CN216285962U - 照明系统以及内窥镜 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种照明系统，应用于内窥镜技术领域，该照明系统包括光源装置、导光装置和光量分布调制装置，光量分布调制装置设置于光源装置和导光装置之间，用于控制在预设时间段内分别入射到导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量，以满足预设光量分布要求；导光装置包括多根光纤，所述多根光纤在导光装置的输入端面的排布位置和在导光装置的输出端面的排布位置一致，从而，通过导光装置能够将入射到输入端面的光量分布不变地传导出输出端面。因此本申请的照明系统可以调节输出的照明光的光量分布。本申请还公开一种内窥镜。

Description

照明系统以及内窥镜

技术领域

本申请涉及照明系统技术领域，特别是涉及一种照明系统。本申请还涉及一种内窥镜。

背景技术

现有的内窥镜照明系统的调光方法为：光源输出光斑形态固定的照明光，通过照明光纤束将照明光传导，以对被探测物体进行照明；经物体散射的光被图像传感器接收并形成图像；对所形成的图像进行亮度判断，若图像有过曝区域，则降低光源的亮度，从而改善图像的过曝现象。

这种照明调光方法的缺点为：只能对照明光整体亮度进行调节。而在实际应用中被探测物体存在明显的深度差异，往往是图像近景过曝而远景亮度不足。上述调光方法将照明光的亮度整体下调，虽然改善了图像近景的过曝现象，但会导致图像远景亮度更暗。

因此，现有的内窥镜照明系统及其调光方法还有待改进。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种照明系统，其可以调节预设时间段内输出的照明光的光量分布。本申请还提供一种内窥镜。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种照明系统，包括光源装置、导光装置和光量分布调制装置：

所述光源装置用于发射出照明光；

所述导光装置包括多根光纤，所述多根光纤在所述导光装置的输入端面的排布位置和在所述导光装置的输出端面的排布位置一致；

所述光量分布调制装置设置于所述光源装置和所述导光装置之间，用于控制在预设时间段内分别入射到所述导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量，以满足预设光量分布要求。

可选的，还包括：

准直组件，其设置于所述光源装置和所述光量分布调制装置之间，用于使所述光源装置发射出的照明光以平行光的方式入射所述光量分布调制装置；

汇聚组件，其设置于所述光量分布调制装置和所述导光装置之间，用于将所述光量分布调制装置出射的照明光汇聚，并入射到所述导光装置的输入端面。

可选的，所述光量分布调制装置包括：

偏转装置，用于改变所述照明光在所述输入端面的入射位置；

控制装置，其与所述偏转装置通信连接，用于控制所述偏转装置，使得在所述预设时间段内，所述照明光依次入射到所述输入端面，其中，所述照明光在所述输入端面的各个入射位置和/或所述照明光入射到所述输入端面各个位置的频率根据所述预设光量分布要求确定。

可选的，所述光源装置发射出的照明光的光量可调，则所述照明光在所述输入端面的各个入射位置、所述照明光入射到所述输入端面各个位置的频率和/或所述照明光入射到各个入射位置时所述照明光的光量根据所述预设光量分布要求确定。

可选的，所述照明光入射到所述输入端面的光斑直径小于所述输入端面的直径。

可选的，所述偏转装置包括二维扫描振镜或者旋转棱镜组。

可选的，所述偏转装置包括MEMS振镜。

可选的，所述偏转装置还包括第一反射元件，所述第一反射元件位于所述准直组件和所述MEMS振镜之间。

可选的，所述光量分布调制装置包括：空间光调制器件，用于使同一时刻入射到所述输入端面各个位置处的照明光的光量满足所述预设光量分布要求。

可选的，所述空间光调制器件包括液晶空间光调制器。

可选的，所述空间光调制器件包括数字微镜空间光调制器。

可选的，所述光量分布调制装置还包括第二反射元件，所述第二反射元件设置于所述光源装置和所述数字微镜空间光调制器之间。

一种内窥镜，包括成像系统以及如上所述的照明系统。

由上述技术方案可知，本申请所提供的照明系统包括光源装置、导光装置和光量分布调制装置，其中，光量分布调制装置设置于光源装置和导光装置之间，能够控制在预设时间段内分别入射到导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量，以满足预设光量分布要求；导光装置中的多根光纤在导光装置的输入端面的排布位置和在导光装置的输出端面的排布位置一致，能够使得入射到输入端面的光量分布不变地传导出输出端面。由此，本申请的照明系统可以调节预设时间段内输出的照明光的光量分布；将其应用于内窥镜时，可便于针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光。

