CN1891140B

CN1891140B - 电子内窥镜装置

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Publication number: CN1891140B
Application number: CN2006101005686A
Authority: CN
Inventors: 根岸清
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: US7566301B2; CN1891140A; US20070010713A1; JP4814563B2; JP2007014452A

Abstract

一种电子内窥镜光源装置，其包括用于使照明光从光源入射到与处理器可拆卸连接的内窥镜的光导的入射端面上的内窥镜光源装置，所述内窥镜光源装置内置在处理器中；一个用于打开所述处理器的主开关；一个用于起动锁定机构的内窥镜锁定杆，所述锁定机构用于防止连接的内窥镜从所述处理器上脱离；一个用于打开和关闭内窥镜光源装置的光源开关；以及一个当主开关或者所述内窥镜锁定杆在光源开关运转之前运转而内窥镜光源装置关闭时，用于打开内窥镜光源装置的控制器。

Description

电子内窥镜装置

技术领域

本发明涉及电子内窥镜装置，其具有适用于内窥镜或者电子内窥镜等的内置内窥镜光源装置。

背景技术

新近的电子内窥镜系统具有带内置光源装置的处理器，具有安装在其远端的电子照相机(electronic camera)、或者仅仅通过光学元件来引导观察的光纤内窥镜(fiber scope)的电子内窥镜(electronic scope)与所述光源相连以便于使用。特别是，提供电子内窥镜被用于较宽的厚度变化，并且其功能适于不同的观察位置。可与多种类型的电子内窥镜相连的处理器和光纤内窥镜还必须具有可与所述多种电子内窥镜和光纤内窥镜兼容的光源装置。出于这种原因，传统的光源装置被构造为能够为需要最大光量的电子内窥镜提供必须的光量。

所述光源装置构造为使从高强度灯发出的照明光被聚光透镜聚光，并入射到光导纤维镜(scope light guide)，通常为光纤束的入射端面上。由于必须的照明光量随着电子内窥镜的类型和观察位置而变化，所以给光源装置装配有用于机械地调节光量的光圈装置。已知的光圈装置中的一种包括由部分切口的部分和与该部分切口的部分形成整体的臂部分组成的光阑(diaphragm)，其具有使所有来自光源灯的光都被阻挡的尺寸；以及可与所述臂部分机械连接的电机。所述电机旋转、以围绕臂部分的顶部转动所述光阑，从而调节照明量(参见公开号为2003-305008的已公开日本专利申请)。而且，可提供具有多个光圈孔的光屏蔽板，所述光圈孔具有不同的孔比率或者透光度，所述光圈孔通过将一个光圈孔选择性地置于光源装置和内窥镜光导(即，放到照明光路中)的入射端面之间，来调节入射到光导的入射端面上的光量。

传统的电子内窥镜装置分别具有一个用于打开处理器电源的主开关，和用于打开光源装置的光源开关。典型地，当主开关打开时，成像电路被起动来驱动与其相连的电子内窥镜的电子照相机，使捕获的图像在监测显示器上显示。

然而，当主开关单独打开时，不可能将电子内窥镜插入到主体腔等中，因为照明单元还没有打开。因此，必须解决在光源开关打开的同时主开关打开运行的棘手问题。

发明内容

本发明在考虑前述传统技术的基础上得以实现。本发明提供一种电子内窥镜装置，其能够打开内窥镜光源装置，而不需要排除待操作的开关元件。

根据本发明的一个方面，提供了一种电子内窥镜装置，其包括用于使照明光从光源入射到与处理器可拆卸连接的内窥镜的光导的入射端面上的内窥镜光源装置，所述内窥镜光源装置内置在处理器中；一个用于打开所述处理器的主开关；一个用于起动锁定机构的内窥镜锁定杆，所述锁定机构用于防止连接的内窥镜从所述处理器上脱离；一个用于打开和关闭内窥镜光源装置的光源开关；以及一个控制器，其当主开关或者所述内窥镜锁定杆在光源开关运转之前运转，而在内窥镜光源装置关闭时，用于打开内窥镜光源装置。

