CN107518868A - 一种光纤自准直装置、内窥镜系统及自准直方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤自准直装置、内窥镜系统及自准直方法，本方案通过检测发光光源的特征信息，并根据该特征信息直接驱动第一光纤和第二光纤间相对运动，以调节第一光纤和第二光纤间的相对状态，使得第一光纤和第二光纤准直。本方案通过使一个光纤的状态处于动态变化中，同时将发光光源的特征信息与相应光纤的可运动范围关联，实现在调节准直光纤时，实现快速找准，提高准直效率。

Description

一种光纤自准直装置、内窥镜系统及自准直方法

技术领域

本发明涉及电子内窥镜技术，具体涉及内窥镜中光信号传输技术。

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。为此，传统的金属对接端子也改为光纤对接端子，即在光源装置的连接器座内设置第一光纤，在内窥镜连接器内设置第二光纤，当然，连接器座也可以设置在处理器设备上。

现有的内窥镜系统在使用时都是将连接器座与连接器连接，使得其内的第一光纤和第二光纤实现对接，而光源发出的光通过第二光纤传输至第一光纤，因此第一光纤与第二光纤之间的准直性对光信号的传输有较大的影响。

为保证第一光纤与第二光纤在对接使用时的稳定性，一般都会对第一光纤与第二光纤进行固定设置，再通过提高连接器座与连接器之间的配合精度，来使得第一光纤与第二光纤对接时保持高精度的准直。如申请号CN201320616922.6公开的方案。

而在加工制造过程中，很难使第一光纤与第二光纤高精度的准直；同时在长时间的使用过程中，也很难保持第一光纤与第二光纤间的高精度准直。所以，存在增大光信号损失的问题，不利于图像的高速传输。

发明内容

针对现有内窥镜系统中对接光纤在准直度上所存在的问题，需要一种高精度的光纤准直方案。

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤自准直装置、内窥镜系统及自准直方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的光纤自准直装置，该自准直装置针对可对接的第一光纤和第二光纤，及发光光源；所述自准直装置检测发光光源的特征信息，并根据该特征信息直接驱动第一光纤和第二光纤间相对运动，以调节第一光纤和第二光纤间的相对状态，使得第一光纤和第二光纤准直。

在本光纤自准直装置方案的一优选实例中，所述特征信息为光源的光功率信息、光斑能量分布信息，搭载发光光源的装置的识别码信息之一或者其组合。

在本光纤自准直装置方案的一优选实例中，所述光纤自准直装置包括

特征信息搭载部件，存储发光光源的特征信息；

特征信息检测部件，与特征信息搭载部件通信连接，获取存储的发光光源特征信息；

光纤移动部件，驱动第一光纤和第二光纤间相对于运动，调节第一光纤和第二光纤间相对状态；

自准直控制部件，控制连接特征信息检测部件和光纤移动部件，控制光纤移动部件在与特征信息对应的第一运动范围内运动，使得第一光纤与第二光纤之间准直。

进一步的，所述光纤自准直装置还包括光功率检测部件，所述光功率检测部件检测光信号在通过对接的第一光纤和第二光纤后的光功率变化；自准直控制部件根据光功率检测部件检测到的光功率变化确定第一光纤和第二光纤之间的准直度，并控制光纤移动部件驱动调节第一光纤和第二光纤间相对状态，使得第一光纤与第二光纤之间保持准直。

进一步的，所述光纤移动部件基于电磁力驱动第一光纤和第二光纤间相对运动。

进一步的，所述光纤移动部件包括：

固定架，以固定待驱动光纤；

支撑架，在第一方向和/或第二方向上可活动支撑固定架；

第一驱动部件，驱动固定架在支撑架上沿第一方向或第二方向移动；

第二驱动部件，驱动支撑架带动固定架绕第一方向旋转。

为了解决上述技术问题，本发明提供的光纤自准直方法，检测发光光源的特征信息，根据检测到的特征信息的情况，控制对接的第一光纤和第二光纤在第一运动范围和/或第二运动范围内相对于运动，使得第一光纤和第二光纤间准直；所述第一运动范围与发光光源特征信息相对应，所述第二运动范围大于第一运动范围。

在光纤自准直方法的一优选实例中，在检测到发光光源的特征信息时，则控制光纤优选在特征信息所对应的第一运动范围内相对于运动；

在没有检测到发光光源的特征信息时，则控制光纤在第二运动范围内相对于运动；

在第一运动范围内运动时，如果第一光纤与第二光纤能够准直，则停止运动，否则继续在第二运动范围内相对于运动，使得第一光纤与第二光纤准直。

在光纤自准直方法的一优选实例中，所述光纤自准直方法还包括光纤准直度检测步骤，通过检测光信号在通过对接的第一光纤和第二光纤后的光功率变化，以此来判断第一光纤和第二光纤之间是否准直。

在光纤自准直方法的一优选实例中，所述光纤自准直方法还包括在第一光纤与第二光纤无法准直时向用户发出提示的警告步骤。

为了解决上述技术问题，本发明提供的内窥镜系统，所述内窥镜系统中具有可对接的第一光纤和第二光纤，及发光光源，其还包括上述的光纤自准直装置，该光纤自准直装置驱动连接第一光纤或/和第二光纤。

在内窥镜系统方案的一优选实例中，所述内窥镜系统内还设置管理部件，所述管理部件与光纤自准直装置中的自准直控制部件通信连接，对第一光纤和第二光纤间的准直情况进行管理。

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纤自准直方法，在内窥镜系统连接使用时，采用上述的光纤自准直方法对内窥镜系统内对接的第一光纤和第二光纤进行自准直调节，使得第一光纤和第二光纤在内窥镜系统连接使用的过程中始终保持准直。

