CN109157182A - 一种自恢复光源及其自恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自恢复光源及其自恢复方法，其中自恢复光源包括第一光源、第二光源、反光构件、旋转或移动驱动装置、光纤束、光源驱动控制模块、光源状态检测装置，第一光源、第二光源、光源状态检测装置分别与光源驱动控制模块连接，光源驱动控制模块与旋转或移动驱动装置连接；旋转或移动驱动装置与反光构件连接，第一光源的光路朝着光纤束，第一光源、第二光源的光路交叉，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件转动或移动使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中。采用本发明的技术方案，备用光源在初始光源故障时快速自动切换，无需人工拔插光纤及启动新光源，更不用以维修方式耗时地更换光源，保障了医疗服务的稳定性及连续性。

Description

一种自恢复光源及其自恢复方法
技术领域
本发明属于照明技术领域，尤其涉及一种自恢复光源及其自恢复方法。
背景技术
内窥镜系统在医疗和工业上有着广泛的应用，内窥镜系统主要有成像系统、冷光源系统和内窥镜系统组成。医疗用内窥镜系统主要用于医疗检查和手术，如果在使用过程中，因冷光源系统出现故障而失效，则医生无法继续进行检查或者手术，其后果可能会延长检查或者手术时间、给病人带来更多的痛苦，甚至会导致手术失败。为了避免或者弥补冷光源系统突然失效带来的问题，目前的解决方案有：1）备用冷光源系统；2）备用光源和部件以便随时更换或者维修；3）在一个冷光源系统中安装有两套冷光源。然而，第2）种方法占用的时间太长，一般不宜采用，第1）种和第3）种方案，需要医生或者护士做两个动作：第一步把内窥镜的导光束拔出，然后插入另外一套新的冷光源系统或者同一套冷光源系统中的备用冷光源插口；第二步打开电源开关。第1）和第3）种方案，都会打断医生或者护士聚精会神的工作，还需要额外的动作。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种自恢复光源及其自恢复方法，在初始光源遇到故障时，不需要人工干预，就可以快速进行备用光源的切换，实现自恢复。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种自恢复光源，其特征在于：其包括第一光源、第二光源、反光构件、旋转或移动驱动装置、光纤束、光源驱动控制模块、光源状态检测装置，所述第一光源、第二光源、光源状态检测装置分别与光源驱动控制模块连接，所述光源驱动控制模块与旋转或移动驱动装置连接；所述旋转或移动驱动装置与反光构件连接，所述第一光源的光路朝着光纤束，所述第一光源、第二光源的光路交叉，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件转动或移动使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中。其中，所述第二光源朝着反光构件的反射面。
进一步的，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件从第一位置转动或移动到第二位置，使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中；其中第一位置为不遮挡第一光源的光路，但是遮挡第二光源的光路；第二位置为位于光纤束的入口前方，并朝着光纤束，所述反光构件遮挡第一光源的光路，反光构件的反射面与第二光源的光路呈一定的夹角，将第二光源的光路反射后射入光纤束中。
采用上述技术方案，将两路冷光源输出端合并到一个输出口，无论哪一路冷光源工作，都不需要插拔导光束；自动检测第一路冷光源失效的检测装置，一旦感知第一光源失效，则自动通过智能电路启动备用第二光源开始工作，无需人工启动备用光源。
上述技术方案通过光源状态检测装置自动检测初始光源即第一光源的工作状态，判断是否失效，一旦感知初始光源失效，则反馈信号给光源驱动控制模块，通过光源驱动控制模块启动备用光路光源即第二光源开始工作，同时发出工作信号给旋转或移动驱动装置，旋转或移动驱动装置驱动反光构件旋转或移动，使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中，从而快速的实现自恢复，这样不需要把内窥镜的导光束拔出，也不需要其他额外的动作，即可实现光源的自动回复，不用打断医生或者护士聚精会神的工作。
进一步的，所述光源驱动控制模块设有光源切换按键，通过人为触发，模组自动切换光路的方式，延长模组使用寿命至单个冷光源的2倍。