优选地，所述处理器包括内窥镜锁定开关，其用于检测所述内窥镜锁定杆是否处于锁定状态。当所述内窥镜锁定开关检测到所述锁定状态时，所述控制器打开所述内窥镜光源装置。

优选地，所述控制器选择所述主开关、所述内窥镜锁定开关和所述光源开关中的一个作为打开所述内窥镜光源装置的条件，从而当所述主开关、所述内窥镜锁定开关和所述光源开关中的一个打开时，使所述控制器打开所述内窥镜光源装置。

优选地，所述控制器选择主开关作为打开所述内窥镜光源装置的条件，从而当所述主开关打开时，使所述控制器打开所述内窥镜光源。

优选地，所述控制器选择内窥镜锁定开关作为打开所述内窥镜光源装置的条件，从而当所述内窥镜锁定开关以锁定状态运行时，使所述控制器打开所述内窥镜光源。

在所述内窥镜锁定开关没有处于所述锁定状态时，优选地，当光源开关打开时，所述控制器打开所述内窥镜光源。

优选地，当所述主开关和所述光源开关中的一个关闭时，所述控制器关闭所述内窥镜光源装置。

附图说明

图1示出了处理器的实施例的总体前视图，根据本发明的内窥镜光源装置应用于所述处理器；

图2是沿着图1中的线II-II的简化剖面图，显示所述处理器必需的元件；

图3示出了根据本发明的处理器的必需电路的方框图；

图4是可与根据本发明的处理器相连的电子内窥镜的示意图；

图5示出了在所述处理器的光源装置附近提供的多个组件的说明图；

图6是按照本发明的光源装置的光圈装置的可旋转光圈板的前视图；

图7是显示用于所述处理器照明的控制操作的第一实施例的流程图；以及

图8是显示用于所述处理器照明的控制操作的第二实施例的流程图。

具体实施方式

将参照附图对本发明的实施例进行描述。图1示出了处理器(内窥镜光源装置)10的前视图，其含有应用本发明的电源组件。图2是沿着图1中的线II-II的简化剖面图，示出处理器10的必需组件。

具有内窥镜插孔11和内窥镜锁杆(scope lock lever)12的处理器10提供在图的前方(如图1所示)，电子内窥镜100的连接器104要被插入内窥镜插孔11(见图4)，而内窥镜锁杆12用于锁定插入的连接器104以避免脱离。内窥镜插孔11建立了与电子内窥镜100的连接器104中提供的连接销或类似物的连接。用于待插入的电子内窥镜100(或光纤内窥镜)的光导连接器115的光导插孔13在内窥镜插孔11的下方形成。

所述处理器10还具有位于前面、内窥镜插孔11旁边的操作面板14。该操作面板14提供有操作开关，例如灯开关16、图像质量调节开关(图像质量调节按钮)17、光控制选择开关(光控制选择按钮)18、手动调节开关19和内窥镜信息显示器20。用于将可移动存储卡载入其中的存储卡槽21和主开关15也形成于操作面板14的下面。

处理器10包括旋转光圈板50，其设置在光导插孔13的后面。这种旋转光圈板50具有多个具有不同孔比率的光圈孔，它们沿着该圆形板的圆周方向进行设置。光圈板驱动电机(驱动装置)22旋转地驱动，使任何一个光圈孔都与插入到光导插孔13中的光导113的入射端面113a相对(见图4)。聚光透镜L从入射端面113a设置在旋转光圈板50的对侧，并在聚光透镜L的后面提供灯(光源)23。如图5所示，光源23具有内置的高强度灯35。由灯35发出的照明光被聚光透镜L聚焦，使穿过旋转光圈板50的任何一个光圈孔的光束入射到入射端面113a上。光导113的入射端面113a邻近部(vicinity)固定于由金属制成的光导套筒114中。