本方案通过使一个光纤的安置状态处于动态变化中，同时将发光光源的特征信息与相应光纤的可运动范围关联，实现在调节准直光纤时，实现快速找准，提高准直效率。

在此基础上，本方案进一步通过使一个光纤的位置处于动态变化中，实现自动调节第一光纤相对于第二光纤的准直性，从而降低光信号的损失，实现图像信号的高速传输。另外，通过将光纤的位置设置成可动态变化进一步降低了对加工精度的要求。

再者，本方案采用光功率变化值作为准直性指标，确定第一光纤与第二光纤的准直性，精度高且简单易实现。

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为本发明实例中第一光纤与第二光纤未对接时的状态示意图；

图2为本发明实例一中光纤自准直系统的框图；

图3为本发明实例一中光纤移动部件的结构示意图；

图4为本发明实例二中光纤移动部件的结构示意图；

图5为本发明实例三中内窥镜系统的组成示意图。

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。

为了便于理解以及表述实例方案，这里首先对涉及到的两个光纤及两者进行对接时的相对位置关系进行说明。

参见图1，在以下实例方案中，涉及到的两个光纤定义为第一光纤100和第二光纤200。

两者之间的相关位置关系为：第二光纤200与第一光纤100对接的方向为第三方向(z方向)，在第二光纤200的径向上相互垂直的x方向为第一方向、y方向为第二方向，第一方向、第二方向和第三方向之间相互垂直。

这里需要说明的，上述方向的约定只是为了便于实例方案的表述，并不对本方案形成相应的限定。

基于提高第一光纤与第二光纤对接时的准直度，降低发光光源发射的光信号通过第二光纤传输到第一光纤的过程中的损失，提高信号高速传输的目的，本实例提供相应的光纤自准直方案，该方案将至少一个光纤的位置处于动态变化中，同时将发光光源的特征信息与相应光纤的可运动范围关联，由此通过检测发光光源的特征信息来驱动第一光纤和第二光纤间相对运动，实现快速调节第一光纤和第二光纤间的相对状态，使得第一光纤与第二光纤之间快速相互找正和对接。

另外，这里所述的光纤，优选为激光光纤，但并不限于。

以下通过相应的实例来说明本光纤自准直方案的实现以及应用。

参见图2，其所示为本实例提供的光纤自准直系统的系统框图。

本光纤自准直系统针对可对接的第一光纤100和第二光纤200，实现两者对接时的自准直。

其中，本光纤自准直系统直接驱动连接第一光纤100，第二光纤200连接发光光源900。由此，在第二光纤200与第一光纤100对接时，该光纤自准直系统驱动第一光纤100相对于第二光纤200运动，以调节第一光纤100相对于第二光纤200的位置，使得第一光纤100与第二光纤200之间达到准直。

由于第一光纤100和第二光纤200对接时，二者之间的倾斜夹角、径向位移均会影响光通信传输效率。

为此，本实例中的光纤自准直系统通过驱动第一光纤100相对于第二光纤200运动，以调节第一光纤100相对于第二光纤200的倾斜夹角，或者调节第一光纤100相对于第二光纤200的位移，或者同时调节倾斜夹角和位移，由此来达到准直的目的。

在此基础上，本实例中的光纤自准直系统通过检测发光光源900的特征信息，并根据检测到的特征信息来快速确定第一光纤100相对于第二光纤200的调节范围(即可运动范围)，进一步基于确定的调节范围内对第一光纤100进行准直调节，使得第一光纤100与第二光纤200之间快速相互找正和对接，实现准直。

本光纤自准直系统通过将发光光源的特征信息与相应光纤的可运动范围相关关联，在配合光纤可运动调节方案，实现第一光纤100与第二光纤200之间的快速找准，提高准直效率。

由图可知，本实例提供的光纤自准直系统包括特征信息搭载部件300、特征信息检测部件400、光纤移动部件500和自准直控制部件600。

特征信息搭载部件300，其与相应的发光光源900绑定，其内存储有相应发光光源900的特征信息，该特征信息与第一光纤100与第二光纤200间可调节的运动范围相关联。

特征信息检测部件400，其与特征信息搭载部件300通信连接，以获取特征信息搭载部件300内存储的发光光源的特征信息。

光纤移动部件500，其驱动连接第一光纤100，以带动第一光纤100运动。

自准直控制部件600，其分别与特征信息检测部件400和光纤移动部件500连接。该自准直控制部件600通过特征信息检测部件400获取特征信息搭载部件300中存储的相应发光光源900的特征信息，并根据获取到的特征信息确定第一光纤100与第二光纤200间可调节的运动范围，且在该运动范围内直接驱动第一光纤和第二光纤间相对运动，以调节第一光纤和第二光纤间的相对状态，使得第一光纤和第二光纤准直。

在此基础上本实例还进一步的，本实例还进一步增设光功率检测部件700，用于与自准直控制部件600配合，完成第一光纤100与第二光纤200间准直度的实时检测。该光功率检测部件700，通过实时检测第一光纤100输出端与发光光源900之间的光功率差异(即光功率变化值)，由此来确定第一光纤100与第二光纤200之间的准直度，差异越小表明损耗越小，也代表着准直性良好。据此自准直控制部件600可以实时调节第一光纤100相对于第二光纤200的位置，使得第一光纤100与第二光纤200间始终支持高精度的准直。

在具体实现时，本系统中的特征信息搭载部件300其内存储的发光光源特征信息，可选发光光源的光功率信息、光斑能量分布信息。此外，特征信息也可选择搭载发光光源的装置的识别码信息，在加工制造时，在系统中将发光光源的光功率信息或光斑能量分布信息与装置的识别码信息关联，通过读取该识别码信息获取发光光源的特征信息。