本申请提供的一种内窥镜，能够针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光，进而提升内窥镜成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种照明系统的示意图；

图2为本申请一实施例中导光装置的输入端面和输出端面的示意图；

图3为本申请实施例中使用的一种照明光在输入端面的入射位置的轨迹示意图；

图4为本申请又一实施例提供的一种照明系统的示意图；

图5为本申请又一实施例提供的一种照明系统的示意图；

图6为本申请又一实施例提供的一种照明系统的示意图；

图7为本申请又一实施例提供的一种照明系统的示意图；

图8为本申请又一实施例提供的一种照明系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

在实际应用中，由于被探测物体存在明显的深度差异，所以所采集的内窥镜图像往往是近景过曝而远景亮度不足。现有的调光方法针对过曝现象而整体下调照明光的光量，虽能改善图像近景的过曝现象，但会导致图像远景亮度更暗，使得内窥镜图像的局部成像质量下降。

为提升内窥镜图像的整体质量，有必要针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光。然而，现有的照明系统只能对照明光的整体光量进行调节，无法实现这一目的。

究其原因，本申请发明人发现：这主要是因为现有的照明系统通常采用照明光纤束作为导光装置，而照明光纤束内的光纤在输入端面的排布位置与其在输出端面的排布位置之间毫无规律，从而无法调制照明系统输出的照明光的光量分布。

鉴于此，本申请提供了一种照明系统以及一种包括该照明系统的内窥镜。

其中，本申请提供的照明系统除了包括光源装置和导光装置之外，还包括光量分布调制装置，该光量分布调制装置设置于光源装置和导光装置之间，用于调节入射到导光装置的输入端面的照明光的光量分布。并且，该照明系统采用的导光装置包括多根光纤，所述多根光纤在导光装置的输入端面的排布位置和在输出端面的排布位置一致，从而能够将入射到输入端面的光量分布不变地传导出输出端面。如此，即可实现对所输出的照明光的光量分布的调制，便于针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光。

又，考虑到内窥镜成像过程中，图像传感器是在曝光时间段内感测被探测物体反射的照明光的光量而生成对应的内窥镜图像。因此，在实际应用中，只要能够使曝光时间段内分别入射到所述导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求，即可针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光。因此，在本申请实施例中，光量分布调制装置具体用于控制在预设时间段内分别入射到导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量，以满足预设光量分布要求。

下面结合说明书附图，对本申请实施例提供的照明系统和内窥镜进行详细介绍。

请参考图1，图1为本实施例提供的一种照明系统的示意图，如图1所示，所述照明系统包括光源装置100、光量分布调制装置101和导光装置102。光量分布调制装置101设置于光源装置100和导光装置102之间，由光源装置100发出的照明光通过光量分布调制装置101后，入射到导光装置102，导光装置102将照明光传导出以照射被探测部位。

所述光源装置100用于发射出照明光，所述照明光可以为单束光，也可以为由两路或两路以上的单束光合束形成的合束光，本实施例对此不作具体限定。

所述光量分布调制装置101用于控制在预设时间段内分别入射到所述导光装置102的输入端面各个位置处的照明光的累计光量，以满足预设光量分布要求。

其中，需要说明的是，光量分布具体可以指导光装置102的输入端面的各个位置的光量之比。预设光量分布要求可以为任意给定的光量分布要求，比如，其可以为用户输入的光量分布要求，也可以为系统根据反馈参数(比如，内窥镜图像的亮度分布情况)而自动确定的光量分布要求，本实施例对此不作具体限定。入射到导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求是指入射到导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量之比，满足相应要求。在预设时间段内入射到任一位置的照明光的累计光量是在预设时间段内的各个时刻入射到本位置的照明光的光量之和。