如图2所示，处理器10还包括灯电源24，其具有用于打开光源23的点火部(igniter)25。用于冷却灯电源24的冷却风扇26在所述处理器10的后面板上形成。

在处理器10中，存储卡板27设置在存储卡槽21附近。存储卡板27与装载在存储卡槽21中的存储卡电连接，并作为接口电路来控制来存储卡的读/写。例如，读/写控制包括读取在所述存储卡中写入的信息，并将例如由处理器10处理的图像信息的信息写入存储卡中。处理器10还包括控制板28，在其上安装有例如控制电路(控制器/读取装置)41和图像处理电路的电路。控制电路41控制整个处理器10的工作，包括存储卡板27和光圈板驱动电机22的控制。控制板28的图像处理电路从电子内窥镜100的EEPROM(存储器)109读取存储的信息，驱动电子内窥镜100的CCD传感器(图像拾取装置)105，处理由CCD传感器105获得的图片信号，并在监测显示器43上显示处理的图片信号。由控制板28处理的图片信号从设置在后面板基板29上的图片连接器(未示出)输出。然后，在监测显示器43上显示预定图片。

图3示出了处理器10的电路构造的必需组件。内窥镜接口31设置在内窥镜插孔11内侧。内窥镜接口31设置有多个连接器，包括信息连接器和图片连接器。信息连接器用于读取在电子内窥镜100的EEPROM 109中写入的信息。图片连接器传输CCD传感器105的驱动时钟，并输入由CCD传感器105输出的图片信号。每个连接器与各相应端子相连，例如在控制基板28上形成的那些控制电路41。

内窥镜锁定开关32是用于检测内窥镜锁杆12是否处于锁定状态的检测开关。内窥镜锁定开关32的状态信号被输入到控制电路41中。

用于可旋转地驱动旋转光圈板50的光圈板驱动电机22受到控制电路41的驱动和控制。旋转光圈板50的旋转位置由光圈位置传感器(初始位置检测传感器)33检测，并且控制电路41接收由其检测的信号。

光源23通过灯电源24的点火部25接通，所述灯电源24由控制电路41控制开/关(ON/OFF)。光源23还设置有灯冷却风扇23a。灯冷却风扇23a由控制电路41驱动并控制。用于接通并驱动光源23的点火部25由灯电源24驱动，灯电源24由AC输入37供电，AC输入37通常是从市场上购买的交流电源。

AC输入37还为系统电源38供电，系统电源38输出用于驱动例如控制电路41的电路的恒定电压。当主开关15打开时，控制电路41被启动以开始处理，并将灯打开信号传送给灯电源24，以便当灯开关16开启时经由点火部25接通光源23。此外，在所示的实施例中，不仅照明灯开关的打开可以是打开光源23的条件，而且作为替代，主开关15打开或者内窥镜锁定开关32的打开也可作为打开光源23的条件。

控制电路41还进行图像捕获处理，用于驱动电子内窥镜100的CCD传感器105，并经内窥镜接口31输入来自CCD传感器105的图像信号。此外，控制电路41还进行预定的图像信号处理，并在监测显示器43上显示图像信号，或者将其图像数据经卡板27写入存储卡42。应当理解，当主开关15打开时，如果控制电路41开始图像捕获处理，那么图像捕获处理通常由独立于控制电路41的图像处理电路执行。

控制电路41还经由I/F电路39与例如键盘的输入装置相连，使内窥镜检查所需的个体信息可通过输入装置输入。

图4示出了与处理器10相连的电子内窥镜100的图解示意图。如图4所示，电子内窥镜100具有柔性插入部分101和操作部分102。连接器104设置在从操作部分102伸出的万用管(universal tube)103的顶部。CCD传感器105和用于光照明的配光透镜(light distribution lens)L1设置在柔性插入部分101的末端。CCD传感器105经由穿过插入部分101铺设的图像线(picture line)106与在操作部分102中形成的CCD驱动电路107相连。CCD驱动电路107还与穿过操作部分102和万用管103铺设的与图像传输线相连。图像传输线108与在连接器104中形成的信号管脚(pin)相连。含有例如电子内窥镜100类型的信息的EEPROM 109在操作部分102中设置。与EEPROM 109的输入和输出端相连的读/写线110与连接器104的信号管脚相连。操作部分102还包括用于采集移动图像和摄取静态图像等操作的功能按钮111。与功能按钮111接触相连的开关线112与连接器104中的信号管脚相连。当连接器104与内窥镜接口31连接时，所述图像传输线108经由信号管脚与控制电路41相连。此外，由CCD传感器105拾取的图像的图片信号及输出被输入到控制电路41。