进一步的，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件为旋转驱动装置时，旋转前，所述反光构件的反射面朝着第二光源，且将第二光源遮挡，但是不遮挡第一光源；旋转后，所述第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中，所述反光构件将第一光源遮挡。所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件为水平移动驱动装置时，平移前，所述反光构件与第二光源的光路呈一定的角度，这个角度满足在移动后，第二光源的光路经过反光构件后能射入光纤束中。当第一光源发生故障时，所述水平移动驱动装置驱动反光构件朝着远离第二光源的方向平移，直到第二光纤束的入口前方，使第二光源的光路经过反光构件反射后射入到光纤束中。
作为本发明的进一步改进，所述第一光源的光路与第二光源的光路垂直。当然，这里的第一光源的第一光源的光路与第二光源的光路也可以不垂直，只需要第二光源射出的光经过反光构件后射入光纤束中即可。
作为本发明的进一步改进，所述旋转或移动驱动装置为旋转驱动装置时，所述旋转驱动装置驱动反光构件旋转后，所述反光构件的反射面位于第一光源与第二光源的光路的交叉处，且与第二光源的光路的夹角为45度。
进一步优选，旋转前，所述反光构件的反射面朝着第二光源，且与第一光源的光路平行。
作为本发明的进一步改进，所述光纤束的入口端设有聚焦透镜模块；所述第一光源的前方设有第一透镜模块，所述第二光源的前方设有第二透镜模块。
作为本发明的进一步改进，所述第一光源和第二光源均为LED冷光源。进一步的，所述第一光源和第二光源包括但不限于LED、激光光源、氙灯、卤素灯等人造光源。
进一步，所述第一透镜模块和第二透镜模块为透镜组。进一步的，每个透镜组包括两个透镜。
作为本发明的进一步改进，所述光源状态检测装置包括位于所述第一光源、第二光源的一侧的光传感器。
作为本发明的进一步改进，所述光源状态检测装置包括光源电参数监测电路。
作为本发明的进一步改进，所述光源电参数监测电路包括与第一光源或第二光源串联的取样电阻、位于取样电阻两端的电压检测电路。
作为本发明的进一步改进，所述旋转或移动驱动装置为旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包括旋转电机，所述旋转电机与反光构件连接。进一步的，所述旋转电机为步进电机，通过步进电机带动反光构件的方式，灵活转动一定角度，在不同时间将两路光路的两个光源发出的光能量汇聚到同一光纤束上。
进一步的，所述反光构件为反光板。
本发明还公开了一种如上所述的自恢复光源的自恢复方法，其包括：启动第一光源，所述第一光源射向光纤束；所述光源状态检测装置实时监控第一光源的状态，当第一光源发生故障时，所述光源状态检测装置反馈信息给光源驱动控制模块，所述光源驱动控制模块驱动第二光源工作，并同时发出启动信号给旋转或移动驱动装置，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件旋转或移动，使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中。
作为本发明的进一步改进，所述光源状态检测装置为位于第一光源一侧、第二光源一侧的光传感器或与光源电参数监测电路；所述光传感器感应第一光源和第二光源的状态，将信号反馈给光源驱动控制模块；所述光源电参数监测电路通过检测第一光源、第二光源工作的电参数，将信号反馈给光源驱动控制模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，采用本发明的技术方案，备用光源在初始光源故障时快速自动切换，无需人工拔插光纤及启动新光源，更不用以维修方式耗时地更换光源，保障了医疗服务的稳定性及连续性。
第二，在初始光路光源因长期工作，光输出有一定衰减后，使用者可根据自己的要求，选择主动切换启动备用光路光源，使得整个产品在使用寿命上延长为原来的2倍，且如果备用光路光源发生故障停止工作的话，初始光路冷光源又可迅速自动切换上，避免模组完全没有光输出。
第三，整个模组集成度高，降低了嵌入整机时的复杂度。
附图说明
图1是本发明的整体光路配置示意图。
图2是本发明一种实施例的初始工作光路及系统示意图。
图3是本发明一种实施例的备用工作光路及系统示意图。
图4是本发明另一种实施例的初始工作光路及系统示意图。
图5是本发明另一种实施例的备用工作光路及系统示意图。
图6是本发明另一种实施例的光源电参数监测电路原理图。
