ES2961484T3

ES2961484T3 - Sistemas, métodos y dispositivos para proporcionar iluminación en un entorno de imagenología endoscópica

Info

Publication number: ES2961484T3
Application number: ES17888327T
Authority: ES
Inventors: Joshua Talbert; Donald Wichern
Original assignee: DePuy Synthes Products Inc
Current assignee: DePuy Synthes Products Inc
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: US11957317B2; US20180183981A1; EP3562377B1; CN110113983A; US20230181018A1; US20180177387A1; WO2018125937A8; EP3562377A4; EP3562376A4; AU2017388357A1; US20220109783A1; US11206340B2; WO2018125936A1; EP3685730A1; EP3562376A1; AU2017387099A1; CN110167419A; JP7155149B2; BR112019013145A2; AU2017387098A1

Abstract

La divulgación se refiere a un sistema endoscópico que incluye un sensor de imagen, un emisor y un controlador de radiación electromagnética. El sensor de imagen incluye una matriz de píxeles y está configurado para generar y leer datos de píxeles para una imagen basándose en la radiación electromagnética recibida por la matriz de píxeles. La matriz de píxeles incluye una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles. La matriz de píxeles también tiene un período de lectura que es el período de tiempo para leer toda la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles. El emisor está configurado para emitir radiación electromagnética para iluminar una escena observada por el sensor de imagen. El controlador de radiación electromagnética está configurado para controlar las emisiones del emisor. El controlador de radiación electromagnética incluye una especificación de fluctuación que es menor o igual a aproximadamente 10 % a aproximadamente 25 % por ciento del período de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas, métodos y dispositivos para proporcionar iluminación en un entorno de imagenología endoscópica

CAMPO TÉCNICO

[0001] La presente divulgación se refiere de manera general a la imagenología endoscópica y más particularmente se refiere a sistemas, métodos y dispositivos para proporcionar iluminación en un entorno de imagenología endoscópica.

ANTECEDENTES

[0002] En los sistemas endoscópicos, debe proporcionarse luz artificial para el funcionamiento de un sensor de imagen dentro de un endoscopio. Los sistemas endoscópicos convencionales usan un haz de fibras ópticas para transmitir energía luminosa a una escena para proporcionar un sensor de imagen con suficiente luz para capturar una imagen. Desafortunadamente, los sistemas endoscópicos convencionales son costosos y, por lo tanto, deben usarse varias veces para justificar el coste de su adquisición. Al mismo tiempo, sin embargo, los sistemas endoscópicos convencionales también deben ser estériles, de tal manera que ningún residuo de un paciente anterior pueda infectar a un paciente posterior. Por consiguiente, deben implementarse medidas de seguridad significativas para los sistemas endoscópicos reutilizables para garantizar que cualquier sistema endoscópico se esterilizará por completo, aumentando aún más el coste de los sistemas endoscópicos convencionales.

[0003] Otro problema significativo con los sistemas endoscópicos convencionales es que, debido a que por lo menos algunas partes de un sistema endoscópico se insertan en un paciente, las partes de mayor diámetro provocan más daño al tejido circundante o provocan molestias al paciente. Por ejemplo, en un entorno artroscópico, pueden insertarse partes de un sistema endoscópico en la rodilla de un paciente. Las piezas de mayor diámetro dan como resultado heridas más grandes que afectan negativamente a la recuperación del paciente. De manera similar, en otro entorno, un paciente puede requerir una inspección endoscópica a través de un orificio en el cuerpo del paciente. Las piezas de mayor diámetro provocan una mayor incomodidad para el paciente, lo que puede provocar la incapacidad de completar el examen o imágenes de calidad inadecuada para determinar cualquier información del examen.

[0004] Por consiguiente, es deseable proporcionar un sistema endoscópico con partes que sean económicas y partes que sean tan pequeñas como técnicamente viables. De esta manera, los sistemas endoscópicos pueden desecharse después de un solo uso y pueden dar como resultado menos daño al tejido y/o incomodidad al paciente.

La US 2007/100205 A1 divulga un sistema de endoscopio, en donde los periodos en los que se enciende y apaga la luz son periodos inestables debido a la fluctuación rotacional de un motor que acciona un disco rotatorio en una unidad de fuente de luz.

SUMARIO

[0005] En la presente se divulga un sistema endoscópico. El sistema endoscópico puede incluir un sensor de imagen, un emisor y un controlador de radiación electromagnética. El sensor de imagen incluye una matriz de píxeles y está configurado para generar y leer datos de píxeles para una imagen sobre la base de la radiación electromagnética recibida por la matriz de píxeles. La matriz de píxeles incluye una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles. La matriz de píxeles también tiene un período de lectura que es el tiempo para leer toda la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles. El emisor está configurado para emitir radiación electromagnética para iluminar una escena observada por el sensor de imagen. El controlador de radiación electromagnética está configurado para controlar las emisiones del emisor. El controlador de radiación electromagnética incluye una especificación de fluctuación que es menor o igual del 10% al 25% del periodo de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen.067

[0006] También se divulga en la presente un método para imagenología endoscópica. El método puede incluir generar y leer datos de píxeles para una imagen sobre la base de la radiación electromagnética recibida por una matriz de píxeles de un sensor de imagen. La matriz de píxeles puede incluir una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles. El período de tiempo para leer toda la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles comprende un período de lectura. El método también puede incluir la emisión de radiación electromagnética usando un emisor. El método puede incluir además iluminar una escena observada por el sensor de imagen con la radiación electromagnética emitida desde el emisor. El método puede incluir además controlar la emisión mediante el emisor usando un controlador de radiación electromagnética. El controlador de radiación electromagnética incluye una especificación de fluctuación que es menor o igual a del 10% al 25% del periodo de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0007] La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema para proporcionar iluminación a un entorno con poca luz, de acuerdo con una realización.

[0008] La FIG. 2 es una vista gráfica del retraso y/o fluctuación entre una señal de control y la luz emitida, de acuerdo con una realización.

[0009] La FIG. 3 ilustra una sección transversal de un haz de fibras que tiene siete fibras con una distribución desigual de la luz, de acuerdo con una realización.

[0010] La FIG. 4 es una vista gráfica de un perfil de sombrero de copa y un perfil gaussiano, de acuerdo con una realización.

[0011] La FIG. 5 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una fuente de luz que tiene una pluralidad de emisores, de acuerdo con una realización.

[0012] La FIG. 6 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una fuente de luz que tiene una pluralidad de emisores, de acuerdo con otra realización.

[0013] La FIG. 7 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una fuente de luz que tiene una pluralidad de emisores, de acuerdo con otra realización más.

[0014] La FIG. 8 es una vista lateral esquemática que ilustra la salida de luz de una fibra óptica, de acuerdo con una realización.

[0015] La FIG. 9 es un diagrama esquemático que ilustra la orientación de las fibras de un haz de fibras en un extremo de salida, de acuerdo con una realización.

[0016] La FIG. 10 es un diagrama esquemático que ilustra la salida de luz usando fibras de vidrio, de acuerdo con una realización.

[0017] La FIG. 11 es un diagrama esquemático que ilustra la salida de luz usando un difusor en una salida, de acuerdo con una realización.

[0018] La FIG. 12 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz, de acuerdo con una realización.

[0019] La FIG. 13 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz, de acuerdo con otra realización.

[0020] La FIG. 14 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz, de acuerdo con otra realización.

[0021] La FIG. 15es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz, de acuerdo con otra realización más.

[0022] La FIG. 16 es un diagrama esquemático que ilustra una salida de fibra óptica única a través de un difusor en una salida de acuerdo con una realización.

[0023] La FIG. 17 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema para proporcionar iluminación a un entorno con poca luz de acuerdo con una realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La imagenología en un entorno con poca luz con sensores de imagen ópticos (como CMOS o CCD de luz visible u otras matrices de imágenes) generalmente requiere iluminación artificial. Con respecto a la imagenología endoscópica, un endoscopio incluye a menudo un miembro tubular, que puede insertarse en el cuerpo de un paciente. Una punta de la luz puede incluir un sensor de imagen u otro componente óptico para reunir luz y capturar una imagen de una escena dentro del cuerpo del paciente. Los endoscopios deben ser estériles, debido a su uso en un cuerpo o durante un procedimiento médico. Los endoscopios o componentes endoscópicos con un precio suficientemente bajo pueden usarse como componentes desechables o reutilizables, lo que puede reducir los costes y el esfuerzo que requieren los hospitales o el personal médico para esterilizar o administrar la esterilización o los componentes de estado o reutilizables.

[0025] La presente divulgación presenta sistemas, métodos y dispositivos que proporcionan iluminación en un entorno de imagenología endoscópica que reducen los gastos y/o mejoran la calidad de la imagen para imagenología en un entorno con poca luz. Los métodos, sistemas y dispositivos divulgados en la presente pueden usarse en combinación con o como alternativas a cualquiera de las enseñanzas, tecnologías o funcionalidades analizadas y presentadas en una o más de: (1) Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos N° US 2014/0163319 A1; (2) Patente de Estados Unidos N° 9.509.917; y (3) Patente de Estados Unidos N° 9.516.239.