基于该发光光源特征信息，本实例将第一光纤100与第二光纤200间可调节的运动范围分为第一运动范围和第二运动范围，并与相应的发光光源特征信息进行关联。其中，第一运动范围为在检测到相应发光光源特征信息时所使用的可调节运动范围；第二运动范围为在没有检测到相应发光光源特征信息时所使用的可调节运动范围，且其范围值大于第一运动范围的范围值。

对于该特征信息搭载部件300，可采用相应的存储芯片来实现，如射频芯片等等，但并不限于此。

本系统中的特征信息检测部件400，其可与存储有特征信息的特征信息搭载部件300通信连接，可选有线或无线通信方式，优选RFID读卡器。

本系统中的光功率检测部件700，其具体与第一光纤100的输出端和自准直控制部件600连接，用来实时检测第一光纤100输出端的光功率，并且与发光光源900的光功率比较获得光信号在通过对接的第一光纤和第二光纤后的光功率变化，作为第一比较结果；且将该第一比较结果实时传至自准直控制部件600。

该光功率检测部件700的具体方案可根据实际需求而定，只需能够检测相应光纤输出的光功率，并完成与发光光源的光功率比较获得光功率变化即可。如可采用现有的光功率检测器件。

另外，光功率检测部件700在实际设计时，根据需求可独立设置，也可与自准直控制部件600一体设置在一起。

本系统中的光纤移动部件500，为了能够精确可靠地带动第一光纤100运动且对运动方向和运动量实现精确控制，该光纤移动部件500通过产生电磁力，并以此作为驱动动力来带动第一光纤100运动，由此通过改变电磁力能够精确调节第一光纤100的运动方向和运动量。

本实例中摒弃常规的驱动力，以电磁力作为驱动动力，极大的提高了控制精度，保证了控制过程的可靠性，同时也大大提高了控制实现的便捷性。

该光纤移动部件500具体通过相应的电磁驱动组件来产生电磁力来驱动光纤运动。该电磁驱动组件通过产生的电磁力来直接支撑待驱动的光纤，同时通过调节电磁力的大小和方向来驱动光纤运动。

作为替换方案，该电磁驱动组件可与支撑组件配合，由支撑组件来支撑待驱动的光纤，该光纤为动态设置；同时由电磁驱动组件产生相应的电磁力来驱动光纤运动，通过调节电磁力的大小和方案来驱动光纤运动。

同样的，根据需要上述两种电磁驱动组件方案可组合使用，同样可实现光纤的支撑和光纤运动的精确调节。

这里的电磁驱动组件主要由磁性元件和线圈配合构成，其中磁性元件设置在待驱动部件上；而线圈相对于磁性元件设置，并通电来与对应的磁性元件相互作用而产生电磁力，以驱动磁性元件继而由磁性元件带动待驱动部件运动；在此基础上，通过调节通过线圈电流的大小和方向来实现对电磁力大小和方向的调节。

据此，采用多组磁性元件和线圈相互配合，可形成多方向的电磁力，基于这些多方向的电磁力可对待驱动部件进行多方位的移动调节。即多组的磁性元件和线圈按照待驱动部件需要调节的方向进行布置，在每个需要调节的方向上形成相应的可调电磁驱动力，再通过调节相应方向上线圈内通过的电流的大小和方向来实现定向电磁驱动力的精确调节。同时，当这些多方向电磁驱动力之间针对待驱动部件形成平衡时，将对待驱动部件形成稳定支撑(从多方向进行支撑)。

对于多组磁性元件和线圈的具体分布设置方案，可根据实际需求而定。作为举例，针对待驱动部件的每个需要移动的方向上设置两组磁性元件和线圈，且这两组磁性元件和线圈在相应的移动方向上相对设置。

具体的，将这两组磁性元件和线圈中的两个磁性元件在待驱动部件可移动方向上相对的设置在待驱动部件上，同时将两个线圈对应于两个相对的磁性元件设置，并通入电流，继而在待驱动部件的移动方向上形成一组驱动方向相对且大小可调的电磁驱动力，且这两个驱动方向相对的电磁驱动力同时作用于待驱动部件。这样根据需要，通过调节进入这两个线圈的电流的大小，继而可调节这两个驱动方向相对的电磁驱动力的大小，由此可以实现驱动待驱动部件沿移动方向来回移动(即实现定向的精确调节)。对于移动量的大小可由线圈内通过电流的大小和时间来进行精确控制。

作为替代方案，在待驱动部件的可移动方向上，也可设置一组磁性元件和线圈(具体设置方式如上)，由此来实现定向精确驱动待驱动部件进行移动。

这里的待驱动部件可以直接为目标部件，如上述光纤；也可以为支撑目标部件(如光纤)的支撑组件。

再者，这里所述的“可移动方向”并不作具体限定，为物理空间上可实现的运动方向，如水平移动方向、竖直运动方向、转动方向、沿各种角度运动方向等等。

参见图3，其所示为本实例基于上述方案所采用的光纤移动部件500的结构示意图。

由图可知，本实例中的光纤移动部件500包括固定架510、若干的磁性元件520以及若干的线圈530。

其中固定架510，作为光纤的支撑组件，用于固定待驱动的第一光纤100对其形成支撑，以便能够带动第一光纤100进行运动。其内设置有弹性支撑部件(未示出)，用于弹性支撑第一光纤100的一端。这里的弹性支撑部件可选密封圈等弹性部件，用于在实现固定的同时提供可自由移动的余量。

