極與雙刀雙擲繼電器K2的控制端，場效應管的Q2的源極接地；輸出端PC3通過電阻Rll與三極管Q4的基極連接，三極管Q4的集電極通過電阻R12與雙刀雙擲繼電器K2的電源端連接，三極管Q4的發(fā)射極接地；電容C13的一端與數(shù)字隔離器U4的第一輸出端VCC2連接，另一端接地；雙刀雙擲繼電器K2的控制端分別與輸出端C、輸出端D連接。電阻RlO的一端與數(shù)字隔離器U4的第二輸出端OUT連接，另一端接地；電阻RlO通過ニ極管D2與雙刀雙擲繼電器K2的電源端連接。本實施例的數(shù)字隔離器U3、數(shù)字隔離器U4的芯片型號均可采用IS0721。實際上，放大倍數(shù)調節(jié)模塊與焦距調節(jié)模塊的具體電路結構是一祥的，只是具體接收到的控制信號不同。本實施例的工作過程如下
在手術過程中，醫(yī)生通過腳踏開關模塊可進行焦距及放大倍數(shù)調節(jié)功能的切換，在對應調節(jié)模式下，醫(yī)生通過頭部上下輕輕移動，轉動檢測模塊便可感應到轉動信號，該轉動信號由控制模塊進行接收，然后由控制模塊發(fā)出控制信號對放大倍數(shù)或焦距進行實時的調節(jié)。具體的，在顯微外科手術過程中，通過腳踏開關模塊的開關SWl或開關SW2發(fā)出開關信號至MCU Ul, MCU Ul接收后進行焦距及放大倍數(shù)調節(jié)功能選擇。在焦距調節(jié)中(此時可對應開關SW2閉合)，醫(yī)生頭部的上下輕輕移動便會觸發(fā)內置于視頻眼鏡的加速度傳感器U2產生相應轉動信號，該轉動信號傳輸至MCU Ul后，由MCU Ul進行判斷當前進行的動作，根據(jù)醫(yī)生的動作來發(fā)出相信控制信號，通過焦距調節(jié)模塊來控制鏡頭的焦距調節(jié)馬達的轉動，完成焦距的調節(jié)。另外，根據(jù)人體力學習慣，頭部輕輕下移可定義為控制鏡頭的放大倍數(shù)變大，而頭部上移則代表減小放大倍數(shù)。電路中，雙刀雙擲繼電器K1、雙刀雙擲繼電器K2用于進行電源極性的變換，實現(xiàn)控制參數(shù)變化方向的選擇。當開關SWl閉合且開關SW2打開時，當電路雙刀雙擲繼電器Kl不通電時(即輸出端PCl沒有輸出信號)，輸出端A與輸出端B之間輸出+12V電壓，控制放大倍數(shù)變大；當雙刀雙擲繼電器Kl通電時(即輸出端PCl輸出信號)，輸出端A與輸出端B之間輸出一 12V電壓，控制放大倍數(shù)變小，完成控制參數(shù)變化方向的轉換。當開關SWl打開且開關SW2閉合時，當電路雙刀雙擲繼電器K2不通電時(即輸出端PC3沒有輸出信號)，輸出端C與輸出端D之間輸出+12V電壓，控制焦距調節(jié)；當雙刀雙擲繼電器K2通電時(即輸出端PC3輸出信號)，輸出端C與輸出端D之間輸出一 12V電壓，控制焦距向另一方向調節(jié)，完成控制參數(shù)變化方向的轉換。參數(shù)變化值的控制通過控制驅動電壓的存在時間來實現(xiàn)。本電路中場效應管Q1、場效應管Q2為電子開關管，實現(xiàn)通斷時間的精確控制。常態(tài)下(開關SWl及開關SW2均為打開狀態(tài))場效應管Q1、場效應管Q2截止,輸出端A、輸出端B,輸出端C、輸出端D無電流，放大倍數(shù)及焦距不調節(jié)。在需要増加放大倍數(shù)時，雙刀雙擲繼電器Kl不通電，輸出端A端接+12V，輸出B通過場效應管Ql接地，然后MCU Ul發(fā)出控制信號，使場效應管Ql導通，輸出端A、輸出端B形成電流回路，驅動放大倍數(shù)變大；在需要縮小放大倍數(shù)時,雙刀雙擲繼電器Kl通電，輸出端B接+12V，輸出端A通過場效應管Ql接地，然后MCUUl發(fā)出控制信號使場效應管Ql導通，輸出端A、輸出端B端形成電流回路，驅動放大倍數(shù)縮小。焦距的調節(jié)與上述過程完全類似。IS0721為數(shù)字隔離器，主要用于隔離和變換MCU Ul的+3. 3V電源電壓和鏡頭動作的+12V驅動電壓，三極管Q3、三極管Q4用來控制對雙刀雙擲繼電器K1、雙刀雙擲繼電器K2的供電。ニ極管D1、ニ極管D2用于雙刀雙擲繼電器K1、雙刀雙擲繼電器K2斷開時進行電路保護，防上雙刀雙擲繼電器Kl、雙刀雙擲繼電器K2由通電到斷開時產生的高電壓燒壞三極管Q3、三極管Q4。輸出端A、輸出端B與輸出C、輸出D均連接至鏡頭并傳輸分別對相應于放大倍數(shù)、焦距調節(jié)的控制信號。對于本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構思，做出其它各 種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
權利要求
1.醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，包括以下電路模塊 一腳踏開關模塊，用于輸出第一開關信號及第ニ開關信號至控制模塊； 一內置在視頻眼鏡中的轉動檢測模塊，用于接收醫(yī)生頭部轉動時所產生的轉動信號，并將轉動信號輸出至控制模塊； ー控制模塊，當接收到第一開關信號，根據(jù)轉動信號對放大倍數(shù)調節(jié)模塊發(fā)出第一控制信號；當接收到第二開關信號，根據(jù)轉動信號對焦距調節(jié)模塊發(fā)出第二控制信號； ー放大倍數(shù)調節(jié)模塊，根據(jù)第一控制信號對鏡頭的放大倍數(shù)馬達輸出正電壓或負電壓； 一焦距調節(jié)模塊，根據(jù)第二控制信號對鏡頭的焦距馬達輸出正電壓或負電壓。