[0026] A continuación se proporciona una descripción detallada de los sistemas y métodos consistentes con las realizaciones de la presente divulgación. Aunque se describen varias realizaciones, debe entenderse que esta divulgación no se limita a ninguna realización, sino que abarca numerosas alternativas y modificaciones. Además, aunque en la siguiente descripción se exponen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión exhaustiva de las realizaciones divulgadas en la presente, algunas realizaciones pueden ponerse en práctica sin algunos o todos estos detalles. Además, en aras de la claridad, cierto material técnico que se conoce en la técnica relacionada no se ha descrito en detalle para evitar oscurecer innecesariamente la divulgación.

[0027] Pasando a las figuras, la FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema 100 para proporcionar iluminación a un entorno con poca luz, como para imagenología endoscópica. El sistema 100 incluye una fuente de luz 102, un controlador 104, una guía de ondas de puente106, un acoplador 108, una guía de ondas de la luz 110, una luz 112, y un sensor de imagen 114 con los componentes ópticos acompañantes. La fuente de luz 102 genera luz que se desplaza a través de la guía de ondas de puente 106 y la guía de ondas de la luz 110 para iluminar una escena en un extremo distal de la luz 112. La luz 112 puede insertarse en el cuerpo de un paciente para imagenología, como durante un procedimiento o examen. La luz se emite como se ilustra con las líneas discontinuas 116. Puede capturarse una escena iluminada por la luz usando el sensor de imagen 114 y presentarse a un médico u otro personal médico. El controlador 104 puede proporcionar señales de control a la fuente de luz 102 para controlar cuándo se proporciona iluminación a una escena. Si el sensor de imagen 114 incluye un sensor CMOS, la luz puede proporcionarse periódicamente a la escena en una serie de pulsos de iluminación entre los períodos de lectura del sensor de imagen 114 durante lo que se conoce como periodo de supresión. Por tanto, la luz puede pulsarse de manera controlada para evitar la superposición en los períodos de lectura de los píxeles de la imagen en una matriz de píxeles del sensor de imagen 114.

[0028] En una realización, la guía de ondas de la luz 110 incluye una pluralidad de fibras ópticas. Las fibras ópticas pueden estar hechas de un material de bajo coste, como plástico para permitir la eliminación de la guía de ondas de la luz 110 y/u otras partes de un endoscopio. La guía de ondas de puente 106 puede estar unida permanentemente a la fuente de luz 102. Por ejemplo, una guía de ondas de puente 106 puede recibir luz de un emisor dentro de la fuente de luz 102 y proporciona esa luz a la guía de ondas de la luz 110 en la localización del acoplador 108. En una realización, la guía de ondas de puente 106 puede incluir una o más fibras de vidrio. La guía de ondas de puente puede incluir cualquier otro tipo de guía de ondas para guiar la luz a la guía de ondas de la luz 110. El acoplador 108 puede acoplar la guía de ondas de puente 106 a la guía de ondas de la luz 110 y permitir que la luz dentro de la guía de ondas de puente 106 pase a la guía de ondas de la luz 110. En una realización, la guía de ondas de la luz 110 puede acoplarse directamente a una fuente de luz sin que intervenga la guía de ondas de puente 106.

[0029] La FIG. 2 ilustra una vista gráfica de la demora y/o fluctuación entre una señal de control 202 y la luz emitida 204. La señal de control 202 puede representar una señal proporcionada a un controlador o circuito de accionamiento, como el controlador 104 o un controlador dentro de la fuente de luz 102 de la FIG. 1. Como se ilustra, hay un retraso de t1 entre la señal de control 202 subiendo (por ejemplo, encendiéndose) y la luz que se está emitiendo 204. Hay un retraso de t2 entre la señal de control 202 disminuyendo (por ejemplo, apagándose) y la luz que se está emitiendo 204. Por ejemplo, los retrasos t1 y t2 pueden incluir algún retraso constante así como alguna variación no constante resultante de la cantidad de fluctuación en un controlador y/o accionador. La cantidad de fluctuación o variación en un sistema o dispositivo se describe mediante la especificación de fluctuación (espec. de fluctuación). Por ejemplo, si t1 tiene un valor de 1 microsegundo, entonces t2 puede tener un valor de 1 microsegundo más o menos la especificación de fluctuación del controlador o accionador.

[0030] Como la fluctuación no está bajo el control del sistema o del usuario, la especificación de fluctuación representa la cantidad de variación de tiempo impredecible que puede estar presente. Si la especificación de fluctuación es demasiado grande con respecto a un pulso de luz, puede dar como resultado reducciones significativas en la calidad de la imagen o variaciones en el brillo de la imagen. Por ejemplo, en un sistema videoendoscópico, diferentes líneas o fotogramas dentro del video o serie de imágenes pueden tener un brillo diferente, lo que genera parpadeo y una calidad de imagen o video reducida en general. Por ejemplo, si un controlador tiene una especificación de fluctuación del 10% de un pulso de luz, el pulso de luz puede variar del 90% de su longitud deseada al 110% de su longitud deseada. Esto puede generar variaciones de brillo entre imágenes o líneas de una imagen dentro de un video de hasta 1/3. Además, una especificación de fluctuación grande puede provocar que se emita luz durante la lectura. Si se emite luz durante la lectura, las variaciones significativas entre píxeles y líneas pueden reducir la calidad de la imagen. Ver, por ejemplo, la FIG. 2D y el análisis asociado en la Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos N° US 2014/0163319 A1. Por tanto, si una especificación de fluctuación es lo suficientemente grande, puede limitarse el tamaño de un pulso para evitar la superposición en un período de tiempo de lectura del sensor de imagen 114. Los límites en el tamaño del pulso pueden requerir una reducción en la velocidad de fotogramas (aumento del tiempo entre las imágenes capturadas o períodos de supresión más largos) o pueden dar como resultado reducciones en el brillo, lo que puede reducir la capacidad de un sensor de imagen 114 para capturar imágenes detalladas.

[0031] En una realización, el controlador 104 como en la FIG. 1 tiene una especificación de fluctuación lo suficientemente pequeña como para reducir las variaciones en el brillo o la calidad de la imagen. En una realización, el controlador debe tener una tolerancia o una especificación de fluctuación de aproximadamente 1 microsegundo o menos. En una realización, la tolerancia o especificación de fluctuación del controlador es de aproximadamente 50 nanosegundos. La especificación de fluctuación reducida puede lograrse con una frecuencia de reloj más alta o un reloj más preciso en un controlador o accionador. En una realización, la especificación de fluctuación es menor que el tiempo que le lleva a un sensor de imagen leer una línea (por ejemplo, fila o columna). Por ejemplo, una matriz CMOS puede leer píxeles de la matriz línea por fila o columna. En una realización, la especificación de fluctuación es menor que el tiempo que le lleva a un sensor de imagen leer un solo píxel. En una realización, la especificación de fluctuación puede ser menor o igual al 10% al 25% del período de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen, o el tiempo que le lleva a un sensor de imagen leer todas las líneas de la matriz de píxeles. En una realización, la especificación de fluctuación puede ser menor o igual a aproximadamente el 10% a aproximadamente el 25% del período de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen, o el tiempo que le lleva a un sensor de imagen leer todas las líneas en el matriz de píxeles. Por ejemplo, en una matriz de píxeles que comprende un total de 400 líneas, la especificación de fluctuación es menor o igual al tiempo que se requiere para leer 40-100 líneas de las 400 líneas de la matriz de píxeles. Por tanto, la cantidad de variación en la luz capturada puede ser lo suficientemente baja como para reducir el parpadeo de la imagen y/o proporcionar tanta luz como sea posible entre los períodos de lectura. Por ejemplo, con una especificación de fluctuación baja, puede proporcionarse una señal de control para apagar la emisión de luz cerca del momento en el que comienza un período de lectura. La especificación de fluctuación reducida y la tolerancia del controlador resuelve por tanto el problema de accionamiento no tolerado que provoca artefactos en un esquema de pulsos de luz.

[0032] En una realización, una unidad de control de cámara (CCU) puede proporcionar señales a un controlador o fuente de luz para evitar la superposición en un período de lectura. Por ejemplo, la CCU puede determinar una cadencia para enviar una señal a un controlador o fuente de luz para evitar la superposición en la lectura de píxeles que no son píxeles negros ópticos dentro de la matriz de píxeles. En una realización, la CCU puede maximizar la cantidad de tiempo que se emite luz sin solaparse con el período de lectura.