该固定架510具体安置时，采用活动连接的方式进行安置，例如其与内窥镜系统底座进行活动连接，即通过活动连接的方式设置在内窥镜系统底座上。

其中，若干的磁性元件520以及若干的线圈530配合形成若干组的电磁驱动组件作为光纤移动部件中的动力部件，产生相应的电磁驱动力，这些电磁驱动力直接作用于第一光纤100或者固定架510上，以驱动第一光纤100在第一方向(x方向)或第二方向(y方向)运动(如移动或转动等)。即由线圈530通入相应的电流，再与对应磁性元件520配合产生电磁力，该电磁力作为驱动动力作用于第一光纤100，以驱动第一光纤100运动，由此可通过改变电磁力即可调节第一光纤100的移动。

本实例中将由若干的磁性元件520以及若干的线圈530配合形成若干组的电磁驱动组件分为两组：

一组用于在在第一方向(x方向)和/或第二方向(y方向)直接驱动第一光纤100，以驱动第一光纤100绕第一方向和第二方向转动，实现倾斜夹角的调节；

另一组用于在第一方向(x方向)和/或第二方向(y方向)驱动固定架510，由其带动第一光纤100在第一方向或第二方向上移动，实现位移调节。

参见图3，本实例中在第一光纤100上位于第一方向和/或第二方向的两侧面上分别相对的设置磁性元件520，并在与磁性元件520相对应的位置设置相配合的线圈530。由此在第一光纤100的第一方向和/或第二方向上形成一对相对设置的电磁驱动组件，以对第一光纤100在第一方向和/或第二方向上产生一对相对的电磁驱动力，由此来驱动第一光纤100在第一方向和/或第二方向上移动。

为了避免第一方向和第二方向两侧面的磁性元件互相影响，二者偏离一定位移设置，即沿光纤轴向错开设置。

由此，本实例通过相对设置在第一光纤100上位于第一方向和第二方向的两侧面上的磁驱动组件，驱动第一光纤100绕第一方向和第二方向转动，实现倾斜夹角的调节。但也可根据实际需要，仅在一个方向上设置磁驱动。

进一步的，本实例方案还在固定架510上位于第一方向和/或第二方向的两侧面上相对的设置磁性元件520，并在每个磁性元件520相对应的位置设置相配合的线圈530。由此在固定架510的第一方向和/或第二方向上形成一对相对设置的电磁驱动组件，以对固定架510在第一方向和/或第二方向上产生一对相对的电磁驱动力，由此来驱动固定架510来带动第一光纤100在第一方向和/或第二方向上移动。

由此，本实例通过相对设置在固定架510上位于第一方向和第二方向的两侧面上的磁驱动组件来驱动固定架510，有效实现驱动第一光纤100在第一方向或第二方向上的移动，实现第一光纤100相对于第二光纤的位移调节。

作为上述实例驱动组件方案的变形，为了进一步提高未通电时第一光纤100的稳定性，将第一光纤100在第一方向和/或第二方向上两侧面上分别相对设置的两个磁驱动组件中的一个替换成弹性固定连接组件。这里的弹性固定连接组件，例如可以为弹簧，但并不限于此次，除了弹簧，也可以使用板簧等任意可实现相同功能的弹性部件。

由此，第一光纤100在第一方向和/或第二方向上的一侧面上固定连接弹簧的一端，而弹簧的另一端与其它部件固定连接(如内窥镜装置内侧)；而与该侧面相对的另一侧面上设置磁性元件520，并在相对应位置处设置线圈530，以与该磁性元件520配合。

由此构成的驱动组件，在相应的线圈530未通电时，第一光纤100在弹簧固定支撑下保持稳定；当通电后，与该弹簧相对设置的电磁驱动组件产生相应的电磁驱动力，该电磁驱动力的大小将决定是弹簧进行拉伸还是恢复形变，从而实现第一光纤的偏移调节。

另外，上述的弹性固定连接组件与电磁驱动组件相对设置配合的驱动组件方案同样也可适用于固定架510。

根据上述方案构成的光纤移动部件500方案中在第一光纤100进行调节时，若在第一方向和/或第二方向上两侧相对设置的是两个电磁驱动组件，则对两个电磁驱动组件中的线圈都通电，在第一光纤100现对于第二光纤未准直时，根据需要调节的方向，加大或减小相应侧线圈530内通过的电流，继而来调节两个电磁驱动组件对第一光纤100产生的电磁驱动力，由此驱动第一光纤100在第一方向和/或第二方向上移动或转动，直至第一光纤100现对于第二光纤准直。

如图3所示，若需要在第一方向上调节第一光纤100相对于相对于第二光纤200的径向位移；此时保持固定架510在第二方向上两侧面相对应线圈中通过的电流不变，同时调节固定架510在第一方向上两侧面相对应线圈中通过的电流大小，使得固定架510在第一方向上所有的电磁驱动力发生变化，继而带动第一光纤100在第一方向上现对于第二光纤200进行移动，直至两者相对准直，此时调节固定架510在第一方向上两侧面相对应的两个线圈中通过的电流大小相同，使得固定架510在第一方向上受力平衡，停止移动。

同样的，若需要在第二方向上调节第一光纤100相对于相对于第二光纤200的径向位移；此时保持固定架510在第一方向上两侧面相对应线圈中通过的电流不变，同时调节固定架510在第二方向上两侧面相对应线圈中通过的电流大小，使得固定架510在第二方向上所有的电磁驱动力发生变化，继而带动第一光纤100在第二方向上现对于第二光纤200进行移动，直至两者相对准直，此时调节固定架510在第二方向上两侧面相对应的两个线圈中通过的电流大小相同，使得固定架510在第二方向上受力平衡，停止移动。

若需要在第一方向上调节第一光纤100相对于相对于第二光纤200的倾斜夹角；此时保持固定架510不动，以及第一光纤100在第二方向上两侧面相对应线圈中通过的电流不变，同时调节第一光纤100在第一方向上两侧面相对应线圈中通过的电流大小，使得第一光纤100在第一方向上所有的电磁驱动力发生变化，继而带动第一光纤100绕第二方向现对于第二光纤200进行转动，来调节第一光纤100相对于第二光纤200的倾斜夹角，直至两者相对准直，此时调节第一光纤100在第一方向上两侧面相对应的两个线圈中通过的电流大小相同，使得第一光纤100在第一方向上受力平衡，停止移动。