所述导光装置102包括多根光纤，所述多根光纤在所述导光装置102的输入端面的排布位置和在所述导光装置102的输出端面的排布位置一致。示例性的可参考图2，如图2所示的导光装置102包括十四根光纤，各根光纤在输入端面的排布位置和在输出端面的排布位置一致，从而，通过这些光纤能够将入射到输入端面的光量分布不变地传导出输出端面。具体而言，所述导光装置102可以包括由多根成像光纤形成的成像光纤束。

通过上述方案可见，本申请实施例提供的照明系统，通过控制光量分布调制装置101使预设时间段内分别入射到所述导光装置102的输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求，并通过导光装置102将入射到输入端面的光量分布不变地传导出输出端面，可以调节预设时间段内输出的照明光的光量分布。进而，将该照明系统应用于内窥镜时，可便于针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光，提升内窥镜成像质量。

优选的，在一些实施例中，所述照明系统还可包括：

准直组件，其设置于所述光源装置100和所述光量分布调制装置101之间，用于使所述光源装置100发射出的照明光以平行光的方式入射所述光量分布调制装置101；

汇聚组件，其设置于所述光量分布调制装置101和所述导光装置102之间，用于将所述光量分布调制装置101出射的照明光汇聚，并入射到所述导光装置102的输入端面。

由于在实际应用中光源装置100发射出的光通常是发散的，若在光源装置100和光量分布调制装置101之间没有设置准直组件，发散光在传播过程中容易造成光能量损失。通过在光源装置100和光量分布调制装置101之间设置准直组件，使照明光以平行光的方式入射到光量分布调制装置101，再通过汇聚组件将通过光量分布调制装置101后的光汇聚到导光装置102，相比可以降低光能量损失。另外，即便在光源装置100发射出的照明光为汇聚光斑的情况下，使光源装置100发射出的照明光以平行光的方式入射到光量分布调制装置101，可以免除对光量分布调制装置101与光源装置100之间的距离的要求，提升装置布局的灵活性。

具体而言，准直组件可包括透镜或者棱镜，汇聚组件可包括透镜或者棱镜。

以下针对本申请实施例所述的光量分布调制装置的具体实施方式进行示例性介绍。

可选的，为了节省成本，光量分布调制装置101可包括：偏转装置，用于改变所述照明光在所述输入端面的入射位置；控制装置，其与所述偏转装置通信连接，用于控制所述偏转装置，使得在所述预设时间段内，所述照明光依次入射到所述输入端面，其中，所述照明光在所述输入端面的各个入射位置和/或所述照明光入射到所述输入端面各个位置的频率根据所述预设光量分布要求确定。

照明光在导光装置102输入端面的各个入射位置决定了由导光装置102传导出的照明光斑形态。照明光入射到输入端面任一位置的频率可以决定入射到输入端面本位置处的照明光的累计光量，照明光入射到任一位置的频率越大，在预设时间段内入射到本位置的照明光的累计光量越大。从而，控制照明光在输入端面的各个入射位置和/或控制照明光入射到输入端面各个位置的频率，可使得在预设时间段内分别入射到输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求。

可选的，光源装置100发射出的照明光的光量可调，则所述照明光在所述输入端面的各个入射位置、所述照明光入射到所述输入端面各个位置的频率和/或所述照明光入射到各个入射位置时所述照明光的光量根据所述预设光量分布要求确定。

可以理解的是，通过调节光源装置100发射出的照明光的光量，可以控制照明光入射到任一入射位置时的光量。因此可以根据预设光量分布要求，确定照明光在输入端面的各个入射位置、照明光入射到输入端面各个位置的频率和/或照明光入射到各个入射位置时照明光的光量，使得在预设时间段内，分别入射到导光装置102的输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求，实现了精确地控制在预设时间段内照射到被探测部位的照明光的光量分布。

可选的，可通过控制光源装置100的驱动电流大小，实现调节光源装置100发射出的光量大小。

以照明光入射到输入端面的光斑位置表示照明光入射到输入端面的位置，偏转装置改变照明光在输入端面的入射位置即改变照明光入射到输入端面的光斑位置。可选的，照明光入射到输入端面的光斑直径小于输入端面的直径，这样与照明光入射到输入端面的光斑直径大于或者等于输入端面的直径相比，能够较精确地控制照明光入射到输入端面的位置，有助于较精确地控制输入到导光装置102输入端面的光量分布，同时减少光量损失。