[0033] La FIG. 3 ilustra una sección transversal de un haz de fibras 300 que tiene siete fibras. El número de fibras es ilustrativo ya que puede usarse cualquier número de fibras. En una realización, el número de fibras se limita para reducir el área de la sección transversal del haz de fibras. El número de fibras puede basarse en un número de fibras que proporcionan suficiente dispersión de la luz a la vez que permiten un área de sección transversal pequeña, ya que el área de sección transversal de una luz del endoscópico puede ser importante. En una realización, el haz de fibras puede incluir de 2 a 150 fibras. Un número menor de fibras puede reducir el gasto y/o el área de sección transversal requerida para transportar un haz de fibras. Sin embargo, un número aumentado de fibras mejora la redundancia. En una realización, el haz de fibras incluye de 5 a 100 fibras. En una realización, el haz de fibras incluye de 5 a 50 fibras. En una realización, el haz de fibras incluye de 7 a 15 fibras. En una realización, el haz de fibras incluye 7 fibras. Cuando se usa un número menor de fibras, puede ser deseable que cada fibra reciba la misma cantidad de luz y/o la misma cantidad de un color de luz específico. Por ejemplo, si la luz proporcionada al haz de fibras se encuentra principalmente en el centro, la fibra central puede recibir la mayor parte de la energía electromagnética. Por tanto, una escena de imagenología puede estar iluminada de manera no uniforme por el color o el brillo.

[0034] La FIG. 3 ilustra una fibra central 302 que tiene más o la mayoría de la energía electromagnética. Además, si entra más luz en una fibra que en otra, se reduce la cantidad total de luz (potencia) que pueden transportar las fibras. Por ejemplo, una fibra puede tener un límite de quemado u otro límite que puede dar como resultado que la fibra se derrita o deje de funcionar de otro modo si se proporciona a la fibra luz por encima de un cierto nivel de energía o intensidad. Por tanto, si la luz se distribuye de manera más uniforme a través de las fibras, es posible un aumento en la potencia y la iluminación en una escena.

[0035] En una realización, una fuente de luz que proporciona luz al haz de fibras 300 puede mezclar uno o más colores de luz antes de proporcionar un haz de fibras. por ejemplo, la fuente de luz 102, la guía de ondas de puente 106 y/o el acoplador 108 pueden mezclar uniformemente la luz antes de proporcionar la luz a la guía de ondas de la luz 110. En una realización, la fuente de luz puede incluir un primer emisor láser que emite luz de una primera longitud de onda y un segundo emisor láser que emite luz de una segunda longitud de onda. La fuente de luz puede mezclar la luz haciendo que la luz del primer emisor láser y el segundo emisor láser entren en la guía de ondas puente 106 (u otra guía de ondas) en un ángulo igual o sustancialmente igual. Puede lograrse un ángulo igual o sustancialmente igual colocando las fuentes de luz en el mismo ángulo entre sí. En una realización, un espejo dicroico puede permitir un ángulo igual o sustancialmente igual al reflejar luz de un color (o longitud de onda) mientras es transparente a otro color (o longitud de onda) de la luz. En una realización, la fuente de luz puede incluir un difusor, una varilla de mezclada, una lente u otro elemento óptico para mezclar la luz antes de que entre en un cable de fibra óptica, como la guía de ondas de la luz 110 de la FIG. 1.

[0036] En una realización, una fuente de luz que proporciona luz al haz de fibras 300 puede proporcionar una intensidad de luz uniformemente distribuida a una guía de ondas. En una realización, la intensidad máxima de la luz dentro de una región en la que se recoge la luz para una guía de ondas puede ser sustancialmente igual o cercana a la intensidad media de la luz en la región. Por ejemplo, la luz proporcionada a una región de recogida puede tener un perfil de sombrero de copa de tal manera que cada fibra recoja y/o reciba una intensidad de luz igual o similar. La fuente de luz puede proporcionar o aproximarse a un perfil de sombrero de copa al proporcionar luz láser en un ángulo con una superficie de una región de recogida. Por ejemplo, los emisores pueden tener un perfil de intensidad gaussiano u otro no constante. Al poner en ángulo los emisores con respecto a una región de recogida, el perfil gaussiano puede aplanarse en un perfil más constante o de sombrero de copa. El perfil de sombrero de copa también puede generarse usando lentes, difusores, varillas de mezclado o similares.

[0037] La FIG. 4 ilustra gráficamente un perfil de sombrero de copa 402 y un perfil gaussiano 404. El eje horizontal representa la distancia horizontal y el eje vertical representa la intensidad de la luz. Las líneas 406 representan los límites o la anchura de una región de recogida o haz de fibras. La línea 408 representa un nivel de quemado para una fibra u otra guía de ondas. Por ejemplo, la línea 408 puede representar un nivel de quemado para una fibra de plástico. Con el perfil gaussiano 404, la mayor parte de la luz terminará en una fibra central. Debido a que la mayor parte de la luz está en la fibra central, otras fibras pueden estar muy por debajo del nivel de quemado. Con el perfil de sombrero de copa, todas las fibras estarán al mismo nivel, ya sea cerca del nivel de quemado o por debajo de él. Por ejemplo, con el perfil de sombrero de copa 402, la cantidad total de energía transportada por un haz de fibras puede incrementarse significativamente porque cada haz puede colocarse cerca de quemarse sin que ninguna fibra individual corra el riesgo de quemarse. Por ejemplo, con el perfil gaussiano 404 un aumento en la cantidad total de energía podría llevar a que una fibra central exceda significativamente el nivel de quemado con las fibras del borde muy por debajo del nivel de quemado. La FIG. 4 ilustra claramente que puede proporcionarse más potencia antes de que cualquiera de las fibras individuales llegue a quemarse usando un perfil de sombrero de copa. Por ejemplo, el perfil gaussiano 404 y el perfil de sombrero de copa 402 pueden proporcionar la misma cantidad de vataje al haz de fibras, mientras que el perfil de sombrero de copa 402 todavía puede aumentarse significativamente antes de llegar al quemado. Por tanto, puede lograrse una mejora significativa en la cantidad total de luz emitida usando fibras de plástico. En algunos casos, puede lograrse un aumento del 50% o más en el vataje transportado por un haz de fibras. En una realización, las fibras de plástico pueden tener un nivel de energía de quemado para la energía de luz/electromagnética emitida por uno o más emisores por encima del cual pueden producirse daños en las fibras de plástico, en donde la energía de la luz se distribuye a través de la pluralidad de fibras de plástico para permitir que se transporte una mayor cantidad de energía por un haz de fibras que incluye las fibras de plástico sin alcanzar el nivel de energía de quemado en ninguna de las fibras de plástico.

[0038] En una realización, la mezcla y un perfil de sombrero de copa pueden implementarse mediante una fuente de luz para su uso con haces de fibras de plástico. Por ejemplo, la fuente de luz 102 y/o la guía de ondas de puente 106 puede no incluir guías de ondas de plástico. Sin embargo, la fuente de luz 102 puede proporcionar un mezclado y un perfil de sombrero de copa para permitir el uso con un paquete de fibras, como un paquete de fibras de plástico, en la guía de ondas de la luz 110. En una realización, el uso de mezclado y/o un perfil de sombrero de copa puede permitir un mayor suministro de energía en vista de las pérdidas que pueden producirse al mover la luz entre diferentes materiales (por ejemplo, de un difusor a una fibra de vidrio, a un fibra de plástico, y/o vuelta a fibra de vidrio o difusor). Por ejemplo, el mayor suministro de energía puede compensar las pérdidas en transiciones anteriores o posteriores para que aún pueda suministrarse suficiente luz a una escena para la iluminación.

[0039] Las FIGS. 5-7 son diagramas de bloques esquemáticos que ilustran una fuente de luz 500 que tiene una pluralidad de emisores. Con respecto a la FIG. 5, los emisores incluyen un primer emisor 502, un segundo emisor 504, y un tercer emisor 506. Los emisores 502, 504 y 506 pueden incluir uno o más emisores de láser que emiten luz que tiene diferentes longitudes de onda. por ejemplo, el primer emisor 502 puede emitir una longitud de onda que es consistente con un láser azul, el segundo emisor 504 puede emitir una longitud de onda que es consistente con un láser verde, y el tercer emisor 506 puede emitir una longitud de onda que es consistente con un láser rojo. Los emisores 502, 504, 506 emiten láseres hacia una región de recogida 508, que puede ser la localización de una guía de ondas, lente u otro componente óptico para recoger y/o proporcionar luz a una guía de ondas, como la guía de ondas de puente 106 o la guía de ondas de la luz 110 de la FIG. 1.

