MXPA05014139A

MXPA05014139A - Endoscopio de exploracion.

Info

Publication number: MXPA05014139A
Application number: MXPA05014139A
Authority: MX
Inventors: Clarence T Tegreene
Original assignee: Microvision Inc
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-03-09
Also published as: WO2005000110A2; KR20060036059A; CA2530204A1; NO20060346L; IS8243A; CR8208A; US20050020926A1; WO2005000110A3; BRPI0411756A; JP2007526014A; EP1638450A2; US7448995B2; AU2004251725A1

Abstract

Un endoscopio de exploracion que puede adoptar formas rigida y flexible, explora un haz de luz a traves de una campo visual, recolecta la luz dispersada del haz explorado, detecta la luz dispersada y produce una imagen. El endoscopio puede comprender uno o mas cuerpos que contiene un regulador, fuentes de luz y detectores; y una punta separable que contiene el mecanismo de exploracion. Las fuentes de luz pueden incluir emisores laser que combinan sus salidas en un haz policromatico. La luz se puede emitir en longitudes de onda ultravioletas o infrarrojas para producir una imagen hiperespectral. Los detectores se pueden contener a distancia o en una ubicacion cercana con la luz recolectada siendo transmitida por medio de fibras opticas. Se puede combinar una pluralidad de elementos de exploracion para producir una imagen estereoscopica u otras modalidades de formacion de imagenes. El endoscopio puede incluir un sistema de suministro de lubricante para facilitar el paso a traves de las cavidades del cuerpo y para reducir trauma al paciente. Los componentes de formacion de imagenes son especialmente compactos, estando comprendidos en algunas modalidades de un explorador MEMS y fibras opticas, prestandose a colocacion intersticial entre otras caracteristicas de punta tales como canales de trabajo, puertos de irrigacion, etc.

Description

ENDOSCOPIO DE EXPLORACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sistemas de haz explorado, y de manera más particular a endoscopios y laparoscopios 'que utilizan reproducción de imágenes de haz explorado. REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud depende de la Solicitud de Patente Provisional número de serie 60 / 482 , 376,· . titulada ENDOSCOPIO DE EXPLORACIÓN, presentada el 23 de junio de 2003, inventada por Wiklof, yA colaboradores, y reclama prioridad de la misma. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los endoscopios y laparoscopios . de video han estado en uso general desde la década de 1980.. Los laparoscopios son dispositivos rígidos que pueden ser utilizados en la cirugía mínimamente invasiva. Por lo general, * .los laparoscopios utilizan una pieza manual proximal, montada externamente que incluye una cámara digital. La cámara digital recolecta las imágenes de video a través de una serie de. lentes de varilla colocados de extremo a extremo dentro de un tubo que se extiende dentro de una cavidad del cuerpo del paciente. La cámara regresa su señal a través de cables a una consola que con frecuencia incluye un monitor de pantalla. También por lo general, existe una fuente de luz montada en la consola, con frecuencia basada en una lámpara de xenón. La fuente de luz envía luz a la pieza manual a través de una fibra óptica, donde se realiza un acoplamiento. La luz es enviada posteriormente dentro de la cavidad del cuerpo a través de fibras ópticas que corren dentro del tubo de laparoscopio . Con frecuencia, las fibras ópticas terminan en el extremo distal del tubo en un anillo concéntrico, o un arco parcial alrededor de la periferia del tubo. Durante su uso, la potencia de la iluminación se ajusta para proporcionar una imagen con una brillantez adecuada en el monitor de video. Los endoscopios por lo general son dispositivos flexibles que pueden ser utilizados para el diagnóstico u otros procedimientos . Los endoscopios modernos (y algunos laparoscopios) utilizan una cámara digital con punta distal que capta la luz, la convierte a una señal electrónica, y envía la señal electrónica por el tubo flexible hacia una pieza manual . La señal es enviada posteriormente a una consola para visualizarse de manera similar a la forma de operación de los laparoscopios . La iluminación es enviada a la cavidad corporal de una manera similar a la de los laparoscopios, con la excepción de que las fibras de iluminación por lo general terminan como un par de aberturas en cada lado del lente de la cámara. Los endoscopios incluyen por lo general canales de irrigación y canales de trabajo para los instrumentos, además de un aparato de direccionamiento que puede ser utilizado para dirigir la punta del endoscopio en la dirección que" desea el médico observar o empuj ar el tubo . Los endoscopios y laparoscopios pueden ser de visualización terminal o visualización lateral . En los dispositivos de visualización terminal, el campo de visión está posicionado . directamente frente al extremo del dispositivo. Los dispositivos de visualización lateral pueden tener sus campos de visión localizados a 70°, u otro ángulo fuera del eje desde el extremo del tubo. El campo de visión varía de acuerdo con la aplicación. Por ejemplo, los colonoscopios (un tipo de endoscopio utilizado para examinar el colon) por lo general tienen un campo de visión diagonal de 140°, mientras, que los laparoscopios pueden tener . campos de visión cercanos a 70° en diagonal. Pueden pasarse instrumentos a través del canal de trabajo de varios endoscopios. Se han desarrollado tfórceps y otros dispositivos que pueden pasar dentro del*' diámetro del canal de trabajo dentro de la cavidad corporal donde el médico los utiliza para tomar muestras de tejidos, etc. En el campo de la laparoscopía, por lo general se introducen instrumentos para el procedimiento a través de pequeñas incisiones separadas. Con frecuencia los instrumentos, al - igual que el laparoscopio, pasan a través' de trocares, o anillos que cubren las incisiones para evitar una presión indebida o daños, así como también para mantener el sellado.