光导113的出射端113b布置在配光透镜L1的后面。光导113被引入通过插入部分101、操作部分102、万用管103和连接器104，并插入和固定在从连接器104中凸出的光导套筒114内侧。光导113的入射端面113a与光导套筒114的开放端相对。

在电子内窥镜100中提供的EEPROM 109至少包含用于识别内窥镜类型，即，内窥镜的照明光量限制的信息。在该实施例中，根据照明光量限制，即，允许光导113发射的最大光量将内窥镜类型分为步进式的多个组。在本实施例中，按照光量的降序将内窥镜类型分为三个组，即，A型、B型和C型。

图5示出了在处理器10的光源23附近设置的多个组件的示意图。如图5所示，旋转光圈板50插入到光导套筒114(光导113)的入射端面113a与设置在光源23前面的聚光透镜L之间，其中光导套筒114从光导插孔13插入。入射端面113a通常与聚光透镜L的光轴O垂直设置，并离开聚光透镜L的焦点F。由灯35发出的基本平行的照明光通过聚光透镜L在焦点F处会聚，使穿过旋转光圈板50的光束聚集在焦点F处，此后发散，从而入射到入射端面113a上。从入射端面113a 入射的照明光束被引导通过光导113，并从设置在插入部分101末端的光导113的出射端113b(见图4)射出。发出的光然后穿过配光透镜L1进行分配(图4)，以照明目标。

图6是光源23的光圈装置的旋转光圈板50的前视图。如图6所示，旋转光圈板50由铝盘50a制成。盘50a固定于以旋转中心50b为中心的光圈板驱动电机22的旋转轴上。盘50a有围绕旋转中心50b以预定圆周间隔(以30度的间隔)形成的12个孔。在所示的实施例中，盘50a设置有第一到第十一光圈孔51a到51k，和辅助灯孔53。第一光圈孔51a具有70％的孔比率。孔比率确定为从第一光圈孔51a顺时针步进减小。第二到第十一光圈孔51b到51k分别具有50％、35％、25％、18％、13％、9％、7％、5％、3.5％和2％的孔比率。辅助灯孔53具有100％的孔比率。

在所示的实施例中，第一到第十一光圈孔51a和51k具有在每个孔区域中以预定间隔形成的大量小孔52。照明光穿过这些小孔52或者被盘50a没有形成小孔52的表面挡住。

在实施例中，不同孔比率通过修改第一到第十一光圈孔51a到51k的小孔52的密度(间隔)来实现。可选地，密度(间隔)可保持恒定，并且小孔52的直径可以更改。可选地，小孔52的密度(间隔)和直径两者都能够更改。所述小孔52可以被设置成格子形构造或者十字形构造。小孔52可以具有任何形状。每个第一到第十一光圈孔51a到51k都可提供有各种形状的小孔的混合，或者可具有各自不同形状的小孔。尽管圆形小孔容易形成并易于更改其直径，但也可采用多边形和其它形状。与圆形形状相比，多边形形状容易提供更高的孔比率。

旋转光圈板50由光圈板驱动电机22步进驱动。优选光圈板驱动电机22为步进电机。在所示的实施例中，采用具有0.75度的步进角度的步进电机。也就是说，当光圈板驱动电机22旋转40步时，旋转光圈板50旋转30度，即，旋转一个光圈孔。

旋转光圈板50具有用于检测其旋转的初始位置的光圈位置孔54。将光圈位置传感器33(图3和图5)设置成当旋转光圈板50处于旋转的初始位置时，检测该光圈位置孔54。光圈位置传感器33可以是光耦合器，其中，当旋转光圈板50位于初始位置时，光圈位置孔54打开光耦合器的光路；而盘50a挡住光耦合器的光路。在本实施例中，初始位置指的是第三光圈孔51c进入(相交)照明光路。

如图5所示，处理器10具有当光源23的灯35由于一些原因熄灭时开始工作的辅助光44。当控制电路41检测到灯35熄灭时，控制电路41起动辅助光驱动机构45，以将辅助光44置于照明光路中，并打开辅助光。控制电路41旋转旋转光圈板50，使辅助灯孔53进入(相交)照明光路。

