CN113331773A

CN113331773A - 用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统

Info

Publication number: CN113331773A
Application number: CN202110572116.2A
Authority: CN
Inventors: 李鑫朝; 赖跃兴; 徐峰
Original assignee: Shanghai Zhencha Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Zhencha Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-09-03

Abstract

本发明公开了用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，包括多光谱/多色集成LED组件，电路系统，多光谱/多色集成LED组件前端固定安装有匀光聚焦透镜组，匀光聚焦透镜组包括透镜座、第一匀光片和第二匀光片，多光谱/多色集成LED组件背部固定安装有光源散热器，光源散热器背部固定安装有散热风扇，电路系统包括电源模块，电源模块电连接控制模块，控制模块电连接按键操作模块和LED驱动模块，LED驱动模块电连接多光谱/多色集成LED组件和散热风扇。本发明提供多种光谱光源，自由搭配多种模式，可精准的控制每种光的输出比例进行复合后输出，模式多样，灵活度和拓展度高，提高内镜诊断的准确率，LED光源使用寿命长，有效降低产品使用、维修成本。

Description

用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体来说，涉及用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统。

背景技术

电子内窥镜是一种应用非常广泛的医疗器械，可以直接插入人体腔道和脏器内腔进行直接观察、诊断、治疗的集传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、软件等高精尖技术于一体的医用电子光学仪器。在医疗领域中，内窥镜需要进入人体内部对组织进行照明，再根据反馈的图像判断组织病变情况。其中，光源装置是内窥镜最为重要的部件之一。医用内窥镜光源领域目前主要以大功率 LED、卤钨灯、疝气灯等。LED冷光源有效地克服现有卤钨灯、疝气灯等内窥镜光源的不足，以其亮度高、色温合适、发热量少、寿命长等众多优点而受到广大用户的青睐。技术成熟的LED冷光源理论寿命可以达到5万小时以上。

随着医疗成像技术的技术发展，对光源的需求已经不仅限于白光，采用特定波长窄带光在医疗成像方面可以实现白光所不可替代的作用，窄带成像技术在医疗内窥镜使用越来越广泛。窄带光谱有利于增强消化道黏膜血管的图像，在一些伴有微血管改变的病变。窄带光源较普通光源有着明显的优势。从而使得医学内窥镜检查诊断的时间提前，从而更早地对病人实施有针对性的药物治疗或者手术治疗。窄带成像所需的窄带光在紫外光波段、可见光波段和红外波段均有可能涉及。内镜窄带成像技术NBI的原理是：通过红绿蓝RGB滤光器对传统电子内镜使用的白色照明光的宽带光波进行过滤，仅留下波长分别为415nm、540nm和600nm的蓝、绿、红色窄带光波。因窄带光波波长包含在血红蛋白可吸收光波波长的范围内，且难以扩散，能被血液吸收，故能够增加黏膜上皮和黏膜下血管模式的对比度和清晰度，其利用不同波长的光可穿透黏膜不同深度的原理，使用不同波长的光成像，重构图像，从而提高诊断的精确性。该技术的缺点是：①光源为氙灯/卤素灯光源，内置滤光片转动来获取窄带光。分光后的光利用率较低，功耗高，散热难。②由于过滤掉除415nm及540nm之外的光，所以整体图像偏暗，检查时需要将内窥镜的远端小心地推进到黏膜处。③氙灯/卤素灯光源的寿命短，需要经常更换，产品维护成本高。

目前行业中有部分厂商用到多光路LED/激光反射、透射、合光来实现复合窄带光。该方式虽然可以实现，但是，多光路需要复杂的工艺和高额的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，包括多光谱/多色集成LED组件，电路系统，所述多光谱/多色集成LED组件前端固定安装有匀光聚焦透镜组，所述匀光聚焦透镜组包括透镜座、第一匀光片和第二匀光片，所述多光谱/多色集成LED组件背部固定安装有光源散热器，所述光源散热器背部固定安装有散热风扇，所述电路系统包括电源模块，所述电源模块电连接控制模块，所述控制模块电连接按键操作模块和LED驱动模块，所述LED驱动模块电连接多光谱/多色集成LED组件和散热风扇。

进一步的，所述第一匀光片和第二匀光片之间靠近第一匀光片一侧安装有透镜A，所述第一匀光片和第二匀光片之间靠近第二匀光片一侧安装有透镜B，所述透镜B右侧固定安装有透镜C。