Tanto los laparoscopios como los endoscopios pueden utilizar una disposición del sensor pixelado como por ejemplo un dispositivo acoplado de carga (CCD, por sus siglas en inglés: Charge - Coupled Device) o un dispositivo semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS, por sus siglas en inglés: Complementary Metal Oxide Semiconductor) . En los reproductores de imágenes pixeladas, cada pixel corresponde a un elemento de una disposición y cada elemento' recibe energía luminosa a partir de un punto conjugado en el campo de visión para un intervalo de muestreo seleccionado. Cada elemento convierte la luz en una señal eléctrica proporcional a la brillantez de su punto conjugado. Actualmente, los endoscopios y laparoscopios digitales pueden sufrir de una calidad de imagen y rango dinámico limitados y con frecuencia presentan otros artefactos no deseables. En el caso de los sistemas dereproducción de imágenes distales en particular, " las limitaciones en el diámetro han sido un obstáculo común para una mayor resolución. ASPECTOS GENERALES DE LA INVENCIÓN En sus diversos aspectos, la presente invención se refiere a sistemas de reproducción de imágenes de haz explorado, y en' particular a endoscopios, laparoscopios y otros dispositivos de reproducción de imágenes de haz explorado que captan una imagen de una ubicación relativamente inaccesible. Varios aspectos también pueden aplicarse a otros dispositivos de reproducción de imágenes de haz explorado o de exploración incluyendo los reproductores de imágenes con código de barras miniaturizados, boroscopios, cámaras de visión de máquina, y similares. ¦ Varios aspectos de la presente invención son aplicables para aplicaciones rígidas y flexibles tanto en campos médicos como no médicos. En muchos casos, los términos endoscopio y laparoscopio se utilizan de manera intercambiable y se puede entender que se refieren a un amplio rango de implementaciones específicas en un rango de campos incluyendo gastroscopios, enteroscopios , sigmoidoscopios, colonoscopios, laringoscopios, rinolarioscopios, broncoscopios , duodenoscopios , coledocoscopios, nefroscopios , cistoscopios, his'teroscopios, laparoscopios, artroscopios , y otros. En una forma de realización de ejemplo de acuerdo con la presente invención, una pluralidad de fuentes de luz de color, por ejemplo fuentes de espectro angosto, se combinan para formar sustancialmente luz blanca. La luz blanca es enviada a una punta distal a través de una o más fibras ópticas, formadas dentro de un haz, y el haz es explorado a través de un 'campo de visión. Por lo menos una porción de la luz reflejada, difusa, refractada, o de otra forma perturbada por el campo de visión es captada y convertida a señales eléctricas . Al combinar la información sobre la posición del haz y la cantidad de luz captada, puede formarse una imagen digital . De acuerdo con una forma de realización alternativa, la información sobre la posición del haz puede determinarse a partir de la imagen en sí . De acuerdo con una forma de realización de ejemplo, las fuentes de luz de color pueden ser láseres rojos, verdes, y azules, diodos emisores de luz, u otros dispositivos. De acuerdo con otras formas de realización de ejemplo, un número diferente de fuentes de luz que poseen propiedades diversas pueden combinarse para formar el haz de exploración. Por ejemplo, un par de fuentes rojas que difieren entre sí por varios nanómetros de longitud de onda pueden .utilizarse para mejorar la discriminación de objetos rojos. En otro .ejemplo, las fuentes de luz con longitudes de onda intermedias para fuentes rojas, verdes y azules pueden utilizarse para crear un' sistema que posea cuatro, cinco," seis o incluso más canales con una gama de color mejorada. En otro ejemplo más, las fuentes de luz en el infrarrojo, ultravioleta, o más allá, pueden combinarse para formar un sistema de espectro extendido . De acuerdo con otras formas de ¦ realización de ejemplo, las fuentes de luz que poseen propiedades terapéuticas pueden utilizarse para el tratamiento. Por ejemplo, la luz infrarroja de alta potencia puede ser utilizada para cauterizar, la luz ultravioleta puede ser utilizada para habilitar medicamentos fototrópicos, .etc. La combinación de fuentes de longitud de onda angosta pueden utilizarse para evitar la exposición a longitudes de onda no deseadas, por ejemplo, cuando un medicamento fototrópico o un químico de fotodiagnóstico está presente por lo general, pero se desea activarlo únicamente en ciertos sitios . Los haces terapéuticos pueden ser activados de manera selectiva por el médico o por un experto remoto, o de manera alternativa, pueden activarse automáticamente en base a las propiedades de la imagen. Éstos pueden activarse para todos los campos de visión, para una porción del campo de visión, o para puntos pequeños específicos dentro del campo de visión. De acuerdo con otras formas de realización de ejemplo, una pluralidad de fuentes de luz pueden combinarse dentro de un haz que no esté balanceado en cuanto al color por si mismo. En estos casos, la imagen puede balancearse en su color de manera electrónica. De acuerdo con otra forma de realización de ejemplo adicional, no es necesario utilizar fuentes de luz de color múltiples, sino más bien pueden utilizarse una o más fuentes relativamente de banda ancha. De acuerdo con algunas formas de realización, el haz • de luz pasa concéntricamente a través del centro del espejo de exploración, rebotado de un primer reflector, y de regreso al espejo de exploración, que explora el haz a través del campo de visión. Esta vía del haz concéntrico puede ser benéfica, por ejemplo, para reducir al mínimo el tamaño de la punta de la reproducción de imágenes. Las propiedades de polarización del haz y el primer reflector pueden manipularse o seleccionarse para optimizar al máximo la potencia de la señal y reducir al mínimo la luz difusa que es admitida en el campo de visión. De acuerdo con formas de realización alternativas, la polarización no se equilibra, sino más bien un espejo semitransparente regresa una porción de la luz al espejo. La luz proveniente del haz puede ser difundida por, transmitida a través, absorbida por, y/o reflejada de superficies en el campo de .visión, y puede encontrar vías de transmisión múltiples a través de la cavidad del cuerpo. Una porción de la luz transmitida de esta manera es recaptada en uno o más puntos de captación. El punto o puntos de captación-pueden incluir medios de captación y detección no reproductores de imágenes, por ejemplo fotodiodos montados de manera distal en la punta. De manera alternativa, los medios de captación pueden incluir fibras ópticas que captan la luz y la transmiten a una unidad de detección remota donde la luz es convertida a señales eléctricas para su procesamiento posterior. Estas fibras de captación pueden estar dispuestas circunferencialmente alrededor del módulo del explorador, por ejemplo. De manera alternativa, la luz puede ser "desexplorada" por el espejo de exploración y recolectada de manera retrocolectiva o confocal. En otra alternativa, las fibras de captación pueden estar dispuestas a través de la punta en espacios intersticiales entre los canales de irrigación, canales de trabajo, etc. En otra alternativa más, las fibras de captación separadas pueden insertarse dentro de la cavidad del cuerpo, por ejemplo en forma de herramientas, trocares, u otros dispositivos que captan la luz difusa remotamente desde la punta de reproducción de imágenes . En otra alternativa, la punta puede fabricarse por lo menos parcialmente translúcida para aumentar el área sobre la cual se recolecta la luz . El endoscopio o laparoscopio, de acuerdo con algunas de las formas de realización de ejemplo, puede utilizar fuentes de luz y/o detectores que están montados en una pieza manual. De acuerdo con formas- de realización de ejemplo alternativas, el endoscopio o laparoscopio puede incluir una consola que contiene fuentes de luz y/o detectores . La luz puede ser transmitida hacia y desde fibras ópticas y la consola por medio de un conector que también puede incluir conexiones eléctricas para encender y monitorear el explorador, para ofrecer información en pantalla hacia la pieza manual, para controlar la operación del sistema; etc. De acuerdo con formas de realización de ejemplo, el explorador puede ser un explorador MEMS que opera en un patrón de exploración progresiva o un patrón de exploración bisinusoidal , por ejemplo. En algunas formas de realización, el explorador es operado mediante un accionamiento magnético. En formas de realización alternativas, el explorador es operado por medio de un accionamiento electrostático, por una combinación de accionamiento magnético y electrostático, otros medios conocidos como el accionamiento piezoeléctrico o bimorfo. El explorador MEMS puede ser un explorador MEMS micromaquinizado de volumen, un dispositivo micromaquinizado de superficie, u otro tipo tal como se conoce en la técnica. La superficie del: espejo puede ser plana o . de manera alternativa, puede incluir potencia óptica para ayudar a dar forma al haz . De acuerdo con algunas formas de realización de ejemplo, el campo de visión puede estar controlado por la amplitud de la señal del accionamiento, una' señal de amplitud menor creará de cierta forma menos movimiento angular y por lo tanto un campo de visión más pequeño; y una señal de amplitud más alta creará un movimiento angular mayor y por ende un campo de visión más grande. De acuerdo con una forma de realización de ejemplo, un dispositivo de colimación o enfoque del haz como por ejemplo uno o más lentes, espejos; aberturas, y extremos de fibra pulida pueden utilizarse para dar forma al haz. Uno o más dispositivos de colimación pueden cambiar la posición o forma para controlar la forma del haz . La forma del haz puede cambiarse de acuerdo con el campo de visión para mantener un factor de llenado relativamente constante del tamaño del punto con respecto al espaciado del punto . De manera alternativa o adicional, la forma del haz puede ser controlada por el usuario o por medios automatizados para mantener un enfoque óptimo. De acuerdo con una forma de realización de ejemplo, el canal de trabajo puede estar automatizado, en base por ejemplo, en el análisis de imágenes. La cubierta externa o forro dé la puede incluir puertos de - lubricación y/ medicación para ayudar a reducir la necesidad de otra medicación y para reducir la incomodidad, morbilidad y/o mortalidad del paciente. De acuerdo con una forma de realización de ejemplo, los medios de captación de luz- pueden tener una polarización cruzada con el haz para reducir o eliminar los reflejos especulares . De acuerdo con una forma de realización de ejemplo, el dispositivo puede incluir medios de monitoreo como el monxtoreo de la oxigenación de 'la hemoglobina o el monitoreo del dióxido de carbono. Puede utilizarse la medición de Doppler para determinar el flujo sanguíneo. De acuerdo con otra forma de realización de ejemplo, el campo de visión puede estar iluminado con una fuente de intensidad variable. La fuente de intensidad variable puede formarse, por ejemplo, mediante la exploración de uno o más haces de luz a través de por lo menos porciones del campo de visión modulando al mismo tiempo la intensidad del haz o los haces. De esta manera, las regiones más oscuras y/o más distantes pueden iluminarse más mientras que las regiones más claras y/o más cercanas se iluminan menos . De acuerdo con otra forma de realización de ejemplo, el balance de color de un campo de visión o las porciones de un campo de visión pueden modificarse iluminando de manera diferencial la escena con iluminadores de color .diferente. Es posible accionar el iluminador de tal manera que una' porción que puede representar hasta sustancialmente toda la información de la escena se muestra como el inverso de los datos utilizados para accionar la iluminación variable. En un límite, el campo de visión puede iluminarse de manera diferencial para producir sustancialmente luz uniforme difusa en un detector. En este caso, la información de la imagen puede ser recuperada total o sustancialmente por un separador de imágenes utilizado para accionar el iluminador diferencial . Este modo puede ser especialmente benéfico para los detectores que no reproducen imágenes como los fotodiodos PIN, los fotodiodos de avalancha, los tubos de fotomult'iplicador, y similares.

De acuerdo con otras formas de realización de ejemplo, un iluminador de haz explorado puede combinarse con un detector de reproducción de imágenes como por ejemplo un reproductor de imágenes pixeladas . La iluminación variable puede aplicarse para extender de manera eficaz el rango dinámico del sistema, permitiendo sensores más rápidos, más pequeños, o de otra forma modificados. De manera similar, la iluminación variable puede utilizarse para extender la profundidad del campo del aparato aplicando energía de iluminación adicional para regiones más distantes o más oscuras. De acuerdo con otra forma de realización de ejemplo, el campo de visión puede ser "explorado" para los datos de la imagen. En este caso, la iluminación especialmente brillante puede encenderse por un instante para determinar las características ópticas de uno o algunos puntos oscuros o distantes, y después apagarse durante un tiempo suficiente para cumplir los requerimientos de seguridad o de otro tipo. Durante imágenes subsecuentes, otros puntos pueden explorarse de manera similar. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ILUSTRACIONES La Figura 1 es un diagrama de bloque de un reproductor de imágenes de haz explorado sencillo. La Figura 2 es un diagrama de bloque de un aparato y el método para modificar la potencia del iluminador.

La Figura 3 es un diagrama conceptual que muestra una forma de realización para iluminar un campo de visión y un estado inicial para un iluminador que es ajustado de manera dinámica. La energía de la iluminación se mantiene constante y la cantidad de energía difusa recibida en el .detector varía proporcionalmente a la brillantez aparente del punto . La Figura 4a es un diagrama conceptual que muestra un estado convergente para un iluminador que ha sido programado para proporcionar un campo plano o dispersión nivelada. La energía de la iluminación se modifica de una manera inversamente proporcional a la luminosidad aparente de cada punto para dar como resultado sustancialmente la misma cantidad de. energía recibida en el detector. La Figura 4b es un diagrama conceptual que muestra un estado convergente para un iluminador que ha " sido programado para comprimir el rango dinámico del campo de visión de cierta forma, pero sigue manteniendo diferencias en la luminosidad aparente. La Figura 5 es una diagrama que muestra formas de onda idealizadas para hacer converger la potencia del iluminador de acuerdo con el método de la Figura 4a sobre varios cuadros para un Campo de Visión ID de ejemplo. La Figura 6 es un diagrama de flujo que muestra la manera en que puede hacerse converger un valor del pixel .