同样的，若需要在第二方向上调节第一光纤100相对于相对于第二光纤200的倾斜夹角；此时保持固定架510不动，以及第一光纤100在第一方向上两侧面相对应线圈中通过的电流不变，同时调节第一光纤100在第二方向上两侧面相对应线圈中通过的电流大小，使得第一光纤100在第二方向上所有的电磁驱动力发生变化，继而带动第一光纤100绕第一方向现对于第二光纤200进行转动，来调节第一光纤100相对于第二光纤200的倾斜夹角，直至两者相对准直，此时调节第一光纤100在第二方向上两侧面相对应的两个线圈中通过的电流大小相同，使得第一光纤100在第二方向上受力平衡，停止移动。

作为举例：若自准直光纤控制部件600根据第一比较结果与预设的比较结果之间的相对大小确定第一光纤100为在X方向发生径向向上位移时，则通过调节固定架在X方向上相应线圈内的通过的电流，使得第一光纤100在X方向上受到向下的电磁驱动力(调节过程如上所述)，从而使第一光纤100在x方向上向下位移以与第二光纤200准直；

若自准直光纤控制部件600根据第一比较结果与预设的比较结果之间的相对大小，确定第一光纤100的头部已位于准直方向、但尾部处于相对于X方向成30度夹角的位置时，则通过调节第一光纤在X方向上相应线圈内的通过的电流，使得第一光纤100在X方向上受到电磁驱动力(调节过程如上所述)，从而使第一光纤100绕Y方向转动以与第二光纤200准直。

根据上述方案构成的光纤移动部件500方案中在第一光纤100进行调节时，若在第一方向和/或第二方向上两侧相对设置的是一个电磁驱动组件和弹性固定连接组件，在第一光纤100现对于第二光纤未准直时，则根据需要调节的方向，通过对电磁驱动组件中的线圈进行通电或断电，或调节通入线圈电流大小来调节电磁驱动组件所产生的电磁驱动力，该电磁驱动力与弹性固定连接组件的弹力配合，驱动第一光纤100在第一方向和/或第二方向上移动或转动，直至第一光纤100现对于第二光纤准直(其调节过程参见上述双电磁组件方案)。

对于本系统中的自准直控制部件600，其在接收到特征信息检测部件400检测到的发光光源特征信息之后，则控制光纤移动部件500带动第一光纤100优先在该特征信息相对应的运动范围内运动，从而提高第一光纤100与第二光纤200的准直效率。同时，该自准直控制部件600还实时接收光功率检测部件700检测的第一比较结果，并与预设的比较结果相比，从而控制光纤移动部件500带动第一光纤100运动的移动方向和移动量。

为此，本自准直控制部件600通过预设与特征信息相对应的运动范围，由此确定第一光纤100可调节的运动范围。具体的，在自准直控制部件600中针对每个发光光源特征信息分别对应预设第一运动范围和第二运动范围，并与相应的发光光源特征信息进行关联。其中，第一运动范围为在检测到相应发光光源特征信息时所使用的可调节运动范围；第二运动范围为在没有检测到相应发光光源特征信息时所使用的可调节运动范围，且其范围值大于第一运动范围的范围值。

由此，自准直控制部件600根据接收到的发光光源的特征信息的情况来确定第一运动范围和第二运动范围的优先级，若接收到特征信息检测部件400检测到发光光源特征信息，则控制光纤移动部件500带动第一光纤100优先在该特征信息相对应的第一运动范围内运动；若没有接收到特征信息检测部件400检测到发光光源特征信息，则控制光纤移动部件500带动第一光纤100优先在该特征信息相对应的第二运动范围内运动；同时在第一运动范围内运动时，如果第一光纤与第二光纤能够准直，则停止运动，否则继续在第二运动范围内相对于运动，使得第一光纤与第二光纤准直。

另外，本自准直控制部件600中还通过预设比较结果作为判断第一光纤与第二光纤是否准直的一个指标。该预设比较结果的具体内容，形式，可根据实际需求而定，如可具体设置为一个光功率变化范围值，若光功率检测部件700检测到的第一比较结果(即光信号在通过对接的第一光纤和第二光纤后的光功率变化值)，在该预设比较结果所限定的范围之内，则说明第一光纤和第二光纤的之间准直度符合要求；若光功率检测部件700检测到的第一比较结果不在该预设比较结果所限定的范围之内，则说明第一光纤和第二光纤的之间准直度不符合要求，需要进行准直调节。进一步的，还可根据第一比较结果与预设比较结果所限定的范围之间的相对大小(如超过或小于所限定的范围，具体超过或小于多少等)来进行精确调节第一光纤和第二光纤的之间相对状态，使得两者保持高精度准直。

由此，自准直控制部件600将接收到的光功率检测部件700检测到的第一比较结果，将该第一比较结果与预设的比较结果进行比较，若两者之间的相对大小符合要求，则判断第一光纤100与第二光纤200之间处于准直状态；若两者之间的相对大小不符合要求，则判断第一光纤100与第二光纤200之间处于非准直状态，同时根据两者之间的相对大小控制光纤移动部件500的移动方向以及移动量，由光纤移动部件500根据相应的移动方向以及移动量带动第一光纤100相对于第二光纤200运行，继而来调节第一光纤100相对于第二光纤200的位置，使第一光纤100与第二光纤200进行自准直，其保持准直状态。