[0040] En la realización de la FIG. 5, los emisores 502, 504, 506 suministran cada uno luz láser a la región de recogida 508 en diferentes ángulos. La variación del ángulo puede dar lugar a variaciones en las que la energía electromagnética está localizada en una guía de ondas de salida. Por ejemplo, si la luz pasa inmediatamente a un haz de fibras (vidrio o plástico) en la región de recogida 508, los ángulos variables pueden hacer que diferentes cantidades de luz entren en diferentes fibras. Por ejemplo, el ángulo puede dar como resultado variaciones de intensidad a lo largo de la región de recogida 508. Además, la luz de los diferentes emisores no se mezclaría homogéneamente, por lo que algunas fibras podrían recibir diferentes cantidades de luz de diferentes colores. Como se ha analizado anteriormente, la variación en el color o la intensidad de la luz en diferentes fibras puede llevar a una iluminación no óptima de una escena. Por ejemplo, pueden producirse variaciones en la luz emitida o en las intensidades de la luz en la escena y en las imágenes capturadas.

[0041] En una realización, puede colocarse un elemento óptico intermedio entre un haz de fibras y los emisores 502, 504, 506 para mezclar los diferentes colores (longitudes de onda) de la luz antes de la entrada en las fibras. Los elementos ópticos intermedios de ejemplo incluyen un difusor, una varilla mezcladora, una o más lentes u otros componentes ópticos que mezclan la luz para que una fibra determinada reciba la misma cantidad de cada color (longitud de onda). Por ejemplo, cada fibra del haz de fibras puede tener el mismo color. Este mezclado puede llevar al mismo color en cada fibra pero, en algunas realizaciones, todavía puede dar como resultado un brillo total diferente suministrado a diferentes fibras. En una realización, el elemento óptico intermedio también puede distribuir o nivelar la luz sobre la región de recogida para que cada fibra transporte la misma cantidad total de luz (por ejemplo, ver el perfil de sombrero de copa 402 de la FIG. 4).

[0042] Aunque la región de recogida 508 se representa como un componente físico en la FIG. 5, la región de recogida 508 puede ser simplemente una región donde se suministra la luz de los emisores 502, 504 y 506. En algunos casos, la región de recogida 508 puede incluir un componente óptico como un difusor, una varilla mezcladora, una lente o cualquier otro componente óptico que intervenga entre los emisores 502, 504, 506 y una guía de ondas de salida.

[0043] La FIG. 6 ilustra una realización de una fuente de luz 500 con emisores 502, 504, 506 que proporcionan luz a la región de recogida 508 en el mismo o sustancialmente el mismo ángulo. La luz se proporciona en un ángulo sustancialmente perpendicular a la región de recogida 508. La fuente de luz 500 incluye una pluralidad de espejos dicroicos que incluyen un primer espejo dicroico 602, un segundo espejo dicroico 604, y un tercer espejo dicroico 606. Los espejos dicroicos 602, 604, 606 incluyen espejos que reflejan una primera longitud de onda de luz, pero transmiten (o son transparentes a) una segunda longitud de onda de luz. Por ejemplo, el tercer espejo dicroico 606 puede reflejar la luz láser azul proporcionada por el tercer emisor, mientras que es transparente a la luz roja y verde proporcionadas por el primer emisor 502 y el segundo emisor 504, respectivamente. El segundo espejo dicroico 604 puede ser transparente a la luz roja del primer emisor 502, pero reflectante a la luz verde del segundo emisor 504.

[0044] Como los espejos dicroicos permiten que otras longitudes de onda se transmitan o pasen, cada una de las longitudes de onda puede llegar a la región de recogida 508 desde un mismo ángulo y/o con el mismo centro o punto focal. Proporcionar luz desde el mismo ángulo y/o el mismo punto focal/central puede mejorar significativamente la recepción y el mezclado de colores en la región de recogida 508. Por ejemplo, una fibra específica puede recibir los diferentes colores en las mismas proporciones en las que se transmitieron/reflejaron por los emisores 502, 504, 506 y los espejos 602, 604, 606. En comparación con la realización de la FIG. 5 puede mejorarse significativamente el mezclado de luz en la región de recogida. En una realización, puede usarse cualquiera de los componentes ópticos analizados en la presente en la región de recogida 508 para recoger luz antes de proporcionarla a un haz de fibras.

[0045] La FIG. 7 ilustra una realización de una fuente de luz 500 con emisores 502, 504, 506 que también proporcionan luz a la región de recogida 508 en el mismo o sustancialmente el mismo ángulo. Sin embargo, la luz que incide sobre la región de recogida 508 está desplazada de la perpendicular. El ángulo 702 indica el ángulo desplazado de la perpendicular (es decir, un ángulo no perpendicular). En una realización, los emisores láser 502, 504, 506 pueden tener perfiles de intensidad de sección transversal que son gaussianos. Como se ha analizado con anterioridad, puede lograrse una mejor distribución de la energía de luz entre las fibras creando un perfil de intensidad más plano o con forma de sombrero de copa. En una realización, a medida que aumenta el ángulo 702, la intensidad a través de la región de recogida 508 se acerca a un perfil de sombrero de copa. Por ejemplo, un perfil de sombrero de copa puede aproximarse incluso con un haz de salida no plano aumentando el ángulo 702 hasta que el perfil sea lo suficientemente plano.

[0046] El perfil de sombrero de copa también puede lograrse usando una o más lentes, difusores, varillas mezcladoras o cualquier otro componente óptico que intervenga entre los emisores 502, 504, 506 y una guía de ondas de salida o haz de fibra óptica.

[0047] La FIG. 8 es una vista lateral esquemática que ilustra la salida de luz de una fibra óptica 802 en comparación con el campo de visión de una cámara. En una realización, una fibra de plástico tiene una apertura numérica de 0,63 con un campo de visión de 100 grados, como se indica mediante la línea discontinua 806, y una fibra de vidrio tiene una apertura numérica de 0,87 con un campo de visión de 120 grados, como se indica mediante la línea sólida 804. Sin embargo, la luz emitida dentro del campo de visión tiene un perfil aproximadamente gaussiano dentro de un cono de luz que es menor que el campo de visión. Por ejemplo, casi toda la luz de una fibra de plástico puede estar dentro de un cono de 80 grados, como se indica mediante la línea de puntos 808. Por tanto, una región central de una imagen puede ser demasiado brillante mientras que los bordes son demasiado oscuros. Este problema es peor cuando se usa fibra de plástico, por ejemplo, cuando la guía de ondas de la luz incluye fibras de plástico.

[0048] En una realización, puede lograrse una distribución más uniforme de la luz apuntando los extremos de las fibras hacia donde sale la luz del haz de fibras. La FIG. 9 es un diagrama esquemático que ilustra el apuntado de las fibras, como las fibras de plástico, de un haz de fibras 902 en un extremo de salida. Orientar las fibras lejos de un centro puede ampliar el cono en un campo de visión sin pérdida de luz en la salida. Un extremo de cada fibra puede mantenerse en una posición deseada para distribuir la luz donde la combinación de conos de luz de las fibras proporciona una iluminación más uniforme. Un haz de fibras 902 incluye una pluralidad de fibras y líneas 904 que indican la orientación de salida de los conos de las fibras individuales. Por ejemplo, puede usarse un accesorio para mantener los extremos de las fibras en un molde físico, una lámina con orificios o similar que pueda mantener las fibras en la orientación deseada. Las fibras pueden orientarse en una orientación óptima para una iluminación uniforme de una escena. Las puntas de las fibras en el haz de fibras pueden estar localizadas cerca de la punta de un endoscopio y pueden apuntar para esparcir la luz alrededor de una región centrada en el punto focal o el eje de la lente de la cámara.

[0049] La FIG. 10 es un diagrama esquemático que ilustra la salida de luz usando fibras de vidrio 1004. Específicamente, una guía de ondas de luz puede incluir fibras de plástico 1002 y luego pasar a fibras de vidrio 1004 en o cerca de una salida. Las fibras de vidrio 1004 generalmente tienen una apertura numérica más alta y un campo de visión más amplio que las fibras de plástico. Por tanto, puede lograrse una distribución más amplia y uniforme de la energía de luz. La luz que se desplaza a través de las fibras de plástico 1002 puede ser guiada a las fibras de vidrio 1004 a través del conector 1006 o la guía de ondas de conexión. La salida de luz de las fibras de vidrio 1004 puede tener un cono de luz ancho 1008, en comparación con el cono de luz de la fibra de plástico, para mejorar la iluminación de una escena. El acoplamiento puede producirse en una pieza de mano o en una luz del artroscopio. Por ejemplo, el conector 1006 puede colocarse en una pieza de mano o en una luz para limitar la cantidad de las fibras de vidrio 1004 usadas. Pasar de fibra de plástico a través de un cono en la pieza de mano o la luz a una fibra de vidrio que tiene una apertura numérica más alta (por ejemplo, NA de 0,84-0,87) puede resultar en el mismo campo de visión que un artroscopio convencional. Sin embargo, la pérdida de luz puede ser significativa, como de aproximadamente el 25% en comparación con la realización de apuntado, que no experimenta pérdida de luz en la salida.