本实施例中，对照明光在输入端面的入射位置的轨迹不进行限定，可以是圆形轨迹、曲线轨迹或者直线轨迹，或者可以是其它形式，都在本申请保护范围内。示例性的，照明光在输入端面的入射位置的轨迹可以是圆形轨迹，圆形轨迹的中心与输入端面中心重合，这样有助于使得由导光装置102传导出的照明光形成圆形光斑。请参考图3，图3为本实施例中使用的一种照明光在输入端面的入射位置的轨迹示意图，如图所示，照明光在输入端面103的入射位置是围绕输入端面103中心移动，其中以照明光入射到输入端面103的光斑120的位置表示照明光的入射位置。

照明光在输入端面的各个入射位置以及结合照明光在输入端面的光斑大小也能够决定入射到输入端面各个位置处的累计光量，对于输入端面上被光斑多次覆盖的区域进入的累计光量较大。比如参考图3所示，照明光依次入射到输入端面103的四个位置，在照明光入射到各个位置时的光量一致的情况下，由于区域A被光斑120覆盖了两次，区域B只被光斑120覆盖了一次，那么进入区域A的累计光量大于进入区域B的累计光量，且进入区域A的累计光量与进入区域B的累计光量之比为2:1。

具体而言，所述偏转装置可采用二维扫描振镜。可参考图4，图4为又一实施例提供的一种照明系统的示意图，如图所示，偏转装置可包括X轴振镜106和Y轴振镜107，由准直组件104出射的平行光依次入射到X轴振镜106和Y轴振镜107，再被Y轴振镜107反射到汇聚组件105，汇聚组件105将光汇聚并入射到导光装置102。控制装置分别与X轴振镜106和Y轴振镜107通信连接，通过调整X轴振镜106和/或Y轴振镜107的偏转角度，即可调整照明光在导光装置102的输入端面的入射位置。

或者，偏转装置也可采用MEMS振镜，通过MEMS振镜改变照明光在输入端面103的入射位置。可参考图5，图5为又一实施例提供的一种照明系统的示意图，如图所示，偏转装置可包括MEMS振镜108和第一反射元件109，第一反射元件109位于准直组件104和MEMS振镜108之间。由准直组件104出射的平行光入射到第一反射元件109，平行光被反射到MEMS振镜108，然后被反射到汇聚组件105。通过在光源装置100和MEMS振镜108之间设置反射元件，可以使光源装置100的光轴和导光装置102的光轴基本平行，更易于适配或者兼容现有内窥镜照明系统中其它器件的排布，减少对现有内窥镜照明系统的修改。当然，可以理解的是，在另一些实施例中，也可以省略第一反射元件109。

又或者，偏转装置还可采用旋转棱镜组。可参考图6，图6为又一实施例提供的一种照明系统的示意图，如图所示，偏转装置包括第一棱镜113和第二棱镜114，通过第一棱镜113旋转或/和第二棱镜114旋转，改变照明光通过偏转装置后的出射方向。由准直组件104出射的平行光依次通过第一棱镜113和第二棱镜114，然后入射到汇聚组件105。控制装置分别与第一棱镜113和第二棱镜114通信连接，通过第一棱镜113和/或第二棱镜114的旋转角度，即可调整照明光在导光装置102的输入端面的入射位置。

在另一些实施例中，为了便于调光控制，光量分布调制装置101也可包括：空间光调制器件，用于使同一时刻入射到所述输入端面各个位置处的照明光的光量满足所述预设光量分布要求。

其中，空间光调制器件可使得同一时刻入射到输入端面各个位置的照明光的光量满足预设光量分布要求，而在预设时间段内入射到任一位置的照明光的累计光量是在预设时间段内的各个时刻入射到本位置的照明光的光量之和，因此，空间光调制器件可以使得在预设时间段内入射到导光装置102的输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求。另外，在该实施方式中，光源装置100出射的照明光的光量和其入射到导光装置102的输入端面的入射位置可以保持不变，仅根据预设光量分布要求调整空间光调制器件的参数，即可实现对输出的照明光的光量分布的调制，使得调光控制变得更加简单方便。

可选的，空间光调制器件可采用液晶空间光调制器。可参考图7所示，图7为又一实施例提供的一种照明系统的示意图，如图所示，由准直组件104出射的平行光入射到液晶空间光调制器110，液晶空间光调制器110出射的光入射到汇聚组件105，最后经汇聚组件105汇聚到导光装置102的输入端面。

