CN107508636B - 用于内窥镜系统的光通信系统、内窥镜系统及光通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内窥镜系统的光通信系统、内窥镜系统及光通信方法，本方案基于光源，光源控制单元，光纤，光功率检测单元，光通信保护单元，以及处理单元来实现，根据光功率检测单元检测到的光功率值控制光通信保护单元对光信号传输的状况进行调整保护。由此构成的内窥镜系统内光通信方案基于光功率输出过程中变化，实时调整光信号传输的状况，使得整个光信号传输过程即满足安全要求，又能够保证传输高质量，满足内窥镜系统的各项要求。

Description

用于内窥镜系统的光通信系统、内窥镜系统及光通信方法

技术领域

本发明涉及光通信技术，具体涉及内窥镜系统内的光通信技术。

背景技术

电子内窥镜是一种可插入人体体腔和脏器内腔进行直接观察、诊断、治疗的集光、机、电等高精尖技术于一体的医用电子光学仪器。它采用具有极小尺寸的电子成像元件(例如CCD或CMOS)，将所要观察的腔内物体通过微小的物镜光学系统成像到电子成像元件上，然后通过电缆将接收到的图像信号传送到图像处理系统上，最后在监视器上输出处理后的图像，供医生观察和诊断。

随着高清摄像的不断普及，由于高清图像信号对传输线缆的传输速率有着较高的要求，目前已逐渐从采用线缆传输内窥镜图像信号改为光纤传输，即传输光信号，从而满足较高的传输速率要求。

然而在光通信系统中，由于光纤衰减等因素将引起光功率降低，传输质量下降，无法保证实现基本通信所需的信噪比，继而影响到图像处理；再者，由于医疗产品对安全的特殊要求，发光光源的光功率值需满足安全标准；因此如何在满足安全要求的情况下保证光通信效果是本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有内窥镜系统用光通信技术所存在的问题，需要一种能够在满足安全要求的情况下保证光通信效果的光通信技术。

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于内窥镜系统的光通信系统、内窥镜系统及光通信方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的用于内窥镜系统的光通信系统主要包括：

光源；

光源控制单元，控制光源发射光信号；

光纤，接收并传输光源发射的光信号；

光功率检测单元，检测光纤输出端的光功率值；

光通信保护单元，对光信号传输的状况进行调整保护；

处理单元，根据光功率检测单元检测到的光功率值控制光通信保护单元对光信号传输的状况进行调整保护。

进一步的，所述光通信保护单元为发光功率控制部，所述发光功率控制部根据处理单元的判定结果调节光信号的发光功率。

进一步的，所述光通信保护单元为图像参数控制部，所述图像参数控制部根据处理单元的判定结果调节光信号的图像参数。

进一步的，所述图像参数包括分辨率、数据位数、帧率中的一种或多种。

进一步的，所述光纤包括第一光纤与第二光纤，所述第一光纤与第二光纤通过对接进行光信号传输。

进一步的，所述光通信系统中还具有光纤自准直单元，所述光纤自准直单元驱动光纤在传输光信号中保持准直。

进一步的，所述光纤自准直单元包括光功率检测部件、驱动第一光纤或/ 和第二光纤移动的光纤移动部件以及处理单元，所述处理单元通过光功率检测部件获取光信号通过第一光纤与第二光纤的光功率变化量，并基于光功率变化量控制光纤移动部件驱动第一光纤或/和第二光纤相对移动，使得第一光纤与第二光纤在传输光信号中保持准直。

为了解决上述技术问题，本发明提供的内窥镜系统，包括内窥镜，以及与内窥镜可拆卸连接的光源和/或处理器设备，其包括上述的光通信系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供的内窥镜系统内的光通信方法，其包括：

检测光纤输出端的光功率值；

根据光功率的变化对光信号传输的状况进行调整。

进一步的，所述光通信方法中采用发光功率调节，分辨率调节，数据位数调节，帧率调节中的一种或多种方式来对光信号传输的状况进行调整。

本发明提供的内窥镜系统内光通信方案基于光功率输出过程中变化，实时调整光信号传输的状况，使得整个光信号传输过程即满足安全要求，又能够保证传输高质量，满足内窥镜系统的各项要求。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例1中内窥镜系统的组成示意图；