[0050] La FIG. 11 es un diagrama esquemático que ilustra la salida de luz usando un difusor 1104 en una salida. Específicamente, una guía de ondas de luz puede incluir fibras de plástico 1102 y luego pasar al difusor 1104 en o cerca de una salida. El difusor 1104 puede incluir cualquier tipo de difusor óptico, varilla mezcladora o similar. Los difusores de ejemplo incluyen un difusor holográfico de Edmund®, Luminit® o un RPC Engineered Diffuser™. El difusor en la salida puede producir un ángulo aún mayor que el uso de fibras de clase, pero es menos eficiente, como aproximadamente un 40-60% de eficiencia en comparación con la realización de apuntado.

[0051] En una realización, las fibras de plástico 1002 son significativamente más baratas que las fibras de vidrio 1004. El precio reducido puede llevar a un sistema de iluminación y un sistema endoscópico significativamente más baratos. Como el vidrio solo puede usarse en una distancia corta cerca de una salida, o no puede usarse en absoluto, pueden lograrse ahorros de costes significativos. Por ejemplo, este ahorro de costes de plástico todavía puede lograrse en la realización de la FIG. 10 porque la cantidad (longitud y número) de fibras de vidrio 1004 se reduce significativamente. Aunque pueden perderse cantidades significativas de luz en la transición de plástico a vidrio (por ejemplo, un 25% de pérdida), o usando un difusor (por ejemplo, un 40-60% de pérdida de luz), el uso del perfil de sombrero de copa u otros métodos de la presente todavía pueden permitir que se suministre suficiente iluminación a una región de imagenología porque puede transportarse una mayor cantidad de luz en las fibras en comparación con otros métodos o dispositivos. Por ejemplo, los otros métodos y dispositivos analizados en la presente relación pueden usarse en combinación para proporcionar un sistema de iluminación endoscópico más económico en general a la vez que se mantiene suficiente iluminación para una alta calidad de imagen. En una realización, una parte del sistema endoscópico, como la guía de ondas de la luz 110 de la FIG. 1, puede ser desechable o reutilizable.

[0052] Debe entenderse que las realizaciones para emitir luz pueden incluir una combinación de las realizaciones de las FIGS. 9-11. Por ejemplo, las fibras de plástico pueden transformarse en fibras de vidrio y las fibras de vidrio pueden estar destinadas a proporcionar una iluminación mejorada y más uniforme.

[0053] La FIG. 12 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método de ejemplo 1200 para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz. El método 1200 puede ser realizado por un sistema de iluminación, como el sistema 100 de la FIG. 1.

[0054] El método 1200 comienza y un sensor de imagen genera y lee en 1202 datos de píxeles de un sensor de imagen para una imagen basada en la luz recibida por el sensor de imagen, en donde la duración de tiempo para leer una línea de datos de píxeles incluye una duración de lectura de línea. Un emisor emite en 1204 luz para la iluminación de una escena observada por el sensor de imagen. Un controlador acciona en 1206 la emisión por el emisor, en donde el controlador incluye una especificación de fluctuación menor o igual que la duración de lectura de la línea. Un controlador acciona en 1208 el controlador para accionar al emisor para que genere pulsos de luz entre periodos de lectura para el sensor de imagen.

[0055] La FIG. 13 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método de ejemplo 1300 para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz. El método 1300 puede ser realizado por un sistema de iluminación, como el sistema 100 de la FIG. 1.

[0056] El método 1300 comienza y un primer emisor y un segundo emisor emiten en 1302 luz que incluye una primera longitud de onda y una segunda longitud de onda. Una pluralidad de guías de fibra ópticas en 1304 la luz generada por el primer emisor y el segundo emisor hacia una escena en un entorno endoscópico. La pluralidad de fibras ópticas recibe en 1306 una cantidad sustancialmente igual de luz (luz mixta) desde el primer emisor y el segundo emisor en cada fibra óptica de la pluralidad de fibras ópticas.

[0057] La FIG. 14 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método de ejemplo 1400 para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz. El método 1400 puede ser realizado por un sistema de iluminación, como el sistema 100 de la FIG. 1.

[0058] El método 1400 comienza y uno o más emisores emiten luz en 1402. Una pluralidad de fibras ópticas en 1404 guían la luz desde uno o más emisores hasta un entorno endoscópico. Cada fibra óptica de la pluralidad de fibras ópticas recibe en 1406 una cantidad sustancialmente igual de luz de uno o más emisores.

[0059] La FIG. 15 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método de ejemplo 1500 para proporcionar luz a una escena de imagenología en un entorno con poca luz. El método 1500 puede ser realizado por un sistema de iluminación, como el sistema 100 de la FIG. 1.

[0060] El método 1500 comienza y una pluralidad de fibras ópticas guía en 1502 la luz a una escena endoscópica. Un miembro de difusión de luz difunde en 1504 la luz para aumentar una o más de la uniformidad y el área sobre la que se distribuye la luz que sale de la guía de ondas.

[0061] En una realización, una única fibra puede reemplazar un haz de fibras (como un haz de fibras como en cualquiera de las FIGS. 3, 9, 10, o 11). La única fibra puede ser más grande y puede manejar una mayor cantidad de energía que un haz de fibras más pequeñas para la misma área de sección transversal ocupada. La única fibra puede extenderse desde una consola y a través de una luz para proporcionar luz al interior de un cuerpo u otro entorno con poca luz. Por ejemplo, la única fibra puede funcionar como una guía de ondas de la luz que se extiende desde una fuente de luz 102 o guía de ondas de puente 106 y a través de una luz 112 (ver la FIG. 1). La luz puede ser proporcionada por la fuente de luz 102 directamente a la única fibra con un perfil de sombrero de copa.

[0062] Como una fibra de plástico solo puede tener una apertura numérica de 0,63 o 0,65, la mayor parte de la luz solo puede salir en un ángulo de 70 u 80 grados. En una salida de la única fibra (por ejemplo, en un extremo distal de una luz), puede colocarse un difusor para difundir la luz de salida y crear una iluminación más uniforme dentro de un campo de visión de una cámara que captura imágenes. En una realización, el tipo de difusor o la presencia de un difusor pueden basarse en el campo de visión usado por la cámara durante el examen. Por ejemplo, los procedimientos o exámenes laparoscópicos pueden permitir campos de visión más estrechos (como 70 grados), mientras que los procedimientos o exámenes artroscópicos pueden usar campos de visión más amplios (como 110 grados). Por tanto, puede usarse un difusor para exámenes o luces artroscópicos, mientras que para exámenes o luces laparoscópicos puede no haber un difusor. Por ejemplo, la luz puede ser emitida desde la fibra hacia el ambiente interior sin pasar a través de un difusor en la luz o examen laparoscópicos.

[0063] La FIG. 16 es un diagrama esquemático que ilustra una única fibra óptica 1602 saliendo a través de un difusor 1604 en una salida. En una realización, la fibra óptica 1602 puede tener un diámetro de 500 micras y tener una apertura numérica de 0,65 y emite un cono de luz 1606 de aproximadamente 70 u 80 grados sin un difusor 1604. Con el difusor, el cono de luz 1606 puede tener un ángulo de aproximadamente 110 o 120 grados.

[0064] La FIG. 17 es un diagrama esquemático que ilustra una realización de ejemplo de un sistema 1700 para proporcionar iluminación a un entorno con poca luz, como para imagenología endoscópica. El sistema 1700 incluye una fuente de luz 102, un controlador 104, una guía de ondas de la luz 1702, una luz 112, y un sensor de imagen 114 con los componentes ópticos que lo acompañan. En una realización, la fuente de luz 102 y/o el controlador 104 pueden estar localizados en una consola o unidad de control de cámara 1704 a la que puede unirse un endoscopio que comprende la luz 112.

[0065] La fuente de luz 102 genera luz u otra energía electromagnética que se proporciona en la guía de ondas de la luz 1702 usando cualquier realización o método analizado en la presente. La energía electromagnética se desplaza a través de la guía de ondas de la luz 1702 para iluminar una escena en un extremo distal de la luz 112. La luz 112 puede insertarse en el cuerpo de un paciente para obtener imágenes, como durante un procedimiento o examen. La luz se emite como se ilustra con las líneas discontinuas 1706. Una escena iluminada por la luz puede capturarse usando el sensor de imagen 114 y mostrarse a un médico u otro personal médico.

[0066] En una realización, la guía de ondas de la luz 1702 puede incluir una única fibra óptica de plástico de unas 500 micras. La fibra de plástico puede ser de bajo coste, pero el ancho puede permitir que la fibra lleve una cantidad suficiente de luz a una escena, con acoplamiento, difusor u otras pérdidas. La guía de ondas de la luz 110 incluye una pluralidad de fibras ópticas. La guía de ondas de la luz 1702 puede recibir luz directamente de la fuente de luz o a través de una guía de ondas de puente (por ejemplo, ver la guía de ondas de puente 106 de la FIG. 1). Puede usarse un difusor para ampliar la salida de luz 1706 para un campo de visión deseado del sensor de imagen 114 u otros componentes ópticos.