附图标记包括：1-第一光源，2-第二光源，3-反光板，4-旋转驱动装置，5-光纤束，6-光源驱动控制板，7-第一透镜模块，8-第二透镜模块，9-聚焦透镜，10-第一位置，20-第二位置；11-第一光传感器，12-第二光传感器；71-第一透镜，72-第二透镜，81-第三透镜，82-第四透镜。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，一种自恢复光源，其包括第一光源1、第二光源2、反光板3、旋转驱动装置4、光纤束5、光源驱动控制板6、光源状态检测装置，所述第一光源1、第二光源2、光源状态检测装置分别与光源驱动控制板6连接，所述光源驱动控制板6与旋转驱动装置4连接；所述旋转驱动装置4与反光板3连接，所述第一光源1的光路朝着光纤束5，所述第一光源1、第二光源2的光路交叉，从第一位置10转动或移动到第二位置20，使第二光源2的光路经过反光构件反射后射入光纤束5中；其中第一位置10为不遮挡第一光源1的光路，但是遮挡第二光源2的光路；第二位置20为位于光纤束5的入口前方并朝着光纤束5，所述反光构件遮挡第一光源1的光路，反光构件的反射面与第二光源2的光路呈一定的夹角，将第二光源2的光路反射后射入光纤束5中。所述光纤束5的入口端设有聚焦透镜9。所述第一光源1的前方设有第一透镜模块7，所述第二光源2的前方设有第二透镜模块8。
如图1所示，本实施例中所述第一光源1的光路与第二光源2的光路垂直。第一位置10为反光板3与第一光源1的光路平行，第二位置20为反光板3的反射面位于第一光源1与第二光源2的光路的交叉处，且与第二光源2的光路的夹角为45度。
进一步的，所述旋转驱动装置4包括步进电机和齿轮，所述步进电机通过齿轮与反光板3连接，驱动反光板3转动。
如图1所示，本实施例的工作过程为：
启动第一光源1，所述第一光源1的光路依次通过第一透镜模块7、聚焦透镜9聚焦耦合后射向光纤束5；所述光源状态检测装置实时监控第一光源1的状态，当第一光源1发生故障时，所述光源状态检测装置反馈信息给光源驱动控制模块，所述光源驱动控制模块驱动第二光源2工作，并同时发出启动信号给旋转驱动装置4，所述旋转驱动装置4驱动反光板3旋转，使第二光源2的光路通过第二透镜模块8后射向反光板3，经过反光板3反射后经过聚焦透镜9聚焦耦合后射入光纤束5中。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2和图3所示，本实施例中，所述第一光源1和第二光源2均为LED冷光源。所述第一透镜模块7和第二透镜模块8为透镜组。所述第一透镜模块7包括沿着第一光源1的光路方向设置的第一透镜71和第二透镜72，所述第二透镜模块8包括沿着第二光源2的光路方向设置的第三透镜81和第四透镜82，所述光源状态检测装置包括位于所述第一光源1一侧的第一光传感器11、位于第二光源2一侧的第二光传感器12，所述第一光传感器11、第二光传感器12分别与光源驱动控制板6连接，所述第一光传感器11、第二光传感器12分别监测第一光源1、第二光源2的工作状态。当初始光源为第一光源1时，如图1所示，所述反光板3与第一光源1的光路平行，并遮挡第二光源2，第一光源1通过第一透镜71和第二透镜72后射向聚焦透镜9，通过聚焦透镜9聚焦后射入光纤束5中。当第一光传感器11感应到第一光源1发生故障时，将故障信号反馈给光源驱动控制板6，所述光源驱动控制板6驱动第二光源2工作，并同时发出启动信号给旋转驱动装置4，所述旋转驱动装置4驱动反光板3旋转，使反光板3从第一位置10转动到第二位置20，使第二光源2的光路通过第三透镜81、第四透镜82后射向反光板3，经反射后，通过聚焦透镜9射入光纤束5中。
另外，进一步的，所述光源驱动控制板6设有光源切换按键，可以通过人为触发，进行光路切换，即从第一光源1工作切换到第二光源2工作，或从第二光源2工作切换到第一光源1工作，这样可以延长模组使用寿命至单个冷光源的2倍。
如果人为从第二光源2工作切换到第一光源1工作，当第二光源2发生故障停止工作的话，通过第二光传感器12反馈信号后，所述光源驱动控制板6驱动第一光源1工作，并同时发出启动信号给旋转驱动装置4，所述旋转驱动装置4驱动反光板3旋转，使反光板3从第二位置20转动到第一位置10，使第一光源1的光路通过第一透镜71、第二透镜72后，通过聚焦透镜9聚焦耦合后射入光纤束5中；初始光路光源又可迅速自动切换上，避免模组完全没有光输出。
实施例3
在实施例1的基础上，如图4和图5所示，本实施例中，所述第一光源1和第二光源2均为LED冷光源。所述第一透镜模块7和第二透镜模块8为透镜组。所述第一透镜模块7包括沿着第一光源1的光路方向设置的第一透镜71和第二透镜72，所述第二透镜模块8包括沿着第二光源2的光路方向设置的第三透镜81和第四透镜82，所述光源状态检测装置包括设在光源驱动控制板6的光源电参数监测电路。所述光源电参数监测电路包括分别与第一光源1、第二光源2串联的取样电阻Rsense、位于取样电阻两端的电压检测电路、位于第一光源1、第二光源2两端的电压检测电路。
所述光源电参数监测电路通过监测第一光源1、第二光源2的电参数从而检测工作状态是否正常。当初始光源为第一光源1时，如图1所示，所述反光板3与第一光源1的光路平行，并遮挡第二光源2，第一光源1通过第一透镜71和第二透镜72后射向聚焦透镜9，通过聚焦透镜9聚焦后射入光纤束5中。当光源电参数监测电路监测到第一光源1发生故障时，将故障信号反馈给光源驱动控制板6，所述光源驱动控制板6驱动第二光源2工作，并同时发出启动信号给旋转驱动装置4，所述旋转驱动装置4驱动反光板3旋转，使反光板3从第一位置10转动到第二位置20，使第二光源2的光路通过第三透镜81、第四透镜82后射向反光板3，经反射后，通过聚焦透镜9聚焦耦合射入光纤束5中。