La Figura 7 es un diagrama que indica un estado no convergente para 2 exploradores de haz de ejemplo a través de un Campo de Visión 2D idealizado. La Figura 8 es un diagrama que indica la convergencia intracuadros parcial para los dos exploradores de haz de la Figura 7 lograda utilizando el procesamiento de imágenes . La Figura 9 es un diagrama que indica un estado pseudoconvergente para los dos exploradores de haz de las Figuras 7 y 8 logrado . intracuadros utilizando un procesamiento de imágenes adicional . , La Figura 10 es un dibujo isométrico del sistema de un endoscopio. La Figura 11 es un diagrama de bloque que enfatiza las relaciones entre diversos componentes del sistema de un endoscopio. La Figura 12 es una vista seccional lateral de un módulo de la punta de exploración. La Figura 13 es una vista seccional transversal de una punta de reproducción de imágenes de un endoscopio de exploración. La Figura 14 es una vista seccional lateral de una forma de realización de la superficie del domo interior de un módulo de la punta de exploración que tiene un reflejo diferencial de dos polarizaciones de luz.

La Figura 15 es una vista isométrica con módulo de exploración. La Figura 16 es una vista isométrica de los elementos ópticos de una punta de reproducción de imágenes . 5 La Figura 17 está un rastreador de · rayos con un ' _ diseño óptico de punta distal similar al mostrado en las Figuras 12 - 16. La Figura 18 es la disposición de una punta que incluye fibras de detección colocadas en los espacios intersticiales alrededor de un módulo de exploración y un canal de trabajo . La Figura 19 es una vista isométrica de una punta distal con entrega de lubricante. La Figura 20 muestra la disposición de una punta de endoscopio que posee capacidades de reproducción de imágenes estereoscópicas o binoculares . La Figura 21 es un diagrama de bloque de un controlador para desmultiplexar dos haces de exploración de manera simultánea. La Figura 22 es un diagrama que muestra las formas de onda para un par de haces muítiplexorados de frecuencia. La Figura 23 es una vista isométrica del módulo de un detector. La Figura 24 es una vista isométrica del módulo de una fuente de luz .