Ejemplos

[0067] Los siguientes ejemplos se refieren a realizaciones adicionales.

[0068] El Ejemplo 1 es un sistema endoscópico que incluye un sensor de imagen. El sensor de imagen incluye una matriz de píxeles y está configurado para generar y leer datos de píxeles para una imagen sobre la base de la radiación electromagnética recibida por la matriz de píxeles. La matriz de píxeles incluye una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles, en donde un período de tiempo para leer toda la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles comprende un período de lectura. El sistema endoscópico incluye un emisor configurado para emitir radiación electromagnética para la iluminación de una escena observada por el sensor de imagen. El sistema endoscópico incluye un controlador de radiación electromagnética configurado para controlar las emisiones del emisor, en donde el controlador de radiación electromagnética incluye una especificación de fluctuación que es menor o igual a aproximadamente del 10% al 25% por ciento del periodo de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen.

[0069] En el Ejemplo 2, el sistema endoscópico del Ejemplo 1 incluye además un controlador configurado para controlar el controlador de radiación electromagnética para controlar el emisor para generar uno o más pulsos de radiación electromagnética entre un período de lectura para el sensor de imagen.

[0070] En el Ejemplo 3, el controlador del Ejemplo 2 está configurado además para determinar una cadencia para que las señales al controlador de radiación electromagnética emitan pulsos de radiación electromagnética para iluminar una escena en un entorno endoscópico sin superponerse al período de lectura del sensor de imagen.

[0071] En el Ejemplo 4, el período de lectura como en cualquiera de los Ejemplos 2-3 comienza después de leer una fila o columna de píxeles negros ópticos y el período de lectura finaliza con la lectura de una fila o columna de píxeles negros ópticos.

[0072] En el Ejemplo 5, una duración de tiempo para leer datos de píxeles para un único píxel en cualquiera de los Ejemplos 1-5 es una duración de lectura de píxeles, en donde la especificación de fluctuación del controlador de radiación electromagnética es menor o igual que la duración de lectura de píxeles del sensor de imagen.

[0073] En el Ejemplo 6, el sensor de imagen como en cualquiera de los Ejemplos 1-5 incluye un sensor de imagen de semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS).

[0074] En el Ejemplo 7, el sensor de imagen CMOS como en cualquiera de los Ejemplos 1-6 es monocromático.

[0075] En el Ejemplo 8, el sensor de imagen CMOS como en cualquiera de los Ejemplos 1-6 tiene filtro de color.

[0076] En el Ejemplo 9, el emisor como en cualquiera de los Ejemplos 1-8 incluye uno o más láseres pulsantes.

[0077] En el Ejemplo 10, la especificación de la fluctuación del controlador de radiación electromagnética como en cualquiera de los Ejemplos 1-9 es de aproximadamente 1 microsegundo o menos.

[0078] En el Ejemplo 11, la especificación de la fluctuación del controlador de radiación electromagnética como en cualquiera de los Ejemplos 1-9 es de aproximadamente 50 nanosegundos o menos.

[0079] En el Ejemplo 12, el sensor de imagen como en cualquiera de los Ejemplos 1-5 incluye un sensor de imagen de dispositivo de carga acoplada (CCD).

[0080] En el Ejemplo 13, el sensor de imagen CCD como en cualquiera de los Ejemplos 1-5 y 12 es monocromático.

[0081] En el Ejemplo 14, el sensor de imagen CCD como en cualquiera de los Ejemplos 1-5 y 12 tiene filtro de color.

[0082] En el Ejemplo 15, el emisor como en cualquiera de los Ejemplos 1-14 emite una pluralidad de pulsos de radiación electromagnética, en donde cada pulso sucesivo es un rango diferente de longitudes de onda de energía electromagnética.

[0083] En el Ejemplo 16, el sistema como en cualquiera de los Ejemplos 1-15 incluye un endoscopio que comprende una luz con un extremo distal, en donde el sensor de imagen está localizado dentro del extremo distal de la luz del endoscopio.

[0084] En el Ejemplo 17, el sistema como en cualquiera de los Ejemplos 1-4 y 6-16 en donde la duración de tiempo para leer una única línea de datos de píxeles comprende una duración de lectura de línea, en donde la especificación de fluctuación es menor o igual que la lectura de línea longitud.

[0085] El Ejemplo 18 es un método para imagenología endoscópica que puede usarse solo o con cualquiera de los Ejemplos 1-17. El método incluye generar y leer datos de píxeles para una imagen sobre la base de la radiación electromagnética recibida por una matriz de píxeles de un sensor de imagen. La matriz de píxeles comprende una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles, y en donde un período de tiempo para leer toda la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles comprende un período de lectura. El método también incluye emitir radiación electromagnética usando un emisor. El método incluye además iluminar una escena observada por el sensor de imagen con la radiación electromagnética emitida desde el emisor. El método incluye además controlar la emisión por parte del emisor usando un controlador de radiación electromagnética, el controlador de radiación electromagnética comprendiendo una especificación de fluctuación que es menor o igual a de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 25% por ciento del periodo de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen.

[0086] En el Ejemplo 19, el método como en el Ejemplo 18 incluye además controlar el controlador de radiación electromagnética para controlar el emisor para generar uno o más pulsos de radiación electromagnética entre un período de lectura para el sensor de imagen usando un controlador.

[0087] En el Ejemplo 20, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18 y 19 en donde el controlador determina una cadencia para que las señales al controlador de radiación electromagnética emitan pulsos de radiación electromagnética para iluminar una escena en un entorno endoscópico sin superponerse en el período de lectura para el sensor de imagen.

[0088] En el Ejemplo 21, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-20 en donde el período de lectura comienza después de leer una fila o columna de píxeles negros ópticos y el período de lectura finaliza con la lectura de una fila o columna de píxeles negros ópticos.

[0089] En el Ejemplo 22, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-21 en donde la duración de la lectura de datos de píxeles para un solo píxel es una duración de lectura de píxeles, en donde la especificación de fluctuación es menor o igual que la duración de lectura de píxeles del sensor de imagen.

[0090] En el Ejemplo 23, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-22 en donde el sensor de imagen comprende un sensor de imagen de semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS).

[0091] En el Ejemplo 24, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-23 en donde el sensor de imagen CMOS es monocromático.

[0092] En el Ejemplo 25, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-23 en donde el sensor de imagen CMOS se filtra por color.

[0093] En el Ejemplo 26, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-25 en donde el emisor comprende uno o más láseres pulsantes.

[0094] En el Ejemplo 27, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-26 en donde la especificación de la fluctuación del controlador de radiación electromagnética es de aproximadamente 1 microsegundo o menos.

[0095] En el Ejemplo 28, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-27 en donde la especificación de la fluctuación del controlador de radiación electromagnética es de aproximadamente 50 nanosegundos o menos.

[0096] En el Ejemplo 29, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-22 y 26-28 en donde el sensor de imagen es un sensor de imagen de dispositivo de carga acoplada (CCD).

[0097] En el Ejemplo 30, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-22 y 26-29 en donde el sensor de imagen CCD es monocromático.

[0098] En el Ejemplo 31, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-22 y 26-29 en donde el sensor de imagen CCD tiene filtro de color.

[0099] En el Ejemplo 32, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-31 incluye además emitir una pluralidad de pulsos de radiación electromagnética con el emisor, en donde cada pulso sucesivo es un rango diferente de longitudes de onda de energía electromagnética.

[0100] En el Ejemplo 33, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-32 en donde el sensor de imagen está localizado dentro de un extremo distal de una luz de un endoscopio.

[0101] En el Ejemplo 34, el método como en cualquiera de los Ejemplos 18-21 y 23-33 en donde el tiempo para leer una sola línea de datos de píxeles comprende una duración de lectura de línea, en donde la especificación de fluctuación es menor o igual que la duración de la lectura de línea.

[0102] El Ejemplo 35 es una fuente de luz endoscópica que puede usarse sola o con cualquiera de los ejemplos 1 34. La fuente de luz endoscópica incluye un primer emisor que emite luz de una primera longitud de onda en un primer espejo dicroico que refleja la luz de la primera longitud de onda a una pluralidad de fibras ópticas. La fuente de luz endoscópica también incluye un segundo emisor que emite luz de una segunda longitud de onda en un segundo espejo dicroico que refleja la luz de la segunda longitud de onda a la pluralidad de fibras ópticas. El primer espejo dicroico es transparente a la luz de la segunda longitud de onda.

[0103] En el Ejemplo 36, el primer espejo dicroico como en el Ejemplo 35 refleja la luz de la primera longitud de onda en la pluralidad de fibras ópticas en un ángulo que es sustancialmente perpendicular al primer emisor.

[0104] En el Ejemplo 37, el segundo espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-36 refleja luz de la segunda longitud de onda en la pluralidad de fibras ópticas a través del primer espejo dicroico en un ángulo que es sustancialmente perpendicular al segundo emisor.