图2为本发明实例1中光通信系统的基本组成示意图；

图3为本发明实例1中光通信系统的具体组成示意图；

图4为本发明实例2中光通信系统的具体组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实例一

参见图1，其所示为本实例中内窥镜系统的组成示意图。由图可知，该内窥镜系统包括内窥镜1，与内窥镜可拆卸连接的光源2和/或处理器设备3。

本实例中，通过在内窥镜1与光源2和/或处理器设备3之间设置相互配合的连接器4和连接器座5，用于建立内窥镜1与光源2和/或处理器设备3之间的可拆卸连接结构。

该连接器4设置在内窥镜1的一端，而连接器座5设置在光源2和/或处理器设备3上，两者通过可拆卸的配合连接，实现内窥镜1与光源2和/或处理器设备3之间的可拆卸连接。

作为举例，图示方案中，连接器4采用一体式连接器，其设置在内窥镜1 的一端；而连接器座5对应的设置在光源2上。

另外，连接器4也可以是分体式连接器，或者其他类型的连接器，具体此处不作限定。所谓分体式连接器是指光源和控制信号和/或图像信号分别采用不同的连接器，一体式连接器是指光源和控制信号和/或图像信号采用同一个连接器。

在如此构成的内窥镜系统中设置一套光通信系统，用于传输图像信号，实现海量数据的高速传输。

参见图2，本实例中采用的光通信系统主要包括发光光源100，发光光源驱动单元200，光纤300，光功率检测单元400，处理单元500以及光通信保护单元600。

该光通信系统中发光光源100(以下简称光源)用于根据控制产生相应的光信号。

发光光源驱动单元200，用于控制光源发射光信号。

光纤300，用于接收并传输光源所发射的光信号。

光功率检测单元400，用于检测光纤输出端光功率值。

光通信保护单元600，用于对光信号传输的状况进行调整保护。

处理单元500，其控制连接光功率检测单元400和光通信保护单元600，根据光功率检测单元检测到的光功率值控制光通信保护单元对光信号传输的状况进行调整保护。

由此构成的光通信系统通过实时检测输出光信号的光功率值，由此确定光信号在传输过程中光功率变化，并据此实时调整光信号传输的状况，使得整个光信号传输过程即满足安全要求，又能够保证传输高质量，实现采用光信号高质量传输图像，可满足内窥镜系统的各项要求。

参见图3，本实例采用的光通信系统为配合内窥镜1与光源2和/或处理器设备3间的可拆卸连接，本光通信系统中的光纤300由第一光纤300a和第二光纤300b配合构成。

同时，在连接器4内设置发光光源100、发光光源驱动单元200以及第一光纤300a。发光光源100用于向第一光纤300a发射光信号，优选激光管，但也可不限于此，根据实际所需光特性选择恰当的发光光源。发光光源驱动单元 200接收调制装置输出的调制数据控制发光光源100向第一光纤300a发射光信号。对应的在连接器座5内设置第二光纤300b。

由此，在连接器4插入到连接器座5内时，使得连接器4内的第一光纤300a 与连接器座5内的第二光纤300b实现对接，同时发光光源发出的光经第一光纤300a传输至第二光纤300b的输出端，实现光信号从内窥镜侧向装置侧的传输。

光通信过程中，由于光纤衰减、耦合、准直等因素影响，容易引起光功率降低，传输质量下降，严重者还可能导致通信中断，无法保证基本的图像信号传输。因此，本通信系统基于光纤输出端光功率值的大小判定通信状况，并在不能够满足基本传输要求的时候对光信号传输的状况进行调整，以保护光通信的质量和安全。

本系统中通过光功率检测单元400、处理单元500以及光通信保护单元600 间的相互配合来实现对光信号传输过程的实时保护。

其中，光功率检测单元400设置在内窥镜系统的装置侧，其与第二光纤 300b输出端连接，检测经过第一光纤300a和第二光纤300b传输输出的光信号的光功率值。

光通信保护单元600，其受控于处理单元500用于保护光通信状况，确保光通信的正常进行。

处理单元500设置在内窥镜系统的装置侧，其与光功率检测单元400数据连接，接收光功率检测单元400检测到的光功率值，将该光功率值与预设值比较，并基于该比较结果判定是否启动光通信保护单元600，若光功率值低于光通信所需的最低值时，则启动光通信保护单元600。

如图所示，本通信系统中的光通信保护单元600具体为发光功率控制部，设置在内窥镜侧的连接器内，但也可设置在装置侧。该发光功率控制部600控制连接发光光源驱动单元200，根据处理单元的判定结果控制发光光源驱动单元200来调节发光光源的发光功率，提高光通信系统的传输稳定性。