进一步的，所述透镜A与所述透镜B之间固定安装有中间隔圈。

进一步的，所述透光镜C右侧固定安装有锁紧螺帽。

进一步的，所述匀光聚焦透镜组通过所述透镜座与所述光源散热器相固定。

进一步的，所述第二匀光片与所述透镜C之间固定安装有中间压圈。

进一步的，所述多光谱/多色集成LED组件为白光+N个窄带光的集成式多光谱/多色LED及铜基电路板组成，窄带光源包括并不限于375～395紫外光、410～450nm蓝紫光、510～550nm绿光、615～660nm红光及760～790红外光，LED中白光的显色指数≥90。

进一步的，所述控制模块设定多个光谱组合模式，所述控制模块光谱组合模式由所述按键操作模块控制切换。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1. 本发明提供多种光谱光源，集成白光+N个窄带光（N≥1），自由搭配多种模式。可精准的控制每种光的输出比例，然后将其进行复合后输出。模式多样，灵活度和拓展度高。

2. 本发明既可输出的内窥镜白色照明光，显色指数达到90以上；又可输出白光+复合窄带色谱光或复合窄带色谱光，窄带光光源采用白光+R+G+B/白光+IR++G+B等多光谱LED作为光源。

3. 窄带色谱光的增持下可精确观察黏膜上皮形态和上皮血管网的形态，提高内镜诊断的准确率。

4. LED光源使用寿命长，有效降低产品使用、维修成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的多光谱窄带光源模组截面示意图；

图2是根据本发明实施例的多光谱窄带光源模组爆炸示意图；

图3是根据本发明实施例的一种实施例的光路示意图；

图4是根据本发明实施例的系统硬件原理框示意图。

附图标记：

1、散热风扇；2、光源散热器；3、多光谱/多色集成LED组件；4、匀光聚焦透镜组；4.1、透镜座；4.2、第一匀光片；4.3、透镜A； 4.4、中间隔圈；4.5、透镜B ；4.6、第二匀光片；4.7、中间压圈；4.8、透镜C；4.9、锁紧螺帽；5、电路系统；5.1、电源模块；5.2、控制模块；5.3、按键操作模块；5.4、LED驱动模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“前面”、“后面”、“中间部位”、“内部”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，包括多光谱/多色集成LED组件3，电路系统5，所述多光谱/多色集成LED组件3前端固定安装有匀光聚焦透镜组4，所述匀光聚焦透镜组4包括透镜座4.1、第一匀光片4.2和第二匀光片4.6，所述多光谱/多色集成LED组件3选用白光+N个窄带光的集成式多光谱/多色LED作为光源，窄带光源包括并不限于375～395紫外光、410～450nm蓝紫光、510～550nm绿光、615～660nm红光及760～790红外光，LED中白光的显色指数≥90，所述多光谱/多色集成LED组件3背部固定安装有光源散热器2，所述光源散热器2背部固定安装有散热风扇1，所述电路系统5包括电源模块5.1，所述电源模块5.1电连接控制模块5.2，所述控制模块5.2电连接按键操作模块5.3和LED驱动模块5.4，所述LED驱动模块5.4电连接多光谱/多色集成LED组件3和散热风扇1。

此外，所述第一匀光片4.2和第二匀光片4.6之间靠近第一匀光片4.2一侧安装有透镜A4.3，所述第一匀光片4.2和第二匀光片4.6之间靠近第二匀光片4.6一侧安装有透镜B4.5，所述透镜B4.5右侧固定安装有透镜C4.8，所述透镜A4.3与所述透镜B4.5之间固定安装有中间隔圈4.4，所述透光镜C4.8右侧固定安装有锁紧螺帽4.9，所述匀光聚焦透镜组4通过所述透镜座4.1与所述光源散热器3相固定。所述第二匀光片4.6与所述透镜C4.8之间固定安装有中间压圈4.7，所述多光谱/多色集成LED组件3为白光+N个窄带光的集成式多光谱/多色LED，窄带光源包括并不限于375～395紫外光、410～450nm蓝紫光、510～550nm绿光、615～660nm红光及760～790红外光，LED中白光的显色指数≥90，所述控制模块5.2设定多个光谱组合模式，如（白光+10%绿光+20%蓝光+30%红光/白光+20%绿光+30%蓝光+40%红光）等多个模式。上述是白光+绿光+蓝光+红光集成LED，同理也可以切换白光+另外3中窄带光，如（白光+n%绿光+n%蓝光+n%紫外/白光+n%绿光+n%蓝光+n%红外），所述控制模块5.2光谱组合模式由所述按键操作模块5.3控制切换。