2.如權利要求I所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，所述控制模塊為ー MCU ;所述腳踏開關模塊包括ー開關SW1、ー開關SW2 ;開關SWl與MCU的第一輸入端連接，開關SW2與MCU的第二輸入端連接；所述轉動檢測模塊包括一加速度傳感器，加速度傳感器與MCU的第三輸入端連接；MCU的第一輸出端與放大倍數(shù)調節(jié)模塊的輸入端連接，放大倍數(shù)調節(jié)模塊的輸出端與放大倍數(shù)馬達連接；MCU的第二輸出端與焦距調節(jié)模塊的輸入端連接，焦距調節(jié)模塊的輸出端與焦距馬達連接。
3.如權利要求2所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，放大倍數(shù)調節(jié)模塊包括數(shù)字隔離器U3、雙刀雙擲繼電器K1、電容C11、電阻R5、場效應管Q1、電阻R7、電阻R8、三極管Q3 ;放大倍數(shù)調節(jié)模塊的輸出端包括輸出端A、輸出端B ；MCU的第一輸出端包括輸出端PCO、輸出端PCl ;輸出端PCO與數(shù)字隔離器U3的輸入端連接，數(shù)字隔離器U3的第一輸出端接入正電壓，數(shù)字隔離器的U3還與雙刀雙擲繼電器Kl的控制端連接；數(shù)字隔離器U3的第二輸出端通過電阻R5與場效應管Ql的柵極，場效應管的Ql的漏極與雙刀雙擲繼電器Kl的控制端，場效應管的Ql的源極接地；輸出端PCl通過電阻R7與三極管Q3的基極連接，三極管Q3的集電極通過電阻R8與雙刀雙擲繼電器Kl的電源端連接，三極管Q3的發(fā)射極接地；電容Cll的一端與數(shù)字隔離器U3的第一輸出端連接，另一端接地；雙刀雙擲繼電器Kl的控制端分別與輸出端A、輸出端B連接。
4.如權利要求3所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，放大倍數(shù)調節(jié)模塊還包括電阻R6、ニ極管Dl ;電阻R6的一端與數(shù)字隔離器U3的第二輸出端連接，另一端接地；電阻R8通過ニ極管Dl與雙刀雙擲繼電器Kl的電源端連接。
5.如權利要求2所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，焦距調節(jié)模塊包括數(shù)字隔離器U4、雙刀雙擲繼電器K2、電容C13、電阻R9、場效應管Q2、電阻R11、電阻R12、三極管Q4 ;焦距調節(jié)模塊的輸出端包括輸出端C、輸出端D ；MCU的第二輸出端包括輸出端PC2、輸出端PC3 ;輸出端PC2與數(shù)字隔離器U4的輸入端連接，數(shù)字隔離器U4的第一輸出端接入正電壓，數(shù)字隔離器的U4還與雙刀雙擲繼電器K2的控制端連接；數(shù)字隔離器U4的第二輸出端通過電阻R9與場效應管Q2的柵極，場效應管的Q2的漏極與雙刀雙擲繼電器K2的控制端，場效應管的Q2的源極接地；輸出端PC3通過電阻Rll與三極管Q4的基極連接，三極管Q4的集電極通過電阻R12與雙刀雙擲繼電器K2的電源端連接，三極管Q4的發(fā)射極接地；電容C13的一端與數(shù)字隔離器U4的第一輸出端連接，另一端接地；雙刀雙擲繼電器K2的控制端分別與輸出端C、輸出端D連接。
6.如權利要求5所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，焦距調節(jié)模塊還包括電阻R10、ニ極管D2 ;電阻RlO的一端與數(shù)字隔離器U4的第二輸出端連接，另一端接地；電阻RlO通過ニ極管D2與雙刀雙擲繼電器K2的電源端連接。
7.如權利要求2-6任一項所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在于，加速度傳感器的芯片型號為_a7260。
8.如權利要求2-6任一項所述的醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其特征在干，MCU的芯片型號為SIM32F103RBT6。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)用顯微鏡系統(tǒng)的鏡頭控制電路，其包括以下電路模塊一腳踏開關模塊，用于輸出第一開關信號及第二開關信號至控制模塊；一內置在視頻眼鏡中的轉動檢測模塊，用于接收醫(yī)生頭部轉動時所產生的轉動信號，并將轉動信號輸出至控制模塊；一控制模塊，當接收到第一開關信號，根據(jù)轉動信號對放大倍數(shù)調節(jié)模塊發(fā)出第一控制信號；當接收到第二開關信號，根據(jù)轉動信號對焦距調節(jié)模塊發(fā)出第二控制信號；一放大倍數(shù)調節(jié)模塊，根據(jù)第一控制信號對鏡頭的放大倍數(shù)馬達輸出正電壓或負電壓；一焦距調節(jié)模塊，根據(jù)第二控制信號對鏡頭的焦距馬達輸出正電壓或負電壓。本發(fā)明可實現(xiàn)對鏡頭的放大倍數(shù)或焦距進行實時調節(jié)，提高了手術效率，并降低了手術風險。
文檔編號G02B7/28GK102692701SQ20121017907
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者但果, 李可, 陳斌 申請人:深圳市麟靜科技有限公司