由此，按需调节发光功率，一方面可以改进衰减、安装误差等因素引起的传输质量下降问题，另一方面还可以满足安全标准的要求。

实例二

本实例在实施例一方案的基础上，提供一种内窥镜系统。该内窥镜系统方案相对于实例一公开的方案，除光通信保护单元不同外，其余组成与实例一相同，相同部分在此不再赘述。

参见图4，其所示为本实例提供的内窥镜系统所采用的光通信系统的组成示意图。由图可知，本实例中采用的光通信系统同样包括发光光源100，发光光源驱动单元200，光纤300，光功率检测单元400，处理单元500以及光通信保护单元600。

本实例中光通信保护单元600具体为相应的图像参数控制部，其根据处理单元500的判定结果调节光信号传输图像的图像参数，以满足图像处理的基本要求。这里的图像参数包括分辨率、帧率、数据位数转换的一种或多种。

据此，本方案中的图像参数控制部600可选为数据位数转换模块601，其与数据调制模块602连接，控制图像数据信号位数的转换；对于该数据位数转换模块，其优先设置在内窥镜连接器内。

由此构成的图像参数控制部600，当处理单元判定光纤输出端光功率值较低时，启动数据位数转换模块601，降低数据位数。如图像传感器604的位数为16位，为了满足图像基本传输需求，数据位数转换模块601则控制数据调制模块602将数据位数降低至8位。

再者，本方案中的图像参数控制部600可选为分辨率控制模块605，其与处理单元500和图像处理模块606连接，控制图像输出分辨率。这里的分辨率控制模块优选设置在装置侧。

由此构成的图像参数控制部600，能够有效降低图像分辨率，以满足传输的要求。如原始数据是高清80hz，需要激光传输功率为1w；现在只能传输0.5w 的时候，分辨率控制模块605则控制图像处理模块606来降低分辨率以满足传输的要求。

再者，本方案中的图像参数控制部可选为帧率控制模块603，其处理单元 500和图像传感器604连接，用于控制图像传感器的拍摄帧率。这里的帧率控制模块优选设置在内窥镜连接器内。

由此构成的图像参数控制部600能够在处理单元判定光纤输出端光功率较低时，启动帧率控制部，降低帧率。

上述的三种图像参数控制部600方案之间能够组合使用或独立使用，以实现调节光信号传输图像的至少一种图像参数(分辨率，帧率，或数据位数)，以满足图像处理的基本要求。

再者，本实例提供的光通信保护单元600方案(即图像参数控制方案)，也可以与实例一中的发光功率调节组合，起到双重保护的作用。

实例三

本实例在实施例一或实施例二方案的基础上，在其光通信系统中进一步增加光纤自准直单元，用于对第一光纤300a和第二光纤300b进行自准直驱动，使得第一光纤300a和第二光纤300b在对接时始终保持准直。

该光纤自准直单元主要由驱动第一光纤移动的第一光纤移动部件、驱动第二光纤移动的第二光纤移动部件，与光功率检测部件和处理单元配合构成。

其中，第一光纤移动部件用于驱动第一光纤相对于第二光纤进行多方位移动；而第二光纤移动部件用于第二光纤相对于第一光纤进行多方位移。这里第一光纤移动部件和第二光纤移动部件的具体组成结构不加以限定，只要其能够实现驱动相应的光纤进行多方位移动即可，如平面移动、竖直移动、轴向转动等等。

这里的处理单元为光通信系统中的处理单元，光功率检测部件也是光通信系统中的光功率检测部件。

由此，处理单元控制连接光功率检测部件和第一光纤移动部件以及第二光纤移动部件。该处理单元根据光功率检测部件检测到的第二光纤输出端的光功率值与预设值比较的结果判定第一光纤与第二光纤是否准直，并确定驱动第一光纤和/或第二光纤的移动量，由此来驱动第一光纤移动部件或/和第二光纤移动部件来驱动第一光纤或/和第二光纤，使得第一光纤与第二光纤保持准直。

在具体实现时，本实例中优选地是保持连接器内的第一光纤300a不动，驱动第二光纤300b移动以调节准直性，但也可不限于此，例如驱动第二光纤 300b移动而第一光纤300a保持不动，或者第一光纤300a和第二光纤300b联动。