La Figura 25 es una vista lateral de una fuente de luz de tres colores compacta en la que los haces de salida se combinan por medio de un cubo X. La Figura 26a es un diagrama de bloque del extremo proximal de un endoscopio. La Figura 26b es un diagrama de bloque del extremo distal de un endoscopio. La Figura 27 es una imagen idealizada que muestra un patrón de exploración bisinusoidal . . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra un diagrama de bloque de un reproductor de imágenes de haz explorado 102. Un iluminador 104 crea un primer haz de luz 106. Un explorador 108 desvía el primer haz de luz a través de un campo de visión para producir un segundo haz de luz explorado 110, mostrado en dos posiciones 110a y 110b. El haz de luz explorado 110 ilumina de "manera secuencial los puntos 112 en el Campo de Visión, mostrados como las posiciones 112a y 112b, correspondientes a las posiciones de los haces 110a y 110b, respectivamente. Mientras el haz 110 ilumina los puntos 112, el haz de luz de iluminación 110 es reflejado, absorbido, difundido, refractado, o de otra manera afectado por las propiedades del objeto o material para la energía de luz difusa producida. Una porción de la energía de luz difusa 114, mostrada al emanar de las posiciones de los puntos 112a y 112b como rayos de energía difusa 114a y 114b, respectivamente, viaja hacia uno o más detectores 116 que reciben la luz y producen señales eléctricas correspondientes a la cantidad de energía luminosa recibida. Las señales eléctricas accionan un controlador 118 que construye una imagen digital y l transmite para su procesamiento posterior, decodificación, archivo, impresión, visualización, u otro tratamiento o uso a través de una interfase 120. La fuente de luz 104 puede incluir múltiples emisores como por ejemplo, diodos emisores de luz (LEDs) , láseres, fuentes térmicas, fuentes de arco, fuentes fluorescentes, fuentes de descarga de gas, u otros tipos de iluminadores. En algunas formas de realización, el iluminador 104 incluye un diodo de láser rojo que posee una longitud de onda de aproximadamente 635 a 670 nanómetros (nm) . En otra forma de realización, el iluminador 104 incluye tres láseres; un láser de diodo rojo, un láser de estado sólido reforzado por un diodo verde (DPSS, por sus siglas en inglés: Diode -Pumped Solid State) , y un láser DPSS azul a aproximadamente 635 nm, 532 nm, y 473 nm, respectivamente. A pesar de que los diodos del láser pueden estar modulados directamente, los láseres DPSS por lo general requieren una modulación externa como por ejemplo un modulador acustoóptico (AOM, por sus siglas en inglés: Acousto - Optic Modulator) . En el caso en que se utilice un modulador externo, se considera parte de la fuente de luz 104. La fuente de luz 104 puede incluir, en el caso de emisores múltiples, una óptica de combinación de haces para combinar algunos o todos los emisores en un solo haz. La fuente de luz 104 también puede incluir una óptica de formación de haces como por ejemplo uno o más lentes de colimación y/o aberturas. Adicionalmente, a pesar de que las longitudes de onda descritas en las formas de realización anteriores han estado en el rango ópticamente visible, pueden existir otras longitudes de onda dentro del alcance de la invención. El haz de luz 106, a pesar de que se ilustra como un solo haz, puede incluir una pluralidad de haces que convergen en un solo explorador 108. o hacia exploradores separados 108. Algunas formas de realización utilizan un explorador MEMS . Un explorador MEMS puede, ser del tipo descrito en, por ejemplo, la Patente de -los Estados Unidos 6,104,979, titulada VISUALIZACIÓN EXPLORADA CON RETRACCIÓN, SINCRONIZACION Y CORRECCIÓN DE DISTORSIÓN y asignada comúnmente con la presente; 6,245,590, titulada EXPLORADOR RESONANTE SINTONIZABLE DE FRECUENCIA Y MÉTODO DE ELABORACIÓN y asignada comúnmente con la presente; 6,285,489, titulada EXPLORADOR RESONANTE SINTONIZABLE DE FRECUENCIA CON BRAZOS AUXILIARES y asignada comúnmente con la presente; 6,331,909, titulada EXPLORADOR RESONANTE SINTONIZABLE DE FRECUENCIA y asignada comúnmente con la presente; 6,362,912, titulada APARATO DE REPRODUCCIÓN DE IMÁGENES EXPLORADAS CON ALIMENTA IONES CONECTADAS y asignada comúnmente con la presente; 6,384,406, titulada SINTONIZACIÓN ACTIVA DE UNA ESTRUCTURA RESONANTE TORSIONAL y asignada comúnmente con la presente; 6,433,907, titulada VISUALIZACION EXPLORADA CON PLURALIDAD DE ENSAMBLES DE EXPLORACIÓN y asignada comúnmente con la presente; 6,512,622, titulada SINTONIZACIÓN ACTIVA DE UNA ESTRUCTURA RESONANTE TORSIONAL y asignada comúnmente con la presente; 6,515,278, titulada EXPLORADOR RESONANTE SINTONIZABLE DE FRECUENCIA Y MÉTODO DE ELABORACIÓN y asignada comúnmente con la. presente; 6,515,781, titulada APARATO DE REPRODUCCIÓN DE IMÁGENES EXPLORADAS CON ALIMENTACIONES CONECTADAS y asignada comúnmente con la presente;. y/o 6,525,310, titulada EXPLORADOR RESONANTE SINTONI ABLE DE FRECUENCIA y asignada comúnmente con la presente; todas incorporadas en la presente por referencia. Un explorador MEMS 2D 108 explora una o más haces de luz a alta velocidad en un patrón que cubre un Campo de Visión 2D completo o una región seleccionada de un Campo de Visión 2D dentro de un período de cuadros. La velocidad típica de un cuadro puede ser de 60 Hz, por ejemplo. Con frecuencia, es benéfico hacer funcionar uno o ambos ejes de exploración de manera resonante. En una forma de realización, un eje es operado en forma resonante a aproximadamente 19 Hz, mientras que el otro eje es operado de una forma no resonante en un patrón de diente de sierra de tal manera que se crea un patrón de exploración progresiva. Un enfoque bidireccional explorado progresivamente con un solo haz que explora de manera horizontal con una frecuencia de exploración de aproximadamente 19 KHz y que explora verticalmente en un patrón de diente de sierra a 60 Hz puede aproximar una resolución SVGA. En un sistema de este tipo, el movimiento de exploración horizontal es accionado electrostáticamente y el movimiento de exploración vertical es accionado magnéticamente. De manera alternativa, tanto la exploración horizontal como, vertical pueden ser accionadas de manera magnética o capacitivamente. El accionamiento electrostático puede incluir placas electrostáticas, accionamientos de peine o enfoques similares . En varias formas de realización, ambos ejes pueden ser accionados de manera sinusoidal o resonante . Pueden ser adecuados varios tipos de detectores, dependiendo de la aplicación o configuración. Por ejemplo, en una forma de realización, el detector puede incluir un solo fotodiodo PIN conectado a un amplificador y digitalizador . En esta configuración, la información sobre la posición del haz puede recuperarse del explorador o, de manera alternativa, de los mecanismos ópticos, y la resolución de la imagen es determinada por el tamaño y la forma del punto de exploración 112. En el caso de una reproducción de imágenes de colores múltiples, el detector 116 puede incluir una separación y filtrado más sofisticados para separar la luz difundida en sus partes componentes antes de la detección. Como alternativas para los fotodiodos PIN, los fotodiodos de avalancha (APDs) o los tubos de fotomultiplicador (PMTs) pueden preferirse para ciertas aplicaciones, en particular las aplicaciones de luz baja. En varios enfoques, . los fotodetectores sencillos como los fotodiodos PIN, APDs, y PMTs pueden estar colocados para fijar todo el campo de visión, fijar una porción del campo de visión, captar la luz de manera retrocolectiva, o captar la luz de manera confocal, dependiendo de la aplicación. En ciertas formas de realización, el fotodetector 116 capta la luz a través de filtros para eliminar gran parte de la luz ambiental . El dispositivo actual puede incorporarse como monocromático, como de color completo, e incluso como hiperespectral . En algunas formas de realización, también puede ser conveniente añadir canales de color entre los canales RGB convencionales utilizados para varias cámaras a color. Aquí, se entenderá que el término de escala de grises y la discusión relacionada con ésta se referirá a cada una de estas formas de realización, al igual que otros métodos o aplicaciones dentro del alcance de la invención. En el aparato de control y los métodos descritos a continuación, los niveles de gris del pixel pueden incluir un solo valor en el caso de un sistema monocromático, o pueden incluir una tríada RGB o mayor en el caso de sistemas de color o hiperespectrales . El control puede aplicarse de manera individual a la potencia de salida de canales particulares (por ejemplo los canales rojo, verde y azul) , puede aplicarse universalmente a todos los canales, o puede aplicarse a un subconjunto de los canales. En ciertas formas de realización, el iluminador puede emitir un haz de luz polarizado o un polarizador separado (no mostrado) puede utilizarse para polarizar el haz. En estos casos, el detector 116 puede incluir un polarizador polarizado cruzado alchaz, de exploración 110. Esta disposición puede ayudar a mejorar la calidad de la imagen reduciendo el impacto de los reflejos especulares en la imagen. La Figura 2 es un diagrama de bloque que ilustra un esquema de control para ajustar la intensidad de la iluminación. Inicialmente, un circuito de accionamiento activa la fuente de luz basada en un patrón que puede estar incorporado como valores de datos digitales en un separador de imágenes 202. El separador de imágenes 202 acciona un iluminador variable 109, que puede, por ejemplo, constar de un iluminador y un explorador como en la Figura 1. Para cada punto o región, la cantidad de luz difundida es detectada y convertida a una señal eléctrica por el detector 116. El detector 116 puede incluir un convertidor A/D que produce la señal eléctrica como un valor binario, por ejemplo. Podemos referirnos a este valor detectado como un valor residual . El residual es invertido por el inversor 208, y es procesado opcionalmente por el procesador de imágenes entre cuadros opcional 210. El valor residual o procesado invertido es añadido posteriormente al valor correspondiente en el separador de imágenes 202 por medio del adicionador 212. Esto continúa a través de todo el cuadro o Campo de Visión hasta que todos los , untos han sido explorados y los. valores correspondientes del separador de imágenes se modifican. El proceso se repite posteriormente para un segundo cuadro, un tercer cuadro, etc. hasta que todos los residuales de los puntos están convergentes. En algunas formas de realización y en particular la representada por la Figura 4a, el patrón en el separador de imágenes representa el inverso de la imagen del mundo real en el Campo de Visión en este punto, semejante a la forma en que un negativo fotográfico representa el inverso de su imagen correspondiente del mundo real . El inversor 208, el procesador entre cuadros opcional 210, y el adicionador 212 forman el circuito de nivelación 213. El patrón en el separador de imágenes 202 es leído e invertido por el inversor 214. El patrón invertido puede estar sujeto a un procesamiento de imágenes entre cuadros opcional por medio del procesador de imágenes entre cuadros opcional 216 y después producido a una pantalla, para almacenamiento, para un procesamiento adicional, etc., por medio de la entrada / salida 120. El procesador de imágenes intracuadros opcional 210 incluye funciones de procesamiento en línea y basadas en los cuadros para manipular y limitar el control del reproductor de imágenes. Por ejemplo, el procesador 210 puede programar la ganancia de retroalimentación y compensarse para adaptar numéricamente los controles del iluminador disimilares y las potencias de salida del detector, puede programar la ganancia para eliminar .o . limitar las tendencias divergentes, del sistema, y también puede actuar para acelerar la convergencia y ampliar la sensibilidad del sistema. Estos últimos aspectos serán discutidos con más detalles en otra parte. - Para un entendimiento mayor, se asumirá en la presente que los valores de control del detector y el iluminador son similares numéricamente, que un nivel de diferencia en la escala de grises del detector es igual a un nivel de diferencia de la potencia de salida del iluminador. Como resultado de la convergencia del aparato de la Figura 2, los puntos que dispersan una cantidad pequeña de señal de regreso al detector se iluminan por una potencia del haz relativamente alta, mientras que los puntos que difunden una cantidad grande de señal de regreso al detector se iluminan con una potencia del haz relativamente baja. Después de la convergencia, la energía luminosa total recibida de cada punto puede ser sustancialmente igual . Una causa de las diferencias en la luminosidad aparente son las propiedades de absorbancia de la luz del material que es iluminado. Otra causa de estas diferencias es la variación en distancia desde el detector. Debido a la naturaleza inherentemente adaptable de la iluminación en el sistema actual, una profundidad del campo mayor con frecuencia da como resultado un producto secundario natural . Además, esta profundidad del campo aumentada puede ser realizada con sistemas que poseen una potencia de salida del iluminador menor y un consumo de potencia menor que la que sería posible de otra manera. Debido a que una cantidad sustancialmente o aproximadamente correcta de potencia óptica es producida hacia cualquier punto, los puntos no son iluminados excesivamente en forma sustancial . En comparación con otros sistemas que deben iluminar todos puntos de manera suficiente para capturar la energía determinada de los puntos más oscuros de interés en el campo de visión, el sistema actual puede producir esta cantidad relativamente alta de energía de iluminación únicamente para estos puntos de interés más oscuros específicos, mientras que otros puntos con una luminosidad aparente más alta reciben una energía de iluminación menor. Además, la energía de salida de la iluminación está limitada con frecuencia por los requerimientos de comodidad y/o seguridad. Debido a que estos reglamentos de seguridad por lo general se basan en mediciones de la energía incidente integrada sobre un punto relativamente largo correspondiente al tamaño de la pupila del ojo humano y durante un período de tiempo relativamente largo, un sistema que limita la energía de la iluminación tanto espacial como temporalmente presenta una ventaja para lograr una clasificación nominalmente más segura, numéricamente menor. Por lo tanto, en algunas aplicaciones, el sistema puede lograr un alto rango de exploración con una clasificación de seguridad restrictiva. El procesador de imágenes intracuadros opcional 210 y/o el procesador de imágenes intercuadros opcional 216 puede cooperar para garantizar el- cumplimiento con una clasificación de seguridad deseada u otros límites de luminosidad. Esto puede ser puesto en práctica por ejemplo por la lógica del sistema o el hardware que limita el valor de la energía total para cualquier grupo localizado de puntos correspondientes a un rango de valores de iluminación del pixel en el separador de imágenes . Una lógica adicional puede permitir una mayor potencia de iluminación de pixeles previamente limitados en su potencia durante cuadros subsecuentes. De hecho, el sistema puede activar de manera selectiva algunos pixeles para iluminar con mayor potencia (durante un período de tiempo limitado) que lo que de otra forma podría permitirse dada la clasificación de seguridad de un dispositivo. De esta manera, el sistema puede sondear regiones distantes y/u oscuras del Campo de Visión sobre cuadros múltiples, adquiriendo valores de la escala de grises para estos puntos sin exceder los límites de potencia deseados . El efecto del aparato de la Figura 2 puede ser visualizado de manera más efectiva haciendo, referencia a las Figuras 3, 4a y 4b. La Figura 3 ilustra un estado que corresponde a un estado inicial de ejemplo del separador de imágenes 202. Un haz de luz 110 producido por un iluminador variable 109 se muestra en tres posiciones 110a, 110b y 110c, cada una iluminando tres puntos correspondientes 112a, 112b y 112c> respectivamente. El punto 112a se muestra con una luminosidad aparente relativamente baja, el punto 102b tiene una luminosidad aparente media, y el punto 112c tiene una luminosidad aparente relativamente alta, de acuerdo con lo indicado por la sombra color el gris oscuro, gris medio y gris claro, respectivamente. En un estado inicial correspondiente a la Figura 3, el haz de iluminación 110 puede activarse a una energía media en todas las ubicaciones, ilustrado por las líneas de rayas medias que chocan con los puntos 112a, 112b y 112c. En este caso, el punto oscuro 112a, el punto medio 112b, y el punto claro 112c regresan la señal difundida baja 114a, la señal difundida media 114b, y la señal difundida alta 114c, respectivamente al detector 116. La señal difundida baja 114a es indicada por la línea de rayas pequeñas, la señal difundida media 114b es indicada por la línea de rayas medias, y la señal difundida alta 114c es indicada por la línea sólida. La Figura 4a ilustra un caso en el que el separador de imágenes 202 ha sido convergido a una respuesta de campo plano. Después de esta convergencia, el haz de luz 110 producido por el iluminador variable 109 es encendido a un nivel inverso a la luminosidad aparente de cada punto..112 con el cual choca. En particular, el punto oscuro 112a es iluminado con un haz de iluminación relativamente potente 110a, lo que da como resultado que la señal difundida de fuerza media 114a sea regresada al detector " 116. El punto medio 112b es iluminado con un haz de iluminación de potencia media 110b, lo que da como resultado que la señal difundida de potencia media 114b sea devuelta al detector 116. El punto claro 112c es iluminado con un haz de iluminación de potencia relativamente baja 110c, lo que da como resultado que la señal difundida de potencia media 114c sea devuelta al detector 116. En el caso de la Figura 4a, la información de la imagen ya no es completamente determinada por la potencia de las señales que son regresadas al detector, sino más bien por la potencia de los haces utilizados para iluminar el Campo de Visión. Por supuesto, es posible y en algunos casos puede ser preferible no iluminar el Campo de Visión de tal manera que todos lo puntos regresen sustancialmente. la misma energía al detector. Por ejemplo, puede ser preferible comprimir las señales regresadas de cierta forma para preservar las potencias relativas de las señales difundidas, pero moverlas hacia arriba o hacia abajo según sea necesario para que entren dentro del rango dinámico del detector 116. La Figura 4b ilustra esta variante de operación. En este caso, los haces de iluminación 110 son modulados en su intensidad por el iluminador variable 109. El haz 110a es incrementado en potencia de cierta forma para elevar la potencia de la señal difundida 114a para que llegue arriba del piso de detección del detector 116 pero siga dando como resultado una señal difundida 114a que quede por debajo de la intensidad de otras señales 114b difundidas por los puntos 112b que cuentan con una luminosidad aparente más alta. El piso de detección puede corresponder por ejemplo a los límites de eficiencia cuántica, los límites de interferencia de fotones, los límites del ruido eléctrico, u otros límites. Por el contrario, el punto aparentemente brillante 112c es iluminado con el haz 110c, disminuido en potencia de cierta forma con el fin de reducir la potencia de la señal difundida 114c para que quede debajo del techo de detección del detector 116, pero que siga teniendo una intensidad más alta que las demás señales difundidas 114b regresadas de otros puntos 112b con una luminosidad aparente menor. El techo de detección del detector 116 puede relacionarse por ejemplo a la capacidad completa de sondeo para integrar detectores como las disposiciones de CCD ó CMOS, las porciones no lineales de los convertidores A/D asociados con detectores no pixelados como los diodos PIN, u otros límites reales o arbitrarios fijados por el diseñador. Por supuesto, las potencias del haz de iluminación correspondientes a otros puntos que tienen señales difusas y que entran dentro "· de los límites del detector pueden modificarse de manera similar en formas lineales o no lineales dependiendo de los requerimientos de la aplicación. Por ejemplo, en aplicaciones donde la información de la escala de grises es deseable, un grupo de puntos que posee una luminosidad aparente sucesivamente creciente puede ser iluminado por haces, que tienen energía sucesivamente decreciente, lo que da como resultado una propagación de los valores de reflectancia a través del rango dinámico del detector. Por el contrario, en aplicaciones donde es conveniente optimizar al máximo la gama y optimizar al máximo el contraste, puede ser conveniente elegir una energía de iluminación basada en un algoritmo del umbral global o local que tienda a forzar las intensidades de la señal difundida de una forma u otra hacia los límites inferior o superior del detector. La Figura 5 es un ejemplo de la manera en que los valores de reflectancia para- varios puntos a lo largo de una vía de exploración lineal pueden converger en un valor de reflectancia sustancialmente constante con los valores de la escala de grises que se retienen como el inverso del perfil de potencia del haz de iluminación para . la vía de exploración. Un campo de visión 111 incluye una vía _ de exploración 112 que cuenta , con una pluralidad de puntos que pueden ser clasificados por valor de reflectancia o nivel de luminosidad aparente. Las categorías de reflectancia incluyen puntos blancos 502, puntos gris claro 504, puntos gris, medio 506 y puntos negros 508. Abajo del campo de visión 111 se muestran varias formas de onda alineadas verticálmente . La forma de onda 510 ilustra la potencia del iluminador correspondiente a la vía de exploración 112. En este ejemplo, la potencia del iluminador se mantiene constante para la primera exploración en un nivel de 00 de 7 valores binarios posibles en un rango de - 11 a + 11. La forma de onda 511 es una respuesta idealizada de un detector que posee un rango dinámico limitado a tres estados: 00 (nominal), > + 01, Y < - 0.1. Esto ignora los efectos ópticos como la distorsión Gaussiana y asume una ganancia equivalente a la ganancia del iluminador, es decir + 01 unidades del detector correspondientes a + 01 unidades del iluminador. En la forma de onda 511, un luz de intensidad 00 limpia el detector cuando se difunde desde los puntos blancos '502. Esto es observado por los valores del detector 512 en el riel alto + 01) en ubicaciones correspondientes a los puntos blancos 502. Por el contrario, un haz de intensidad de 00 reflejado desde los puntos gris medio 506 y desde los puntos negros 508 da como resultado una respuesta no detectable de <_ - 01 en ubicaciones de la forma de onda 516 correspondientes a los puntos 506 y 508. Los puntos gris claro 504 difunden una señal de energía media correspondiente a los niveles de respuesta del detector 00 514. De acuerdo con el proceso de la Figura 2, la forma de onda del detector 511 es invertida y agregada a la forma de onda del iluminador 509 "para producir una nueva forma de onda del iluminador 521. Como la forma de onda del iluminador inicial 509 era constante, la forma de onda del iluminador 521 es simplemente el inverso de la forma de onda del detector 511, con regiones de potencia - 01 bajas a 522 correspondientes a las regiones de energía detectada alta 512, las regiones de potencia 00 medias 524 correspondientes a las regiones de energía detectada media 514, y las regiones de potencia + 01 altas 526 correspondientes a las regiones de energía detectada baja 516.