[0105] En el Ejemplo 38, el primer espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-37 refleja la luz de la primera longitud de onda en la pluralidad de fibras ópticas en un ángulo que está desplazado de la perpendicular.

[0106] En el Ejemplo 39, el segundo espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-38 refleja luz de la segunda longitud de onda en la pluralidad de fibras ópticas en un ángulo a través del primer espejo dicroico en un ángulo que está desplazado de la perpendicular.

[0107] En el Ejemplo 40, la fuente de luz endoscópica como en cualquiera de los Ejemplos 35-39 incluye además un tercer emisor que emite luz de una tercera longitud de onda en un tercer espejo dicroico que refleja la luz de la tercera longitud de onda a la pluralidad de fibras ópticas.

[0108] En el ejemplo 41, el primer espejo dicroico y el segundo espejo dicroico como en cualquiera de los ejemplos 35-40 son transparentes a la luz de la tercera longitud de onda.

[0109] En el Ejemplo 42, el tercer espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-41 refleja la luz de la tercera longitud de onda en la pluralidad de fibras ópticas en un ángulo que es sustancialmente perpendicular al tercer emisor.

[0110] En el Ejemplo 43, el tercer espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-42 refleja la luz de la tercera longitud de onda en la pluralidad de fibras ópticas en un ángulo que está desplazado de la perpendicular.

[0111] En el Ejemplo 44, la luz de la tercera longitud de onda reflejada por el tercer espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-43 se refleja en la pluralidad de fibras ópticas a través del primer espejo dicroico.

[0112] En el Ejemplo 45, la luz de la tercera longitud de onda reflejada por el tercer espejo dicroico como en cualquiera de los Ejemplos 35-43 se refleja en la pluralidad de fibras ópticas a través del segundo espejo dicroico.

[0113] En el Ejemplo 46, la fuente de luz endoscópica como en cualquiera de los Ejemplos 35-45 incluye además un componente óptico intermedio, en donde la luz de la primera longitud de onda y la luz de la segunda longitud de onda pasan a través del componente óptico intermedio antes de introducirse en la pluralidad de fibras ópticas.

[0114] En el Ejemplo 47, el componente óptico intermedio como en cualquiera de los Ejemplos 35-46 incluye un difusor.

[0115] En el Ejemplo 48, el componente óptico intermedio como en cualquiera de los Ejemplos 35-46 incluye una varilla mezcladora.

[0116] En el Ejemplo 49, la pluralidad de fibras ópticas como en cualquiera de los Ejemplos 35-48 incluye una pluralidad de fibras ópticas de plástico y en donde el componente óptico intermedio incluye una pluralidad de fibras de vidrio.

[0117] En el Ejemplo 50, la fuente de luz endoscópica como en cualquiera de los Ejemplos 35-49 incluye además un tercer emisor que emite luz de una tercera longitud de onda que es reflejada por un tercer espejo dicroico a través del primer espejo dicroico y el segundo espejo dicroico, en donde la luz de la primera longitud de onda, la luz de la segunda longitud de onda y la luz de la tercera longitud de onda son mezcladas por el componente óptico intermedio para proporcionar luz de color sustancialmente homogéneo a cada una de la pluralidad de fibras ópticas.

[0118] En el Ejemplo 51, el primer emisor como en cualquiera de los Ejemplos 35-50 incluye un primer emisor de láser y el segundo emisor incluye un segundo emisor de láser.

[0119] En el Ejemplo 52, el tercer emisor como en cualquiera de los Ejemplos 35-51 incluye un tercer emisor láser.

[0120] En el Ejemplo 53, la pluralidad de fibras ópticas como en cualquiera de los Ejemplos 35-52 incluye entre 2 y 150 fibras.

[0121] En el Ejemplo 54, uno del primer emisor, el segundo emisor y el tercer emisor como en cualquiera de los Ejemplos 35-53 emite una luz roja y en donde uno del primer emisor, el segundo emisor y el tercer emisor emite una luz verde, y en donde uno del primer emisor, el segundo emisor y el tercer emisor emite una luz azul.

[0122] El Ejemplo 55 es un sistema endoscópico que puede usarse solo o con cualquiera de los Ejemplos 1-54. El sistema endoscópico puede incluir una única fibra óptica. El sistema endoscópico puede incluir una fuente de luz que transmite luz a la única fibra óptica. Además, el sistema endoscópico puede incluir un sensor de imagen dispuesto en un extremo distal de la única fibra óptica.

[0123] En el Ejemplo 56, el sistema del Ejemplo 55 incluye un difusor dispuesto en un extremo distal de la única fibra óptica.

[0124] En el Ejemplo 57, el difusor como en cualquiera de los Ejemplos 55-56 proporciona un cono de luz que tiene un ángulo de entre 110 grados y 120 grados.

[0125] En el Ejemplo 58, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-57 proporciona un cono de luz de entre 70 y 80 grados.

[0126] En el Ejemplo 59, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-58 es una fibra óptica de plástico.

[0127] En el Ejemplo 60, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-59 tiene una apertura numérica de 0,63.

[0128] En el Ejemplo 61, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-59 tiene una apertura numérica de 0,65.

[0129] En el Ejemplo 62, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-61 tiene un diámetro de entre 475 y 525 micras.

[0130] En el Ejemplo 63, el sistema como en cualquiera de los Ejemplos 55-62 incluye además un controlador de fuente de luz.

[0131] En el Ejemplo 64, la fuente de luz y el controlador de la fuente de luz como en cualquiera de los Ejemplos 55 63 están localizados en una unidad de control de cámara.

[0132] En el Ejemplo 65, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-64 está unida a una pluralidad de fibras ópticas entre el extremo distal de la única fibra óptica y un endoscopio.

[0133] En el Ejemplo 66, la pluralidad de fibras ópticas como en cualquiera de los Ejemplos 55-64 se une a la unidad de control de la cámara a través del endoscopio.

[0134] En el Ejemplo 67, la luz u otra energía electromagnética como en cualquiera de los Ejemplos 55-65 se transmite a través de la única fibra óptica para iluminar una escena en un extremo distal de la única fibra óptica.

[0135] En el Ejemplo 68, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 55-66 está unida a un endoscopio.

[0136] El Ejemplo 69 es un endoscopio que puede usarse solo o con cualquiera de los Ejemplos 1-68. El endoscopio puede incluir una única fibra óptica, un sensor de imagen dispuesto en un extremo distal de la única fibra óptica y un difusor dispuesto en un extremo distal de la única fibra óptica.

[0137] En el ejemplo 70, el difusor del Ejemplo 69 proporciona un cono de luz de entre 110 y 120 grados en el extremo distal de la única fibra óptica.

[0138] En el Ejemplo 71, el endoscopio como en cualquiera de los Ejemplos 69-70 incluye una fuente de luz y un controlador de fuente de luz.

[0139] En el Ejemplo 72, la fuente de luz y el controlador de la fuente de luz como en cualquiera de los Ejemplos 69 71 están localizados en una unidad de control de cámara.

[0140] En el Ejemplo 73, la única fibra óptica como en cualquiera de los Ejemplos 69-72 está unida a una pluralidad de fibras ópticas entre el extremo distal de la única fibra óptica y la fuente de luz.

[0141] En el Ejemplo 74, la luz u otra energía electromagnética como en cualquiera de los Ejemplos 69-73 se transmite a través de la única fibra óptica para iluminar una escena en un extremo distal de la única fibra óptica.

[0142] En el Ejemplo 75, la pluralidad de fibras ópticas del Ejemplo 73 incluye de 5 a 100 fibras.

[0143] El Ejemplo 76 es un aparato que incluye medios para realizar un método o implementar un aparato como en cualquiera de los Ejemplos 1-75.

[0144] El Ejemplo 77 es una realización que comprende cualquier combinación de elementos, funcionalidad o dispositivos de los Ejemplos 1-76.

[0145] Varias técnicas, o ciertos aspectos o partes de las mismas, pueden adoptar la forma de código (es decir, instrucciones) de programa incorporado en medios tangibles, como disquetes flexibles, CD-ROM, discos duros, un medio de almacenamiento legible por ordenador transitorio, o cualquier otro medio de almacenamiento legible por máquina en donde, cuando el código del programa es cargado y ejecutado por una máquina, como un ordenador, la máquina se convierte en un aparato para poner en práctica las varias técnicas. En el caso de la ejecución de código de programa en ordenadores programables, el dispositivo informático puede incluir un procesador, un medio de almacenamiento legible por el procesador (incluyendo memoria volátil y no volátil y/o elementos de almacenamiento), por lo menos un dispositivo de entrada y por lo menos un dispositivo de salida. Los elementos de memoria y/o almacenamiento volátiles y no volátiles pueden ser una RAM, una EPROM, una unidad flash, una unidad óptica, un disco duro magnético u otro medio para almacenar datos electrónicos. Uno o más programas que pueden implementar o utilizar las varias técnicas descritas en la presente pueden usar una interfaz de programación de aplicaciones (API), controles reutilizables y similares. Tales programas pueden implementarse en un lenguaje de programación orientado a objetos o de procedimiento de alto nivel para comunicarse con un sistema informático. Sin embargo, el programa o programas pueden implementarse en lenguaje ensamblador o máquina, si se desea. En cualquier caso, el lenguaje puede ser un lenguaje compilado o interpretado, y combinado con implementaciones de hardware.