如图所示，该自准直控制部件600具体包括处理器610和控制器620两部分。

其中，处理器610连接光功率检测部件700和特征信息检测部件400。其实时接收光功率检测部件700的第一比较结果，并将其与预先存储的比较结果相比，再根据比较结果来检测第一光纤100与第二光纤200之间的准直度。同时，该处理器610还实时接收特征信息检测部件400检测到的发光光源特征信息，并将其与预先存储的第一运动范围或/和第二运动范围进行关联。

控制器620受控于处理器610，并分别控制连接光纤移动部件500中的每个线圈。该控制器620根据处理器610确定的运动范围以及检测到的第一光纤100与第二光纤200之间的准直度情况来形成相应的准直控制指令，该准直控制指令控制光纤移动部件500中每个线圈通入的电流，以控制光纤移动部件500中的固定架510带动第一光纤100在确定的运动范围内的移动方向以及移动量。

据此形成的光纤自准直系统，其通过检测发光光源的特征信息来快速确定对接的两光纤中可动光纤(如第一光纤100)可运动范围，便于光纤对接时的快速找准；在两光纤在确定可运动范围内进行对接准直时以及过程中，通过实时检测第一光纤100输出端与发光光源900之间的光功率差异，由此来确定第一光纤100与第二光纤200之间的准直度，差异越小表明损耗越小，也代表着准直性良好；并据此在确定的可运动范围内实时调节第一光纤100相对于第二光纤200的运动方向和运动量，使得第一光纤100与第二光纤200间实现准直，并始终支持高精度的准直状态。

为了清楚说明本光纤自准直系统中各个组成部件之间相互配合方式，以下通过一运行实例来说明本实例提供的光纤自准直系统进行光纤自准的过程。

参见图2，第一光纤100与第二光纤200可进行对接，且第二光纤200固定安装，而第一光纤100处于可动态调整的安装状态，即第一光纤100在与第二光纤200进行对接时，其相对于第二光纤200的状态(位置、方向等)可调整。发光光源900产生的光信号将通过第二光纤200传至第一光纤100，由于其输出端输出。由于第一光纤与第二光纤对接时的准直度，将会影响光信号在通过第二光纤传输到第一光纤的过程中的损失。

对此，本光纤自准直系统在第一光纤100与第二光纤200进行找准对接时，自动调节第一光纤相对于第二光纤的准直性，使得两者快速准直对接，保证光信号的高质量传输。

在第一光纤100与第二光纤200进行找准对接时，系统中的自准直控制部件600控制特征信息检测部件400检测与发光光源900相对应的特征信息搭载部件300，并获取其中存储的特征信息；与此同时，自准直控制部件600控制光功率检测部件700实时接收光功率检测部件700检测的第一比较结果。

自准直控制部件600首先根据特征信息检测部件400检测到的结果来确定第一光纤100相对于第二光纤200的可调节范围。具体的，自准直控制部件600首先根据发光光源的特征信息确定预存的第一运动范围和第二运动范围的选用优选级，即检测是否接收到特征信息检测部件400检测到发光光源特征信息，若接收到特征信息检测部件400检测到发光光源特征信息，则调取预设的与该发光光源特征相对应的第一运动范围，控制光纤移动部件500带动第一光纤100优先在该第一运动范围内运动；若没有接收到特征信息检测部件400检测到发光光源特征信息，调取预设的与该发光光源特征相对应的第二调取预设的与该发光光源特征相对应的，控制光纤移动部件500带动第一光纤100优先在该第二运动范围内运动。

在确定好运动范围的基础上，自准直控制部件600将实时接收到的光功率检测部件700检测到的第一比较结果，将该第一比较结果与预设的比较结果进行比较，由此来确定第一光纤与第二光纤之间是否准直以及确定第一光纤相对于第二光纤需要进行调节的方向和大小。

作为举例，假设发光光源900为具有特定光通量的光源，经过第二光纤200传输至第一光纤100输出端后，光功率损耗一半，则第一光纤100输出端的功率比发光光源的光功率小3dB，即第一比较结果为-3dB。与自准直控制部件600的处理器610中存储的预设的比较结果(例如-15dB～0)相比，若在允许的范围内，则表明第一光纤100与第二光纤200已经准直，则需要在确定的第一运动方范围或第二运动范围内调节第一光纤100的状态；若不在该允许的范围内，则表明第一光纤100与第二光纤200处于非准直状态，需要根据第一比较结果与预设的比较结果相对大小，通过光纤移动部件500精确的控制第一光纤100相对于第二光纤200在确定的第一运动方范围或第二运动范围内的移动方向和移动量，对第一光纤100相对于第二光纤200的状态进行精确调节，使得两者达到准直状态。同时在第一运动范围内调节时，如果第一光纤与第二光纤能够准直，则停止运动，否则继续在第二运动范围内相对于运动，直至使得第一光纤与第二光纤准直。

本实例提供的光纤自准直方案使其中一个光纤(具体为第一光纤100)的位置处于动态变化中，通过准直度的判断方案，光纤运动驱动方案以及特征信息判断方案相互配合，实现对第一光纤100与第二光纤200间快速找正对准，并对第一光纤100与第二光纤200间准直度进行实时检测和调节，使得第一光纤100与第二光纤200在对接时始终保持高精度准直，有效降低光信号的损失，保证信号的高速传输。