参照在图7和8中示出的工作(power-on)过程的流程图来描述电子内窥镜系统的工作。该工作过程涉及控制电路41的运行。当主开关15接通时，控制电路41进入该工作过程。在所示的实施例中，打开主开关15，打开内窥镜锁定开关32或者打开照明灯开关16都可选择为用于打开光源23的条件。所述用于打开光源23的条件(模式)的选择可由I/F电路39经前述键盘来进行，或者可经由在操作盘14上设置的光打开模式选择开关SW1m来进行。应当注意，初始模式设定为照明灯开关16打开时。

当进入工作过程时，控制电路41首先检验照明灯打开过程的定时是否设定为接通电源时间(步骤S11)。换言之，控制电路41检验当主开关15打开时，所述模式是否选择照明灯光源23打开。如果照明灯打开定时设定为电源打开时间(步骤S11，是)，控制电路41将照明灯打开(步骤S19)，即，打开照明灯光源23，并且控制继续步骤S37(图8)。如果照明灯打开定时没有设定为电源打开时间(步骤S11，否)，则控制电路41继续步骤S13，而不打开光源23。

在步骤S13，控制电路41检验内窥镜锁定开关32是否打开。如果内窥镜锁定开关32打开(步骤S13，是)，控制电路41检验照明灯打开定时是否设定为当内窥镜锁定开关32打开(步骤S15)。也就是说，控制电路41检验模式是否选择为当内窥镜锁定开关32打开时照明灯光源23打开。如果照明灯打开定时设定为当内窥镜锁定开关32打开(步骤S15，是)时，则控制电路41打开光源23(步骤S19)，并且控制继续步骤S37。如果照明灯打开定时没有设定为当内窥镜锁定开关32打开(步骤S15，否)时，则控制电路41继续步骤S37，而不打开光源23。如果内窥镜锁定开关32没有打开(步骤S13，否)，则控制继续步骤S17。

在步骤S17，控制电路41检验当照明灯光源23关闭时照明灯开关16是否运转。如果照明灯开关16运转(步骤S17；是)，则控制电路41打开光源23(步骤S19)，并且控制继续步骤S37。如果照明灯开关16不运转(步骤S17；否)，则控制返回步骤S13。应当注意，所示实施例的照明灯开关16是瞬时开关。如果当照明灯35关闭时，照明灯开关16运转，则控制电路41打开照明灯35，并且如果当照明灯35打开时，照明灯开关16运转，控制电路41关闭照明灯35。

在步骤S37，控制电路41检验图像质量调节开关17是否打开。如果图像质量调节开关17打开，控制电路41进行图像质量调节并继续步骤S41(步骤S37，是；S39，S41)。如果图像质量调节开关17没有打开，控制电路41略过图像质量调节并继续步骤S41(步骤S37，否；S41)。

在步骤S41处，控制电路41检验自动光控制或者手动光控制是否以及由光控制选择开关18进行了选择。

如果选择自动光控制(步骤41，自动)，则控制电路41基于由控制电路41测定的目标图像的亮度来检验是否增加、减小或者保持亮度(步骤S43)。为了增加亮度(步骤S43，增加)，即，向着感光过度调节，控制电路41检验电子快门(electronic shutter)是否被设到1/60秒的最小速度(步骤S45)。如果快门速度已经设定为1/60秒，则控制电路41简单地继续到步骤S63，这是因为不可能进一步减慢快门速度(步骤S45；是，S63)。如果快门速度没有设定为1/60(步骤S45，否)，则控制电路41将电子快门调到更低的速度(步骤S47)，并继续到步骤S63。

为了降低亮度(步骤S43，降低)，即，向着感光不足调节，控制电路41检验电子快门是否被设到最大速度(步骤S49)。如果电子快门被设到最大速度(步骤S49，是)，则控制电路41简单地继续到步骤S63。如果电子快门没有被设到最大速度(步骤S49，否)，则控制电路41将电子快门调到更高的速度(步骤S51)，并继续到步骤S63。