工作原理：

通过本发明的上述方案，本发明电路系统包括电源模块5.1、按键操作模块5.3、控制模块5.2、LED驱动模块5.4、多光谱/多色集成LED组件3、散热风扇1。电源模块5.1给整个系统提供安全稳定的电源；按键操作模块5.3主要用于发布操作命令，接通、开断、切换控制电路。

控制模块5.2通过对各种光输出比例的控制设定多个光谱组合模式，后通过按键操作模块5.3可控制LED灯的开关和光谱组合模式的切换；LED驱动模块5.4负责接收控制模块的命令并驱动LED；同时监控LED的状态，并反馈到控制模块5.2；多光谱/多色集成LED组件3由多光谱/多色集成LED和PCB电路构成，多光谱/多色集成LED组件3提供多种光谱光源，集成白光+N个窄带光（N≥1）；散热风扇1用于给LED进行散热。匀光聚焦透镜由透镜座4、第一匀光片4.2、透镜A4.3、中间隔圈4.4、透镜B4.5、第二匀光片4.6、中间压圈4.7、透镜C4.8、锁紧螺帽4.9构成。散热风扇1控制模块控制电源向LED驱动模块5.4供电并将光谱组合模式给到LED驱动模块5.4，LED驱动模块5.4开始通过对占空比的控制驱动多光谱/多色集成LED。

在工作时，LED发光后，复合光通过聚焦透镜进行混合折射后射出。具体步骤是复合光会发射到第一匀光片4.2进行第一次混合，后经过透镜A4.3折射输出到透镜B4.5再次折射；从透镜B4.5折射出的复合光会进入第二匀光片4.6中再次混合，防止复合光混合不均匀，最后混合好的光通过透镜C4.8聚焦于一点。

本发明提供多种光谱光源，集成白光+N个窄带光（N≥1），自由搭配多种模式。可精准的控制每种光的输出比例，然后将其进行复合后输出。模式多样，灵活度和拓展度高。既可输出的内窥镜白色照明光，显色指数达到90以上；又可输出白光+复合窄带色谱光或复合窄带色谱光，窄带光光源采用白光+R+G+B/白光+IR++G+B等多光谱LED作为光源，窄带色谱光的增持下可精确观察黏膜上皮形态和上皮血管网的形态，提高内镜诊断的准确率。LED光源使用寿命长，有效降低产品使用、维修成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，包括多光谱/多色集成LED组件（3），电路系统（5），其特征在于，所述多光谱/多色集成LED组件（3）前端固定安装有匀光聚焦透镜组（4），所述匀光聚焦透镜组（4）包括透镜座（4.1）、第一匀光片（4.2）和第二匀光片（4.6），所述多光谱/多色集成LED组件（3）背部固定安装有光源散热器（2），所述光源散热器（2）背部固定安装有散热风扇（1），所述电路系统（5）包括电源模块（5.1），所述电源模块（5.1）电连接控制模块（5.2），所述控制模块（5.2）电连接按键操作模块（5.3）和LED驱动模块（5.4），所述LED驱动模块（5.4）电连接多光谱/多色集成LED组件（3）和散热风扇（1）。

2.根据权利要求1所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述第一匀光片（4.2）和第二匀光片（4.6）之间靠近第一匀光片（4.2）一侧安装有透镜A（4.3），所述第一匀光片（4.2）和第二匀光片（4.6）之间靠近第二匀光片（4.6）一侧安装有透镜B（4.5），所述透镜B（4.5）右侧固定安装有透镜C（4.8）。

3.根据权利要求2所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述透镜A（4.3）与所述透镜B（4.5）之间固定安装有中间隔圈（4.4）。

4.根据权利要求2所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述透光镜C（4.8）右侧固定安装有锁紧螺帽（4.9）。

5.根据权利要求1所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述匀光聚焦透镜组（4）通过所述透镜座（4.1）与所述光源散热器（3）相固定。

6.根据权利要求2所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述第二匀光片（4.6）与所述透镜C（4.8）之间固定安装有中间压圈（4.7）。

7.根据权利要求2所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述多光谱/多色集成LED组件（3）为白光+N个窄带光的集成式多光谱/多色LED，窄带光源包括并不限于375～395紫外光、410～450nm蓝紫光、510～550nm绿光、615～660nm红光及760～790红外光，LED中白光的显色指数≥90。

8.根据权利要求1所述的用于内窥镜窄带成像的复合多光谱照明系统，其特征在于，所述控制模块（5.2）设定多个光谱组合模式，所述控制模块（5.2）光谱组合模式由所述按键操作模块（5.3）控制切换。