El haz 112 es explorado posteriormente a través del campo de visión 111 una vez más utilizando la forma de onda de la potencia del iluminador 521 que puede, por ejemplo, ser implementada en la forma de un separador de imágenes . La forma de onda del detector 531 es el resultado del segundo paso del haz 112. Esta vez, los puntos gris medio 506 se han unido a los puntos gris claro 504 para entrar dentro del rango dinámico del detector, pero siguen existiendo puntos que quedan fuera del rango del detector. La forma de onda del detector 531 es invertida y agregada _a la forma de onda del iluminador previa 521 para producir una forma de onda del iluminador del tercer paso 541 que incluye niveles de potencia 542 de - 10 correspondientes a los puntos blancos 112, niveles 544 de 00 correspondientes a los puntos gris claro 504, niveles 546 de + 01 correspondientes a los puntos gris medio 506, y niveles 548 de + 11 correspondientes a los puntos negros 508. El haz 112 es explorado finalmente a través del Campo de Visión 111 utilizando la forma de onda de potencia del iluminador 541. La forma de onda de la potencia del detector resultante 551 es constante y está dentro del rango dinámico 513 del detector, lo que indica una convergencia completa. De esta manera, el inverso de la forma de onda de la potencia del iluminador 541 se ha convertido en una imagen de la vía de exploración lineal 112 a través del campo de visión 111. En consecuencia, al comparar los puntos contra la escala 510, podemos observar que los puntos blancos 502 tiene un valor de la escala de grises de - 10, los puntos gris claro 504 tienen un valor de la escala de grises de 00, los puntos gris medio 506 tienen un valor de la escala de grises de - 01, y los puntos negros 508 tienen un valor de la escala de grises de - 10. Como puede observarse, el sistema puede registrar una imagen que posee un rango dinámico mayor al del detector. En el ejemplo de la Figura 5, se determinó que la imagen tiene un rango de la escala de grises de cinco niveles (- 10 a + 10) mientras que el detector tenía únicamente un nivel de la escala de grises determinado. La Figura 6 es un diagrama de flujo .que muestra la lógica para una forma de realización del ajuste de potencia del iluminador. En el paso 602, se inicializa el separador de imágenes. En algunas formas de realización, éste puede programarse en un valor inicial fijo cerca de la parte intermedia, extremo inferior o extremo superior de su rango. De manera alternativa, puede ser programado con un patrón casi aleatorio diseñado para probar un rango de valores . En otras formas de realización adicionales, su valor puede ser informado por pixeles previos en el cuadro en curso, y algunos enfoques se describen en las Figuras 8 y 9. En otras formas de realización más, su valor puede ser informado por cuadros previos o imágenes previas .