另外，根据需要也可以使得第二光纤的位置处于动态变化中，并由此自动调节第二光纤相对于第一光纤的准直性，同样可以实现有效降低光信号的损失。

实施例二

本实例在实例一方案的基础上提出，具体另一种光纤移动部件500的实现方案，除此之外的结构与实施例一均相同，在此不再赘述。

参见图4，本实例中光纤移动部件500主要包括固定架521、第一支撑架522、第一驱动部件523、第二支撑架524以及第二驱动部件525。

其中，固定架521用于固定需要驱动的第一光纤。

第一支撑架522用于支撑固定架521，且固定架521可在第一支撑架522上沿第一方向和第二方向上移动。

第一驱动部件523驱动连接固定架521，驱动固定架521在第一支撑架522上沿第一方向和第二方向上移动。

第二支撑架524，用于旋转支撑设置有固定架521的第一支撑架522，使得第一支撑架522可在其上绕第一方向旋转。

第二驱动部件525，驱动第一支撑架522在第二支撑架524上绕第一方向旋转。

由此构成的光纤移动部件500中，第一驱动部件523和第二驱动部件525由自准直光纤控制部件600控制连接。由此控制第一驱动部件523驱动固定架521在第一支撑架522上沿第一方向或第二方向上移动，继而由固定架521带动第一光纤相对于第二光纤在第一方向或第二方向移动，实现第一光纤与第二光纤之间径向位移的调节；通过控制第二驱动部件525驱动第一支撑架522在第二支撑架524上绕第一方向旋转，从而带动第一支撑架522上承载的固定架521绕第一方向旋转，进一步带动由固定架521固定的第一光纤相对于第二光纤在第一方向旋转，实现第一光纤与第二光纤之间倾斜夹角的调节。

据此，基于本实例提供的光纤移动部件500，光纤自准直系统300中的自准直光纤控制部件600可根据检测到的准直度来控制光纤移动部件500的移动方向以及移动量，再由光纤移动部件500根据相应的移动方向以及移动量带动第一光纤100相对于第二光纤200运行，继而来调节第一光纤100相对于第二光纤200的状态，使第一光纤100与第二光纤200进行自准直，且始终保持准时。

实施例三

本实例在实例一或实例二的方案的基础上提出，提出上述光纤自准直系统的内窥镜系统。

参见图5，其所示为本实例内窥镜系统的立体示意图。由图可知，该内窥镜系统主要包括内窥镜1，与内窥镜1可拆卸连接的光源2和/或处理器设备3。

在此基础上，本实例通过在内窥镜1与光源2和/或处理器设备3之间进一步设置相互配合的连接器4和连接器座5，由此来建立内窥镜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5所示方案中，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。

由此构成的内窥镜系统中，其内的第一光纤100(如图2所示)容纳在连接器座5内，且具体的安置状态可进行调整。而第二光纤200(如图2所示)容纳在连接器4内，连接器4内还设置发光光源(图中未示出)，该发光光源具有恒定的光通量。并且在连接器4插入到连接器座5内时，使得连接器4内的第二光纤200与连接器座5内的第一光纤100实现对接，同时发光光源发出的光可经第二光纤200传输至第一光纤100，由第一光纤10的输出端输出。

由于第一光纤100和第二光纤200的准直性影响光信号的传输速率，本内窥镜系统内增设上述实例提供的光纤自准直系统，该光纤自准直系统设置在光源2和/或处理器设备3内，由此来自动调节第一光纤100相对于第二光纤200的准直性，使得两者对接时始终保持高精度的准直，降低光信号的损失。

其中，光纤自准直系统中的特征信息搭载部件300，其设置在连接器4内，并存储有连接器4内发光光源的相关特征信息。

在此基础上，为能够在第一光纤100与第二光纤200对接时，立即对两者进行自准直调节，本实例在连接器座5内设置传感器，用于检测是否插入连接器4，同时该传感器还用于同步触发光纤自准直系统内的自准直控制部件600。

据此设置，在连接器4插入到连接器座5时，连接器座5内的传感器将产生相应的感应信号，该感应信号传至自准直控制部件600。

在自准直控制部件600接收到该传感器获得的连接器座5中插入连接器4的信号时，将控制光纤自准直系统300对随连接器4插入连接器座5时，进行对接的第二光纤200和第一光纤100进行自准直调节。

另外，这里的传感器可采用常规的传感器，例如光传感器。

在此基础上，本内窥镜系统中进一步增设管理部件800，该管理部件800具体设置在光源和/或处理器设备内，分别与光纤自准直系统内的特征信息检测部件400，自准直控制部件600通信连接，实现对第一光纤100的准直情况进行管理。

如图可知，该管理部件800包括存储部件801和报警部件802，存储部件801具体连接于特征信息检测部件400和自准直控制部件600，存储特征信息检测部件400检测到的特征信息、自准直控制部件600中存储的第一比较结果数据以及预设的比较结果数据(与自准直控制部件600中的预设比较结果数据相同)，并在第一比较结果数据始终无法处于预设的比较结果数据范围时，向报警部件802发出控制信号以提醒用户图像信号可能会有较大的损失。而报警部件802可采用常规的警告部件，如LED灯提示，或报警声音提示。

除报警提示外，本实例的管理部件800的存储部件801可将特征信息检测部件400检测到的特征信息与自准直控制部件600中存储的第一比较结果数据关联起来，从而可以对每条内窥镜的光纤准直信息进行管理，根据第一比较结果数据的变化趋势预测光源、处理器设备或内窥镜中光纤的寿命，提醒用户及时维修。

由此构成的内窥镜系统在使用时，第一光纤100处于动态变化的状态中，通过其内的自准直系统实现第一光纤100与第二光纤200间的快速找准和对接；同时，在对接过程中实时检测第一光纤100与第二光纤200间准直度，并实时自动调节第一光纤100相对于第二光纤200的准直性，使得两者对接时始终保持高精度的准直，其实现过程如下：

内窥镜系统在使用时，首先将内窥镜连接器4插入连接器座5中，使得连接器4内的第二光纤200与连接器座5内的第一光纤100实现对接。

在连接器4插入连接器座5中时，设置在连接器座5内的传感器检测到连接器4插入时，光纤自准直系统300中的自准直控制部件600将接收到传感器传输的信号，则立即触发驱动光功率检测部件700开始检测第一光纤100与第二光纤200之间光功率的相对大小以获得第一比较结果；同时驱动特征信息检测部件400获取特征信息搭载部件300内存储发光光源特征信息。