实例四

本实例针对实例一或实例二提供的内窥镜系统方案，提供一种内窥镜系统用光通信方法。该光通信方法基于实例一或实例二提供的内窥镜系统中的光通信系统进行，具体如下：

步骤1：发射光信号。

光通信系统中的处理单元根据初始设置参数，控制光源驱动单元驱动发光光源按照初始参数发射光信号，光纤接收并传输该光信号。

步骤2：光功率检测。

光功率检测单元实时检测光纤输出端的光信号的光功率值，并传至处理单元。

步骤3：信号处理。

处理单元将接收到的光功率值与预设值比较，基于该比较结果判定是否启动光通信保护单元，若检测到的光功率值低于光通信所需的最低值时，则启动光通信保护单元；若检测到的光功率值符合光通信的要求，则不做处理。

步骤4：光通信保护。

通信保护单元根据处理单元的处理结果，对光信号传输的状况进行调整，以保护光通信的质量和安全。

这里通信保护单元进行光通信保护时，可采用发光功率调节方式，分辨率调节方式、数据位数调节方式以及帧率调节方式中的一种或多种，具体根据实际情况确定，实现双重保护。具体的调节方式可参见实例一或实例二。

在此基础上，本光通信方法中的处理步骤中还包括光纤自准直控制。

处理单元在进行光功率值与预设值比较时，还同时基于比较结果判定第一光纤与第二光纤是否准直，并根据比较结果确定第一光纤和/或第二光纤间相应调节移动量，以使第一光纤与第二光纤间始终保持准直。由此来进一步提高光通信的可靠性和质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.用于内窥镜系统的光通信系统，其特征在于，所述光通信系统包括：

光源，所述光源向第一光纤发射光信号；

光源控制单元，控制光源发射光信号；

光纤，接收并传输光源发射的光信号；所述光纤包括第一光纤与第二光纤，所述第一光纤与第二光纤通过对接进行光信号传输；所述第一光纤内置在连接器内，所述第二光纤内置在连接器座内；在连接器插入到连接器座内时，使得连接器内的第一光纤与连接器座内的第二光纤实现对接；

一光功率检测单元，与第二光纤的输出端连接，检测经过对接的第一光纤和第二光纤传输输出的光信号的光功率值；

一光通信保护单元，对经过对接的第一光纤和第二光纤的光信号传输的状况进行调整保护；

一处理单元，所述处理单元控制连接光功率检测单元和光通信保护单元，并根据光功率检测单元检测到的光功率值控制光通信保护单元对光信号传输的状况进行调整保护。

2.根据权利要求1所述的用于内窥镜系统的光通信系统，其特征在于，所述光通信保护单元为发光功率控制部，所述发光功率控制部根据处理单元的判定结果调节光信号的发光功率。

3.根据权利要求1或2所述的用于内窥镜系统的光通信系统，其特征在于，所述光通信保护单元为图像参数控制部，所述图像参数控制部根据处理单元的判定结果调节光信号的图像参数。

4.根据权利要求3所述的用于内窥镜系统的光通信系统，其特征在于，所述图像参数包括分辨率、数据位数、帧率中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的用于内窥镜系统的光通信系统，其特征在于，所述光通信系统中还具有光纤自准直单元，所述光纤自准直单元驱动光纤在传输光信号中保持准直。

6.根据权利要求5所述的用于内窥镜系统的光通信系统，其特征在于，所述光纤自准直单元包括光功率检测部件、驱动第一光纤或/和第二光纤移动的光纤移动部件以及处理单元，所述处理单元通过光功率检测部件获取光信号通过第一光纤与第二光纤的光功率变化量，并基于光功率变化量控制光纤移动部件驱动第一光纤或/和第二光纤相对移动，使得第一光纤与第二光纤在传输光信号中保持准直。

7.内窥镜系统，包括内窥镜，以及与内窥镜可拆卸连接的光源和/或处理器设备，特征在于，所述内窥镜系统还包括权利要求1-6中任一项所述的光通信系统。

8.内窥镜系统内的光通信方法，其特征在于，所述光通信方法包括：

检测光纤输出端的光功率值；

根据光功率的变化对光信号传输的状况进行调整。

9.根据权利要求8所述的内窥镜系统内的光通信方法，其特征在于，所述光通信方法中采用发光功率调节，分辨率调节，数据位数调节，帧率调节中的一种或多种方式来对光信号传输的状况进行调整。

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