Utilizando el valor del separador de imágenes inicial, un punto es iluminado y su luz difundida detectada de acuerdo con los pasos 604 y 606, respectivamente. Si la señal detectada es demasiado fuerte de acuerdo con el paso de decisión 608, la potencia de iluminación se reduce de acuerdo con el paso 610 el proceso se repite iniciando con los pasos 604 y 606. Si la señal detectada no es demasiado fuerte, ésta se prueba para verificar si es demasiado baja de acuerdo con el paso 612. Si es demasiado baja, la potencia del iluminador se ajusta hacia arriba de acuerdo con el paso 614 y el proceso se repite iniciando con los pasos 604 y 606. Los umbrales para los pasos 608 y 612 pueden programarse de diversas formas . Para los detectores . que son integradores , como el detector CCD por ejemplo, el umbral inferior puede programarse en la potencia equivalente al ruido (NEP, por sus siglas en inglés: Noise Eguivalent Power) (correspondiente a la interferencia de fotones o la interferencia electrónica, por ejemplo) y el umbral superior se programa en una capacidad completa de sondeo. Los detectores instantáneos como los fotodiodos por lo general están limitados por la respuesta no lineal en el extremo superior de su rango y están limitados por la NEP en el extremo inferior de su rango. De acuerdo con esto, los umbrales superior e inferior pueden ser programados por estos límites con el fin de optimizar al máximo la resolución de la escala de grises. En forma alternativa, los umbrales superior e inferior pueden ser programables dependiendo de los atributos de la imagen, la aplicación, las preferencias del usuario, el rango de potencia de la iluminación, el modo de ahorro de potencia eléctrica, etc. Adicionalmente, los umbrales superior e inferior utilizados por los pasos 608 y 612 pueden ser variables a través del campo de visión. Por ejemplo, cuando el aparato se utiliza como un compresor de rango dinámico según lo ilustrado por la Figura 4b, la energía del iluminador para un ·"' punto dado puede seleccionarse de acuerdo con el rango de las energías de iluminación y/o la dispersión detectada a partir del rango de puntos relevantes a través del Campo de Visión.. Por ejemplo, mientras que un punto gris medio 112b puede requerir únicamente poca potencia de iluminación para elevar su dispersión o reflectancia arriba del nivel mínimo requerido para la detección en ausencia de puntos adicionales más oscuros, la presencia de puntos más oscuros adicionales 112a puede dictar un umbral mínimo del paso 612 de cierta forma más alto para ese punto con el fin de elevar su luminosidad aparente lo suficientemente alto en el rango dinámico del detector para hacer espacio para puntos adicionales más oscuros que también entren dentro de este rango dinámico .

Después de que ha sido recibida una señal difundida que entra dentro del rango del detector permitido, el valor del detector puede ser invertido de acuerdo con el paso opcional 612 y transmitido para su procesamiento, almacenamiento o visualización posterior en el paso opcional 618. Los pasos 616 y 618 se identifican como opcionales por lo general dependiendo de la aplicación. Para aplicaciones que implican una reproducción de imágenes de haz explorado y cuando la potencia del iluminador contiene en sí una porción significativa de información del pixel, puede ser necesario invertir y transmitir la potencia del iluminador del pixel. Por otro lado, cuando el rango entre los umbrales superior e inferior es grande (para los pasos 608 y 612, respectivamente) , la potencia del iluminador puede ser utilizada esencialmente para compensar las diferencias de escala relativamente grandes a través del campo de visión con la mayor información del pixel mantenida en el valor del detector. Esto puede utilizarse, por ejemplo, cuando se utiliza, la modulación de potencia del iluminador para compensar la reflectividad, rango, transmisividad global del campo de visión, u otro efecto que modifique la señal en un sentido amplio. Para ciertas aplicaciones, la mayoría o toda la información útil sobre la imagen puede ser determinada posteriormente por el detector y la potencia del iluminador puede ser omitida para procesamientos posteriores .

Además de o, tal como se ilustra anteriormente, en lugar de transmitir la potencia del iluminador para operaciones posteriores, el valor del detector puede ser transmitido como en el paso opcional 620. En algunas aplicaciones y en particular en aquellas, donde el rango dinámico del detector es muy limitado, puede existir muy poca información efectiva sobre la imagen en el valor del detector que es resultado que resulta de la potencia del iluminador seleccionado, y la transmisión del valor del detector puede omitirse. En otras aplicaciones adicionales, pueden estar presentes porciones significativamente útiles de los datos de , la imagen tanto en la potencia del iluminador como en el valor del detector. Un ejemplo de este tipo de aplicación es cuando se utiliza la potencia del iluminador para extender el • rango de trabajo del dispositivo1 y la mayoría de la información sobre la imagen está presente en el valor del detector, pero los pocos bits de la información sobre la luminosidad del pixel aparente retenida por la potencia del iluminador actúan como los bits más significativos del valor del pixel . Los esquemas de retroalimentación o de control de avance de alimentación para la metodología descrita anteriormente pueden implementarse, por ejemplo, como ajustes algorítmicos o como consulta de tablas de acuerdo con lo determinado según los requerimientos y limitaciones de la forma de realización. Dos posibles efectos laterales del sistema descrito en la presente son las pérdidas en la resolución temporal o espacial. Esto es, durante el tiempo transcurrido para la convergencia de la imagen, cualquier movimiento en la imagen relativa al explorador puede necesitar una nueva convergencia (latencia creciente) y/o puede dar como resultado valores de puntos indeterminados (resolución espacial disminuida eficazmente) correspondientes a los bordes que tienen un alto contraste en relación con el rango dinámico del detector. Un enfoque para superar este problema es aumentar la velocidad del cuadro y/o la resolución espacial lo suficiente para convertir cualquier punto indeterminado en lo suficientemente-efímero o pequeño para que sea insignificante . Puede estudiarse otra técnica haciendo referencia- de nuevo a la Figura 2, donde el procesador de imágenes intracuadros opcional 210 y el procesador de imágenes intercuadros opcional 216 pueden cooperar para acelerar la convergencia. Tal como se indicó anteriormente, el procesador de imágenes intracuadros opcional 210 incluye funciones de procesamiento de línea y basadas en el cuadro para manipular y anular el control de la imagen y pueden acelerar la convergencia y sensibilidad del sistema extendida. Específicamente, para controlar los niveles de potencia de origen, el procesador de imágenes intracuadros opcional 210 puede cargar valores de la escala de grises dentro del separador de imágenes para anular los valores que normalmente serían cargados por medio de la adición residual invertida. El procesador de imágenes intracuadros 210 también puede cargar valores a otros pixeles en el mismo separador de imágenes más allá del pixel procesado en curso . Las Figuras 7, 8 y 9 ilustran los métodos utilizados por el procesador de imágenes intracuadros opcional 210 y el procesador de imágenes intracuadros opcional 216 para aumentar la velocidad o disminuir el tiempo para la convergencia con la Figura 7 que muestra la operación correspondiente a un cuadro del proceso de la Figura 5. La Figura 7 muestra dos lineas de exploración circundantes 112á y 112b a través del Campo de Visión 2D 111. En este ejemplo, la línea de exploración 112a es una línea de exploración de izquierda a derecha mientras que la línea de exploración 112b es una línea de exploración de derecha a izquierda. El campo de visión 111 comprende tres regiones, una región color gris medio 506 empalmada en cada borde por regiones gris claro 504a y 504b a través de las cuales pasan las líneas de exploración 112a y 112b. Superpuestos sobre las líneas de exploración se encuentran los pixeles individuales 702 y 704. Únicamente se muestran algunos de los pixeles para claridad. Las áreas de interés para esta discusión son los pocos pixeles en cada línea de exploración correspondientes a las transiciones del gris claro al gris medio y de regreso otra vez . La sombra de los pixeles indica los valores grises calculados o indeterminados que son determinados por el reproductor de imágenes de haz explorado. Para esta discusión, se asume que la potencia del iluminador para las líneas de exploración 112a y 112b se programe inicialmente a un valor constante 509. Al comparar la Figura 7 con la Figura 5, los pixeles 702a, 702b, 702c y 702d correspondientes a las regiones gris claro 504 están determinados en el primer paso ai igual que las regiones 00 del nivel gris en la Figura 5. De esta manera, los pixeles 702 se ilustran como gris claro igual al nivel de gris real de los puntos de los campos de visión correspondientes. A medida que la línea de exploración 112a continúa de izquierda a derecha través de la transición desde la región 504a a la región 506, los pixeles 704a correspondientes al lado derecho del borde se ilustran como negro. Esto indica su valor como indeterminado. Es decir, el detector recibe una señal debajo de su sensibilidad mínima o piso por lo que es indeterminado si el nivel de gris real de la región 506 es un poco más oscuro que el rango dinámico que detectará el detector, o si es mucho más oscuro. Continuando más adelante de la línea de exploración, todos los pixeles que corresponden a los puntos en la región 506 son indeterminados durante el cuadro en curso (a pesar de que, según la Figura 5, la potencia de la iluminación se reduciría para aquéllos puntos en el cuadro subsecuente y los pixeles 704a se convertirían entonces determinados) . A medida que la línea de exploración 112a cruza el borde desde la región 506 hasta la región 504b, ésta recibe una vez más suficiente energía óptica para la señal para encontrarse dentro del rango detector y de esta manera los pixeles 702b son determinados y se muestran con un color gris claro sombreado en correspondencia con la sombra de los puntos dentro de la región 504b. La situación se repite .en la línea de exploración subsecuente de derecha a izquierda 112b( donde los pixeles que corresponden a las regiones 504a y 504b son determinados y los pixeles que corresponden a la región 506 son indeterminados (oscuros) . La Figura 8 ilustra una- técnica para lograr una convergencia más rápida para ciertos puntos . La técnica de la Figura 8 da como resultado que algunos pixeles indeterminados (oscuros) se conviertan en determinados antes del cuadro subsecuente. Un efecto lateral es que crea algunos otros pixeles indeterminados (claros) . El signo particular, claro contra oscuro, de los pixeles indeterminados adicionales no es importante; son funciones del ejemplo particular de la Figura 8. Al igual que en la Figura 7, la línea de exploración 112a produce pixeles gris claro determinados 702a correspondientes a puntos en la región 504a. Igual que antes, los valores' del pixel se convierten en pixeles 704a indeterminados después de cruzar el borde de la región 504a a la región 506. Esta vez, sin embargo, se utiliza una potencia del iluminador adaptable para volver a ganar determinismo mientras el haz continúa estando dentro de la región 506. Después de que uno o más valores del pixel se convierten en indeterminados (oscuros) , la potencia del iluminador se incrementa hasta que la energía detectada se eleva otra vez sobre el límite inferior del detector, produciendo de esta manera pixeles gris medio determinados 802a. A -medida que la línea de exploración cruza el borde de la región 506 a la 504b, los pixeles subsecuentes 804a son indeterminados (claros) . Esto puede ser provocado porque la potencia del iluminador se programa en un nivel adecuado para la región más oscura 506, lo que da como resultado una señal de exceso de la región más clara 504b que limpia el detector. En una manera análoga a lo que sucedió después de que la vía de exploración cruzó el borde de la región 504a a la 506, la potencia del iluminador disminuye hasta que la energía reflejada se encuentra otra vez dentro del rango dinámico del detector, lo que da como resultado pixeles gris claro determinados 702b. Este proceso se repite durante la explorador subsecuente 112b.