自准直控制部件600根据检测到的发光光源特征信息和实时获得的第一比较结果，完成第一光纤与第二光纤间自准直调节(具体过程参见实例1中所述)。

另外，本内窥镜系统中的光纤自准直系统进行自准直调节时，通过驱动第一光纤100相对于第二光纤200运动，以调节第一光纤100相对于第二光纤200的倾斜夹角，或调节第一光纤100相对于第二光纤200的径向位移，或者二者的组合，从而实现第一光纤100与第二光纤200的准直。

具体实现时，可通过驱动第一光纤100相对于第二光纤200绕第一方向转动或第二方向转动，来调节第一光纤100相对于第二光纤200的倾斜夹角；通过驱动第一光纤100相对于第二光纤200沿第一方向或第二方向平移，调节第一光纤100相对于第二光纤200的位移。

现有常规内窥镜系统方案在加工制造过程中，由于制造精度的影响，可能无法确保第一光纤100和第二光纤200始终准直，由此可能增大光信号的损失，不利于图像信号的高速传输。而本实例方案提供的内窥镜系统方案，在光源2和/或处理器设备3内设置光纤自准直系统，使得可以根据第二光纤200的实际安装位置实时调节第一光纤100的位置，使得两者对接使用时始终保持高精度准直，降低光信号的损失，并且可以降低对加工精度的要求。

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 (13)

1.一种光纤自准直装置，所述自准直装置针对可对接的第一光纤和第二光纤，及发光光源；其特征在于，所述自准直装置检测发光光源的特征信息，并根据该特征信息直接驱动第一光纤和第二光纤间相对运动，以调节第一光纤和第二光纤间的相对状态，使得第一光纤和第二光纤准直。

2.根据权利要求1所述的光纤自准直装置，其特征在于，所述特征信息为光源的光功率信息、光斑能量分布信息，搭载发光光源的装置的识别码信息之一或者其组合。

3.根据权利要求1所述的光纤自准直装置，其特征在于，所述光纤自准直装置包括

特征信息搭载部件，存储发光光源的特征信息；

特征信息检测部件，与特征信息搭载部件通信连接，获取存储的发光光源特征信息；

光纤移动部件，驱动第一光纤和第二光纤间相对于运动，调节第一光纤和第二光纤间相对状态；

自准直控制部件，控制连接特征信息检测部件和光纤移动部件，控制光纤移动部件在与特征信息对应的第一运动范围内运动，使得第一光纤与第二光纤之间准直。

4.根据权利要求3所述的光纤自准直装置，其特征在于，所述光纤自准直装置还包括光功率检测部件，所述光功率检测部件检测光信号在通过对接的第一光纤和第二光纤后的光功率变化；自准直控制部件根据光功率检测部件检测到的光功率变化确定第一光纤和第二光纤之间的准直度，并控制光纤移动部件驱动调节第一光纤和第二光纤间相对状态，使得第一光纤与第二光纤之间保持准直。

5.根据权利要求3所述的光纤自准直装置，其特征在于，所述光纤移动部件基于电磁力驱动第一光纤和第二光纤间相对运动。

6.根据权利要求3所述的光纤自准直装置，其特征在于，所述光纤移动部件包括：

固定架，以固定待驱动光纤；

支撑架，在第一方向和/或第二方向上可活动支撑固定架；

第一驱动部件，驱动固定架在支撑架上沿第一方向或第二方向移动；

第二驱动部件，驱动支撑架带动固定架绕第一方向旋转。

7.一种光纤自准直方法，其特征在于，检测发光光源的特征信息，根据检测到的特征信息的情况，控制对接的第一光纤和第二光纤在第一运动范围和/或第二运动范围内相对于运动，使得第一光纤和第二光纤间准直；所述第一运动范围与发光光源特征信息相对应，所述第二运动范围大于第一运动范围。

8.根据权利要求7所述的光纤自准直方法，其特征在于，在检测到发光光源的特征信息时，则控制光纤优选在特征信息所对应的第一运动范围内相对于运动；

在没有检测到发光光源的特征信息时，则控制光纤在第二运动范围内相对于运动；

在第一运动范围内运动时，如果第一光纤与第二光纤能够准直，则停止运动，否则继续在第二运动范围内相对于运动，使得第一光纤与第二光纤准直。

9.根据权利要求7所述的光纤自准直方法，其特征在于，所述光纤自准直方法还包括光纤准直度检测步骤，通过检测光信号在通过对接的第一光纤和第二光纤后的光功率变化，以此来判断第一光纤和第二光纤之间是否准直。

10.根据权利要求7所述的光纤自准直方法，其特征在于，所述光纤自准直方法还包括在第一光纤与第二光纤无法准直时向用户发出提示的警告步骤。

11.一种内窥镜系统，所述内窥镜系统中具有可对接的第一光纤和第二光纤，及发光光源，其特征在于，还包括权利要求1-6中任一项所述的光纤自准直装置，该光纤自准直装置驱动连接第一光纤或/和第二光纤。

12.根据权利要求11所述的内窥镜系统，其特征在于，所述内窥镜系统内还设置管理部件，所述管理部件与光纤自准直装置中的自准直控制部件通信连接，对第一光纤和第二光纤间的准直情况进行管理。

13.一种内窥镜系统的光纤自准直方法，其特征在于，在内窥镜系统连接使用时，采用权利要求7-10中任一项所述的光纤自准直方法对内窥镜系统内对接的第一光纤和第二光纤进行自准直调节，使得第一光纤和第二光纤在内窥镜系统连接使用的过程中始终保持准直。