可选的，空间光调制器件也可采用数字微镜空间光调制器(Digital MicromirrorDevice，DMD)。优选的，光量分布调制装置101还可包括第二反射元件，所述第二反射元件设置于所述光源装置100和所述数字微镜空间光调制器之间。可参考图8所示，图8为又一实施例提供的一种照明系统的示意图，如图所示，由准直组件104出射的平行光入射到第二反射元件112，被第二反射元件112反射到数字微镜空间光调制器111，经过调制后的光入射到汇聚组件105，最后经汇聚组件105汇聚到导光装置102的输入端面。通过在光源装置100和数字微镜空间光调制器111之间设置反射元件，可以使光源装置100的光轴和导光装置102的光轴基本平行，更易于适配或者兼容现有内窥镜照明系统中其它器件的排布，减少对现有内窥镜照明系统的修改。同样可以理解的是，在一些实施例中，也可以省略第二反射元件112。

相应的，本实施例还提供一种内窥镜，其包括成像系统以及如上任一实施例所述的照明系统。

本实施例的内窥镜中，照明系统通过控制光量分布调制装置101，使预设时间段内分别入射到导光装置102的输入端面各个位置处的照明光的累计光量满足预设光量分布要求，并通过导光装置102将入射到输入端面的光量分布不变地传导出输出端面，可以调节预设时间段内输出的照明光的光量分布。因此，本实施例的内窥镜可以在成像系统的曝光时间内，针对内窥镜图像的各个区域进行差异化调光，进而提升内窥镜成像质量。

以上对本申请所提供的一种照明系统以及内窥镜进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种照明系统，其特征在于，包括光源装置、导光装置和光量分布调制装置：

所述光源装置用于发射出照明光；

所述导光装置包括多根光纤，所述多根光纤在所述导光装置的输入端面的排布位置和在所述导光装置的输出端面的排布位置一致；

所述光量分布调制装置设置于所述光源装置和所述导光装置之间，用于控制在预设时间段内分别入射到所述导光装置的输入端面各个位置处的照明光的累计光量，以满足预设光量分布要求。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括：

准直组件，其设置于所述光源装置和所述光量分布调制装置之间，用于使所述光源装置发射出的照明光以平行光的方式入射所述光量分布调制装置；

汇聚组件，其设置于所述光量分布调制装置和所述导光装置之间，用于将所述光量分布调制装置出射的照明光汇聚，并入射到所述导光装置的输入端面。

3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述光量分布调制装置包括：

偏转装置，用于改变所述照明光在所述输入端面的入射位置；

控制装置，其与所述偏转装置通信连接，用于控制所述偏转装置，使得在所述预设时间段内，所述照明光依次入射到所述输入端面，其中，所述照明光在所述输入端面的各个入射位置和/或所述照明光入射到所述输入端面各个位置的频率根据所述预设光量分布要求确定。

4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述光源装置发射出的照明光的光量可调，则所述照明光在所述输入端面的各个入射位置、所述照明光入射到所述输入端面各个位置的频率和/或所述照明光入射到各个入射位置时所述照明光的光量根据所述预设光量分布要求确定。

5.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述照明光入射到所述输入端面的光斑直径小于所述输入端面的直径。

6.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述偏转装置包括二维扫描振镜或者旋转棱镜组。

7.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述偏转装置包括MEMS振镜。

8.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述偏转装置还包括第一反射元件，所述第一反射元件位于所述准直组件和所述MEMS振镜之间。

9.根据权利要求1或者2所述的照明系统，其特征在于，所述光量分布调制装置包括：空间光调制器件，用于使同一时刻入射到所述输入端面各个位置处的照明光的光量满足所述预设光量分布要求。

10.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，所述空间光调制器件包括液晶空间光调制器。

11.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，所述空间光调制器件包括数字微镜空间光调制器。

12.根据权利要求11所述的照明系统，其特征在于，所述光量分布调制装置还包括第二反射元件，所述第二反射元件设置于所述光源装置和所述数字微镜空间光调制器之间。

13.一种内窥镜，其特征在于，包括成像系统以及如权利要求1～12任一项所述的照明系统。

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