A partir de la inspección de la Figura 8 , puede observarse que se producen tres pixeles indeterminados después de cruzar un borde del rango dinámico excesivo. De esta manera, en este ejemplo, la lógica del procesador de imágenes intracuadros opcional 210 requirió tres pixeles indeterminados (oscuros) o indeterminados (claros) sucesivos adquiridos antes de volver a programar la potencia de la iluminación en más alta o más baja, respectivamente. Programar un número relativamente grande de adquisiciones de pixeles indeterminados del mismo signo antes del ajuste de la potencia del iluminador, puede ser útil cuando el rango dinámico del detector es pequeño en relación con el rango dinámico del campo de visión y/o cuando- están presentes pequeñas características de alta frecuencia en relación con el direccionamiento del reproductor de imágenes en el Campo de Visión. Esto puede reducir cualquier tendencia del proceso de aceleración para inducir la inestabilidad. Un número más pequeño de adquisiciones de pixeles indeterminados puede ser más adecuado cuando las características son más grandes o cuando el rango dinámico del detector es mayor. Una forma de realización preferida y de mayor refinamiento ajusta automáticamente ' la ganancia del acelerador de la convergencia en base a los atributos observados y/o históricos del campo de visión como la distribución del tamaño de característica aparente y el rango dinámico aparente .

El tamaño del paso de ajuste de la potencia del iluminador es por lo general una función del rango dinámico del detector y el algoritmo de la convergencia. Por ejemplo, por lo general se prefiere para los . detectores de rango dinámico pequeño para el ajuste del iluminador inicial que no sea más grande que el rango dinámico del detector. Para las imágenes que tienen características grandes y/o un rango dinámico grande .(en relación con el rango dinámico del detector) , puede ser benéfico tener un tamaño de paso de control del iluminador variable, tomando pasos más granes para acelerar la convergencia intracuadros ... Se conocen varios algoritmos de búsqueda y pueden aplicarse. Para el caso en el que -el rango dinámico del detector es relativamente grande en comparación con el rango dinámico aparente del campo de visión, éste puede ser benéfico para ajusfar de manera dinámica la potencia del iluminador con el fin de mantener la señal difundida centrada dentro del rango dinámico del detecto . Esto puede aumentar la inmunidad del sistema a la pérdida de convergencia cuando se cruzan los bordes . Como una alternativa para seleccionar una potencia del iluminador inicial en un valor constante, puede emplearse un patrón de potencia inicial, por ejemplo incorporado como un mapa de bits en un separador de imágenes, que tenga una potencia de salida variable. En especial cuando el rango dinámico del detector es muy limitado, esto puede ayudar a acelerar la convergencia en escenas que tienen por lo general características grandes . Esto funciona como un algoritmo de búsqueda previamente cargado que incluye una diversificación de la potencia del iluminador. La Figura ilustra un método para acelerar la convergencia que supera el efecto secundario de. los pixeles indeterminados (claros) adicionales 804a y 804b de la Figura 8. La técnica de la Figura 9 hace uso de una característica de varias imágenes que asocian puntos dentro de regiones dadas y que tienden a tener valores de la escala de grises similares. En particular, los puntos a lo. largo de un lado.de un borde tienden a tener valores de la - escala de grises similares a los puntos asociados a lo largo del mismo lado del borde. A lo largo del lado opuesto del borde, la conversión es verdadera. Por lo tanto> es razonable utilizar el valor de gris claro determinado de los pixeles 702a como estimaciones razonables de los valores indeterminados de los pixeles 804b. De manera similar, los valores de la escala de grises de los pixeles 802b pueden ser sustituidos por valores indeterminados de los pixeles 704a, los valores determinados de los pixeles 802a por pixeles indeterminados 704b, y los valores determinados de los pixeles 702c por pixeles indeterminados 804a. La Figura ilustra este enfoque como flechas que apuntan desde pixeles determinados hacia sus pixeles indeterminados asociados . Este procedimiento puede llevarse a cabo después de las exploraciones 112a y 112b para llenar los valores no conocidos y crear una imagen pseudoconvergente para ser verificada durante el cuadro subsecuente. También puede llevarse a cabo un procedimiento similar a priori, utilizando el mapa de iluminación de una línea de exploración como el punto inicial para el mapa de iluminación de la línea subsecuente. Durante un período de líneas, los bordes comienzan a surgir, informando posteriormente a los procesadores de imágenes, los valores probables para los pixeles que van a ser explorados en el cuadro. El hallazgo de los bordes y otros algoritmos aplicables son conocidos por las personas con capacidades en la técnica del procesamiento de imágenes y pueden aplicarse según sea conveniente para la aplicación. Como una alternativa al control de retroalimentación o del avance de alimentación de la potencia del iluminador, tal como se describió anteriormente, o como una puesta en práctica alternativa de este control, un sistema puede seleccionar la potencia del iluminador de acuerdo con uno o más marcos de potencia del iluminador. Para el caso de un colonoscopio de visualizacion frontal, por ejemplo, el centro del campo de visión puede alinearse con frecuencia con características más distantes que la periferia del campo de visión. En este caso, puede ser benéfico utilizar un marco de "refuerzo central" para seleccionar una potencia del iluminador más alta en uno o más canales para áreas cercanas al centro del campo de visión. De manera similar, las variaciones en la sensibilidad angular de los detectores o las fibras del detector, la distribución de los detectores o las fibras de detección, y otros efectos pueden hacer que la captación de luz sea menos eficaz en ciertas porciones del Campo de Visión. Puede utilizarse un marco de "refuerzo de captación" para seleccionar una potencia del iluminador más alta en los sitios del Campo de Visión que corresponden a una eficacia de captación reducida. Los marcos de la potencia del iluminador pueden ser fijos, los cuales pueden ser adecuados, por ejemplo, cuando se utilizan para superar variaciones en la eficacia de la captación, o cuando se utilizan en aplicaciones específicas que tienen propiedades de imagen repetible. De manera alternativa, los marcos de potencia del iluminador pueden ser seleccionados por el usuario, lo cual puede ser adecuado, por ejemplo, cuando un cirujano desea iluminar momentáneamente una región distante. Los marcos de potencia del iluminador también pueden ser seleccionados automáticamente de acuerdo con las características de la aplicación o la imagen. Esta selección automática de un marco de potencia del iluminador puede ayudar a reducir los requerimientos de los caballos de fuerza del procesamiento de las imágenes al reducir o eliminar la necesidad de procesar los algoritmos de retroalimentación (o de avance de la alimentación) o las consultas en una base de pixel por pixel . Refiriéndonos nuevamente a la discusión de la Figura 2 del sondeo de los puntos oscuros y/o distantes junto con la discusión anterior de la Figura 9, puede observarse una forma de mejorar el tiempo de convergencia de estos puntos distantes. Como los pixeles circundantes tienen una probabilidad razonable de valores de color gris similares, el sistema puede determinar un conjunto inicial razonable de valores del pixel para la convergencia rápida aplicando señales de prueba escasamente a través de una región, y seleccionando los valores de pixel de intervención mediante la interpolación entre los valores determinados . Durante un periodo de varios cuadros, el sistema puede, a la larga, probar todos los pixeles en regiones oscuras para proporcionar información completa sobre la escala de grises del campo de visión que no puede obtenerse de otra forma. Para evitar una exposición excesiva a la luz del láser, el conjunto de normas y el enfoque de las señales se define con cuidado . El procesador de imágenes intercuadros opcional 216 realiza el procesamiento de imágenes basadas en el cuadro y puede ser utilizado para informar al sistema sobre las funciones de rastreo y prueba de bordes, así como también para convertir los valores del separador de imágenes en valores adecuados para visualización o un procesamiento posterior. El procesador de procesador de imágenes intercuadros opcional 216 puede incluir una corrección de alineamiento de las imágenes para compensar un campo de visión en movimiento, compensación del balance del blanco, corrección de rayos gamma (expansión, compresión o cambio de la escala de grises) , corrección de la gama (expansión, compresión o cambio de la gama) , interpolación del pixel, supresión de los valores del pixel no válidos, reducción del ruido y combinación de los datos del separador de imágenes y el detector. Varias de las funciones del procesador de imágenes intercuadros opcional 216 se basan en las técnicas de hallazgo y rastreo de bordes como los operadores de gradiente o Sobel para el hallazgo de bordes y la extracción de características máxima / mínima local para el rastreo. Éstas y otras técnicas para el hallazgo de bordes y la extracción de características máxima / mínima local son conocidas por aquellas personas que tienen capacidad en la técnica del procesamiento de imágenes. También, a medida que opera el procesador de imágenes intercuadros opcional 210, puede dejar valores indeterminados en el separador de imágenes . El procesador de imágenes intercuadros opcional 216 puede "limpiar" éstos de la potencia de salida rastreando qué pixeles son indeterminados y combinando opcionalmente estos datos con otra información del Campo de Visión. Cuando varios bordes tienen vectores de movimiento idénticos, el procesador de imágenes intercuadros opcional 216 puede inferir el movimiento global del Campo de Visión en relación con el sistema y calcular el desalineamiento resultante y llevar a cabo algoritmos para la corrección del alineamiento . El procesamiento del balance del blanco puede compensar las diferencias en la eficiencia de origen o la potencia así como las diferencias en la eficiencia del detector. Los valores de calibración almacenados hacen que este proceso sea claramente directo. Para simular los efectos de una iluminación ambiental, el procesador de imágenes intercuadros opcional 216 puede cambiar los valores a una temperatura efectiva del color de iluminación. El procesador de imágenes intercuadros opcional 216 puede reducir el ruido utilizando principios de correlación del ruido para distinguir entre variaciones en los datos del separador de imágenes relacionados con la estructura en la escena y los artefactos de ruido, y puede aplicar una función suavizante para "limpiar" la imagen. Las técnicas para lograr esto son conocidas en el campo. La Figura 10 es un dibujo isométrico del sistema de un endoscopio. El módulo de control 1002, el monitor 1004, y la bomba opcional 1006 pueden montarse en un carrito 1008. Tomados en conjunto, estos módulos pueden ser referidos como una consola 1010. Las partes incluidas en 1010 pueden montarse de manera opcional por separado o pueden combinarse según sea adecuado para la aplicación. La consola 1010 se comunica con la pieza manual 1012 a través de un cable externo 1014, que está conectado a la consola 1010 por medio de un conector 1016. El conector 1016 consta de dos partes 1016a y 1016b (no mostradas para claridad) que pueden acoplarse y desacoplarse. La pieza manual 1012 está conectada a la punta del endoscopio 1018, que puede ser de tipo flexible o de tipo rígido (por lo general referida como un laparoscopio) . La punta distal 1019, que puede ser por ejemplo una punta dirigible, incluye medios para explorar un haz sobre un campo de visión, captar la energía luminosa difundida, y enviar una señal representativa de la energía luminosa difundida de regreso a través del endoscopio 1018, la pieza manual 1012 y el cable externo 1014 hacia la consola 1010. La pieza manual 1012 puede incluir controles opcionales 1020, que pueden incluir por ejemplo luminosidad, acercamiento, fotografía fija, ángulo del campo de visión, lavado de la punta, irrigación, distribución de lubricante, y otras entradas que son benéficas y que están accesibles inmediatamente para el usuario. Además, cuando el endoscopio 1018 tiene punta flexible, la pieza manual 1012 puede incluir controles de direccionamiento 1022 que controlan el ángulo de la punta' distal 1019 con respecto al resto del endoscopio 1018. La pieza manual 1012 puede incluir además un aditamento del canal de trabajo 1024, dentro del cual pueden insertarse varias herramientas que pueden ser roscadas dentro del canal de trabajo del endoscopio 1018, saliendo sustancialmente en el extremo de la punta distal 1019 para realizar diversas tareas quirúrgicas, de diagnóstico, o de otro tipo. La bomba opcional 1006 puede incluir una manguera de irrigación separada 1026 que se conecta a la pieza manual 1012. La manguera de irrigación 1026 puede estar conectada a la bomba opcional 1006 a través del conector 1028. La solución bombeada a través de la manguera de irrigación 1026 es forzada desde ahí hacia el canal de irrigación opcional del endoscopio 1018. De manera alternativa, la bomba opcional 1006 puede incluir una manguera de derivación 1030 que se conecta al módulo de control 1002, donde los fluidos transportados por la manguera de derivación 1030 se combinan posteriormente con otras líneas de señal dentro del módulo de control 1002 para ser enviados a la pieza manual 1012 y hacia el endoscopio 1018 a través de un conector 1016 y el cable externo 1014. Esta disposición opcional da como resultado menos mangueras y cables externos que estorben al usuario.