[0146] Debe entenderse que muchas de las unidades funcionales descritas en esta memoria descriptiva pueden implementarse como uno o más componentes, que es un término usado para enfatizar más particularmente su independencia de implementación. Por ejemplo, un componente puede implementarse como un circuito de hardware que comprende circuitos personalizados de integración a muy gran escala (VLSI) o matrices de puertas, semiconductores disponibles en el mercado como chips lógicos, transistores u otros componentes discretos. Un componente también puede implementarse en dispositivos de hardware programables como matrices de puertas programables en campo, lógica de matriz programable, dispositivos lógicos programables o similares.

[0147] Los componentes también pueden implementarse en software para su ejecución por varios tipos de procesadores. Un componente identificado de código ejecutable puede, por ejemplo, comprender uno o más bloques físicos o lógicos de instrucciones informáticas, que pueden, por ejemplo, organizarse como un objeto, un procedimiento o una función. Sin embargo, los ejecutables de un componente identificado no necesitan estar físicamente localizados juntos, sino que pueden comprender instrucciones dispares almacenadas en diferentes localizaciones que, cuando se unen lógicamente, comprenden el componente y logran el propósito establecido para el componente.

[0148] De hecho, un componente del código ejecutable puede ser una única instrucción o muchas instrucciones, e incluso puede estar distribuida en varios segmentos de código diferentes, entre diferentes programas y a través de varios dispositivos de memoria. De manera similar, los datos operativos pueden identificarse e ilustrarse en la presente dentro de los componentes, y pueden incorporarse en cualquier forma adecuada y organizarse dentro de cualquier tipo adecuado de estructura de datos. Los datos operativos pueden recopilarse como un único conjunto de datos o pueden distribuirse en diferentes localizaciones, incluso en diferentes dispositivos de almacenamiento, y pueden existir, por lo menos parcialmente, simplemente como señales electrónicas en un sistema o red. Los componentes pueden ser pasivos o activos, incluyendo agentes operables para realizar las funciones deseadas.

[0149] La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a "un ejemplo" significa que una función, estructura o característica particular descrita en relación con el ejemplo se incluye en por lo menos una realización de la presente divulgación. Por tanto, las apariciones de la frase "en un ejemplo" en varios lugares a lo largo de esta especificación no necesariamente se refieren todas a la misma realización.

[0150] Como se usa en la presente, una pluralidad de artículos, elementos estructurales, elementos compositivos y/o materiales pueden presentarse en una lista común por conveniencia. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada miembro de la lista estuviera identificado individualmente como un miembro único e independiente. Por tanto, ningún miembro individual de dicha lista debe interpretarse como un equivalente de facto de cualquier otro miembro de la misma lista basándose únicamente en su presentación en un grupo común sin indicaciones de lo contrario. Además, en la presente puede hacerse referencia a varias realizaciones y ejemplos de la presente divulgación junto con alternativas para los varios componentes de la misma. Se entiende que tales realizaciones, ejemplos y alternativas no deben interpretarse como equivalentes de facto entre sí, si no que se consideran representaciones separadas y autónomas de la presente divulgación.

[0151] Aunque lo anterior se ha descrito con cierto detalle con propósitos de claridad, será evidente que pueden realizarse ciertos cambios y modificaciones sin apartarse de los principios de los mismos. Cabe señalar que hay muchas maneras alternativas de implementar tanto los procesos como los aparatos descritos en la presente. Por consiguiente, las presentes realizaciones deben considerarse ilustrativas y no restrictivas.

[0152] Los expertos en la técnica apreciarán que pueden realizarse muchos cambios en los detalles de las realizaciones descritas anteriormente sin apartarse de los principios subyacentes de la divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema endoscópico (100) que comprende:

un sensor de imagen (114) que comprende una matriz de píxeles y que está configurado para generar y leer datos de píxeles para una imagen basada en la radiación electromagnética recibida por la matriz de píxeles del sensor de imagen, en donde la matriz de píxeles comprende una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles, y en donde un período de tiempo para leer toda la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles comprende un período de lectura;

un emisor (102) configurado para emitir radiación electromagnética para la iluminación de una escena observada por el sensor de imagen (114); y

un controlador de radiación electromagnética configurado para impulsar las emisiones del emisor (102), en donde el controlador de radiación electromagnética comprende una especificación de fluctuación que es menor o igual a del 10% al 25% del período de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen (114).

2. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1, que comprende además un controlador (104) configurado para controlar el controlador de radiación electromagnética para controlar el emisor (102) para generar uno o más pulsos de radiación electromagnética entre un período de lectura para el sensor de imagen,

opcionalmente en donde el controlador (104) está configurado además para determinar una cadencia para que las señales al controlador de radiación electromagnética emitan pulsos de radiación electromagnética para iluminar una escena en un entorno endoscópico sin superponerse al período de lectura del sensor de imagen (114).

3. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1, en donde el emisor (102) emite una pluralidad de pulsos de radiación electromagnética, en donde cada pulso sucesivo es un intervalo diferente de longitudes de onda de energía electromagnética.

4. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1, que comprende además un endoscopio que comprende una luz (112) con un extremo distal, en donde el sensor de imagen (114) está localizado dentro del extremo distal de la luz (112) del endoscopio.

5. Un método para manejar un sistema de endoscopio (100) de acuerdo con la reivindicación 1, el método comprendiendo:

generar y leer datos de píxeles para una imagen sobre la base de la radiación electromagnética recibida por una matriz de píxeles de un sensor de imagen (114), en donde la matriz de píxeles comprende una pluralidad de líneas para leer datos de píxeles, y en donde un período de tiempo para leer todos la pluralidad de líneas de datos de píxeles en la matriz de píxeles comprende un período de lectura;

emitir radiación electromagnética usando un emisor (102);

iluminar una escena observada por el sensor de imagen (114) con la radiación electromagnética emitida por el emisor (102); y

controlar la emisión por el emisor (102) usando un controlador de radiación electromagnética, el controlador de radiación electromagnética comprende una especificación de fluctuación que es menor o igual a del 10% al 25% del período de lectura de la matriz de píxeles del sensor de imagen (114).

6. El método de la reivindicación 5, el método comprende además controlar el controlador de radiación electromagnética para controlar el emisor (102) para generar uno o más pulsos de radiación electromagnética entre un período de lectura para el sensor de imagen (114) usando un controlador (104),

opcionalmente, en donde el controlador (104) determina una cadencia para que las señales al controlador de radiación electromagnética emitan pulsos de radiación electromagnética para iluminar una escena en un entorno endoscópico sin superponerse al período de lectura del sensor de imagen (114).

7. El método de la reivindicación 5, que comprende además emitir una pluralidad de pulsos de radiación electromagnética con el emisor (102), en donde cada pulso sucesivo es un intervalo diferente de longitudes de onda de energía electromagnética.

8. El método de la reivindicación 5, en donde el sensor de imagen (114) está localizado dentro de un extremo distal de una luz de un endoscopio.

9. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 2 o el método de la reivindicación 6, en donde el período de lectura comienza después de leer una fila o columna de píxeles negros ópticos y el período de lectura finaliza con la lectura de una fila o columna de píxeles negros ópticos.

10. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 5, donde una duración de tiempo para leer datos de píxeles para un único píxel es una duración de lectura de píxeles, en donde la especificación de fluctuación es menor o igual que la duración de lectura de píxeles del sensor de imagen (114).

11. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 5, en donde el sensor de imagen (114) comprende un sensor de imagen complementario de semiconductor de óxido metálico (CMOS), en donde opcionalmente el sensor de imagen CMOS es monocromático o con filtro de color.

12. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 5, en donde el emisor (102) comprende uno o más láseres pulsantes.

13. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 5, en donde la especificación de fluctuación del controlador de radiación electromagnética es de 1 microsegundo o menos, o 50 nanosegundos o menos.

14. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 5, en donde el sensor de imagen (114) es un sensor de imagen de dispositivo acoplado por carga (CCD), en donde opcionalmente el sensor de imagen CCD es monocromático o con filtro de color.

15. El sistema endoscópico (100) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 5, en donde un período de tiempo para leer una única línea de datos de píxeles comprende una duración de lectura de línea, en donde la especificación de la fluctuación del controlador de radiación electromagnética es menor o igual que la duración de lectura de la línea.