另外，进一步的，所述光源驱动控制板6设有光源切换按键，可以通过人为触发，进行光路切换，即从第一光源1工作切换到第二光源2工作，或从第二光源2工作切换到第一光源1工作，这样可以延长模组使用寿命至单个冷光源的2倍。
如果人为从第二光源2工作切换到第一光源1工作，当第二光源2发生故障停止工作的话，通过光源电参数监测电路反馈信号后，所述光源驱动控制板6驱动第一光源1工作，并同时发出启动信号给旋转驱动装置4，所述旋转驱动装置4驱动反光板3旋转，使反光板3从第二位置20转动到第一位置10，使第一光源1的光路通过第一透镜71、第二透镜72后，通过聚焦透镜9射入光纤束5中；初始光路光源又可迅速自动切换上，避免模组完全没有光输出。
其中，光源电参数监测电路的原理图如图6所示，具体工作过程如下：
1. 根据第一光源1、第二光源2所采用的LED的规格书的额定工作电压范围，制作LED两端正向压降VF的正常工作区间；
2. 实时检测LED两端电压VLED，通过ADC处理成LED两端正向压降的数字信号；
3. 实时检测串联在LED电路上的取样电阻Rsense的压差测得通过LED电流，通过ADC转换处理成通过LED电流的数字信号；
4. 通过AD转换，把1项的VF的工作区间变换成数字化区间Ψ1;设置电流数字化的正常工作区间Ψ2；两者乘积（功率数字化)的区间范围Ψ3；
5. MCU处理上述3组数字化信息：
1)检测第2项测得数据是否在Ψ1内；是，a=1；否a=0；
2)检测第3项测得数据是否在Ψ2内;是，b=1；否b=0；
3)检测第2项和第3项的乘积的是否落在Ψ3内；是，c=1；否c=0；
4)连续检测3次，判断a&b&c=0是连续否成立，一旦成立，则判定第一光源1异常，并触发后续启用备用工作光路的一系列控制动作。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自恢复光源，其特征在于：其包括第一光源、第二光源、反光构件、旋转或移动驱动装置、光纤束、光源驱动控制模块、光源状态检测装置，所述第一光源、第二光源、光源状态检测装置分别与光源驱动控制模块连接，所述光源驱动控制模块与旋转或移动驱动装置连接；所述旋转或移动驱动装置与反光构件连接，所述第一光源朝着光纤束，所述第一光源、第二光源的光路交叉，所述第二光源朝着反光构件的反射面，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件转动或移动使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中。
2.根据权利要求1所述的自恢复光源，其特征在于：所述第一光源的光路与第二光源的光路垂直。
3.根据权利要求2所述的自恢复光源，其特征在于：所述旋转或移动驱动装置为旋转驱动装置时，所述旋转驱动装置驱动反光构件旋转后，所述反光构件的反射面位于第一光源与第二光源的光路的交叉处，且与第二光源的光路的夹角为45度。
4.根据权利要求1所述的自恢复光源，其特征在于：所述光纤束的入口端设有聚焦透镜模块；所述第一光源的前方设有第一透镜模块，所述第二光源的前方设有第二透镜模块。
5.根据权利要求4所述的自恢复光源，其特征在于：所述第一光源和第二光源均为LED冷光源。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的自恢复光源，其特征在于：所述光源状态检测装置包括位于所述第一光源、第二光源的一侧的光传感器。
7.根据权利要求1~5任意一项所述的自恢复光源，其特征在于：所述光源状态检测装置包括光源电参数监测电路。
8.根据权利要求7所述的自恢复光源，其特征在于：所述光源电参数监测电路包括与第一光源或第二光源串联的取样电阻、位于取样电阻两端的电压检测电路。
9.一种如权利要求1~8任意一项所述的自恢复光源的自恢复方法，其特征在于：其包括以下步骤：启动第一光源，所述第一光源射向光纤束；所述光源状态检测装置实时监控第一光源的状态，当第一光源发生故障时，所述光源状态检测装置反馈信息给光源驱动控制模块，所述光源驱动控制模块驱动第二光源工作，并同时发出启动信号给旋转或移动驱动装置，所述旋转或移动驱动装置驱动反光构件旋转或移动，使第二光源的光路经过反光构件反射后射入光纤束中。
10.根据权利要求9所述的自恢复光源的自恢复方法，其特征在于：所述光源状态检测装置为位于第一光源一侧、第二光源一侧的光传感器或与光源电参数监测电路。
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