为了保持亮度(步骤S43，保持)，即，不对暴光进行调节，则控制电路41简单地继续到步骤S63。

如果选择手动光控制(步骤S41，手动)，则控制电路41检验是否通过手动调节开关19已经选择了亮度增加、减小或者保持(步骤S53)。应注意到，当在所示的实施例中选择了手动光控制时，电子快门速度固定为1/60秒。

如果通过手动调节开关19选择了增加亮度(步骤S53，增加)，则控制电路41检验光圈孔比率是否被设定为最大值。如果光圈孔比率被设定为最大值(步骤S55，是)，则控制电路41简单地继续到步骤S63。如果光圈孔比率没有被设定为最大值(步骤S55，否)，则控制电路41将旋转光圈板50调到更高的光圈孔比率，达到下一水平(步骤S57)，并继续到步骤S63。

如果通过手动调节开关19选择了降低亮度(步骤S53，降低)，则控制电路41检验光圈孔比率是否被设定为最小值(步骤S59)。如果光圈孔比率被设定为最小值(步骤S59，是)，则控制电路41简单地继续到步骤S63。如果光圈孔比率没有被设定为最小值(步骤S59，否)，则控制电路41改变光圈孔比率，也就是说，旋转该旋转光圈板50，向下达到下一水平(步骤S61)，并继续到步骤S63。

如果没有通过手动调节开关19进行选择(步骤S53，保持)，则控制电路41简单地继续到步骤S63。

在步骤S63处，控制电路41检验在灯35打开时灯开关16是否被操作。如果灯开关16没有被操作(步骤S63，否)，则控制电路41返回到步骤S37。如果灯开关16被操作(步骤S63，是)，则控制电路41关闭灯35(步骤S65)，并返回到步骤S33。

当主开关15断开时，控制电路41关闭光源23，并经由中断过程退出。

根据以上描述，与当照明灯开关16打开时不同，用于打开照明灯光源23的定时可选自当主开关15打开时或者当内窥镜锁定开关32打开时。因此能够打开照明灯光源23，而不需要为照明灯开关16进行独立的打开操作。

此外，根据本发明的实施例，照明灯开关16的打开操作构成了用于关闭打开的照明灯光源23的条件。因此能够通过进行不依赖于照明灯打开条件的打开照明灯开关16的操作来关闭照明灯光源23。之后，照明灯开关16可被操作再次打开照明灯光源23，而不管照明灯打开的条件。此外，如果照明灯打开条件是用于打开内窥镜锁定开关32，照明灯光源23还可通过打开内窥镜锁定开关32来打开。

可对这里描述的本发明的特定实施例进行明显的改变，这种修改落入本发明所要求保护的精神和范围中。应当指出，这里包含的所有实物都是解释性的，并且不限制本发明的范围。

Claims

1.一种电子内窥镜装置，其包括：

内窥镜光源装置，其用于使照明光从光源入射到与处理器可拆卸连接的内窥镜的光导的入射端面上，所述内窥镜光源装置内置在处理器中；

主开关，其用于打开所述处理器；

内窥镜锁定杆，其用于起动锁定机构，以便防止连接的所述内窥镜从所述处理器上脱离；

内窥镜锁定开关，其用于检测所述内窥镜锁定杆是否处于锁定状态；

光源开关，其用于打开和关闭所述内窥镜光源装置；以及

控制器，其用于打开所述内窥镜光源装置；

其中所述控制器选择所述主开关、所述内窥镜锁定开关以及所述光源开关中的一个作为打开所述内窥镜光源装置的条件，从而使得在满足以下条件之一的情况下所述控制器打开所述内窥镜光源装置：

1)当所述主开关打开而所述内窥镜光源装置关闭时；

2)当所述内窥镜锁定开关检测到所述内窥镜锁定杆处于锁定状态而所述内窥镜光源装置关闭时；以及

3)当所述光源开关打开时。

2.根据权利要求1的电子内窥镜装置，其中在所述内窥镜锁定开关没有检测到所述锁定状态时，当光源开关打开时，所述控制器打开所述内窥镜光源装置。

3.根据权利要求1的电子内窥镜装置，其中当所述主开关和所述光源开关中的一个关闭时，所述控制器关闭所述内窥镜光源装置。