Como una alternativa o además de la bomba 1006, puede aplicarse succión para retirar los fluidos y desechos no deseados del espacio de trabajo. La consola 1010 también puede incluir controles adicionales 1032 y/o indicadores 1034, mostrados aquí dentro del módulo de control 1002. Estos controles e indicadores pueden, por ejemplo, ser de un tipo que es útil para ajustar o detectar y corregir fallas del aparato de la Figura 10. La Figura 11 es un diagrama de bloque que enfatiza las relaciones entre varios componentes del sistema de un endoscopio. El módulo de control 1002 contiene varios elementos lógicos y/o físicos que cooperan para producir una imagen en el monitor 1004. El procesador y controlador de video 1102, que puede tener la forma de un tablero principal de microcomputadora, recibe las entradas de control y controla los modos de operación de los demás elementos dentro del módulo de control 1002. Además, el procesador y controlador de video 1102 puede incluir funciones de procesamiento de imágenes . El procesador de tiempo real 1104, que puede estar incorporado por ejemplo como un tablero PCI montado sobre el procesador y controlador de video 1102, puede ser de manera alternativa un dispositivo lógico que físicamente tenga un procesador y controlador de video 1102. El procesador de tiempo real 1104 interactúa con el módulo de la fuente de luz 1106, el módulo de control del explorador 1110, y el módulo detector 1116. El módulo de la fuente de luz 1106, que puede estar situado de manera alternativa por separado, incluye uno o más iluminadores que crean la energía luminosa utilizada para la exploración del haz por medio de la punta de reproducción de imágenes. El módulo de la fuente de luz 1106 produce energía luminosa a través de fibra óptica 1108, que a su vez, se conecta al cable externo 1014 a través del conector 1016, representado aquí como con dos secciones 1016a y 1016b. Después de pasar a través de la pieza manual 1012 enruta hacia el endoscopio 1018 y después de ser explorada a través del Campo de Visión, la luz es captada en la punta del endoscopio y una señal representativa se regresa a través del endoscopio .1018 , la pieza manual 1012, y el cable externo 1014, a través del conector 1016 y de regreso hacia el módulo del controlador 1002. En algunas formas de realización, la señal representativa que pasa de regreso a través del aparato externo es enviada como una señal óptica. De esta manera, la línea de la señal de retorno 1114 puede ser un cable de fibra óptica o un conjunto de cables de fibra óptica que están dirigidos al módulo del detector 1116. En el módulo del detector 1116, las señales ópticas que corresponden a las características del Campo de Visión se convierten a señales eléctricas y se regresan al procesador de tiempo real 1104 para el procesamiento en tiempo real y el análisis para el procesador y controlador de video 1002. Las señales eléctricas representativas de las señales ópticas pueden ser amplificadas y digitalizadas opcionalmente por el módulo del detector 1116 antes de la transmisión al procesador de tiempo real 1104. De manera alternativa, las señales analógicas pueden ser pasadas al procesador de tiempo real 1004 y allí se lleva a cabo la conversión de analógica a digital . El módulo del detector 1116 y el procesador de tiempo real 1104 pueden combinarse dentro de un solo elemento físico. En formas de realización alternativas, la luz representativa del campo de visión puede convertirse en señales eléctricas en la punta por medio de uno o más fotodetectores como por ejemplo fotodiodos. En este caso, la línea de retorno 1114 puede incorporarse como cables eléctricos y puede omitirse el módulo del detector 1116. En el caso en el que se lleva a cabo la conversión óptica a eléctrica distal, puede ser benéfico amplificar las señales detectadas en la punta de representación de imágenes así como reducir la impedancia, reducir el ruido eléctrico, y mejorar la capacidad de respuesta del detector o los detectores . Además, puede ser conveniente realizar la conversión analógica a digital en la punta de representación de imágenes distal 1019, o de manera alternativa, en la pieza manual 1012 con el propósito de reducir la impedancia de las líneas de señal relativamente grandes que pasan a través del cable externo 1014, la pieza manual 1012, y en el caso de la conversión A/D de la punta distal, el endoscopio 1018. En este caso, las líneas de la señal 1114 pueden incluir líneas digitales y el conector 1016, un conector para acoplar por lo menos ciertas señales digitales. El procesador de tiempo real 1104 puede llevar a cabo opcionalmente la nivelación de la señal, modulando la potencia de salida del módulo de la fuente de luz como respuesta a la luminosidad aparente de cada punto en el Campo de Visión. El módulo de control del explorador 1110 controla el explorador del haz en la punta de representación de imágenes . En el caso de un explorador que cuenta con sondeo de posición integral, ese también puede procesar líneas de sondeo que indican la posición del explorador. Por lo tanto, las líneas de control del explorador 1112 pueden incluir líneas de control bidireccional . El módulo de control del explorador 1110 puede proporcionar directamente una corriente de accionamiento para el explorador. De manera alternativa, éste puede proporcionar una señal representativa del accionamiento deseado del explorador, donde la conversión a la corriente de accionamiento se lleva a cabo en una región más distal como la pieza manual 1012 o la punta de representación de imágenes 1019. En este caso, al igual que con otras alternativas, puede ser conveniente proporcionar una potencia DC ó AC desde la consola 1010 a través del conector 1016 y dentro del ensamble distal. Como una alternativa o de manera conjunta para determinar la posición del explorador desde las líneas de control del explorador 1112, puede ser conveniente determinar la posición del explorador a partir de la señal representativa del Campo de Visión que pasa a través de las líneas de la señal de retorno 1114. En este caso, el procesador de tiempo real 1004 puede accionar el módulo de control del explorador 1110 en una manera que responda a la señal óptica recibida. El explorador puede ser accionado desde el módulo de control 1002, o de manera alternativa, el sistema puede utilizar la frecuencia del explorador real para accionar el sistema, referido coloquialmente como "el perro que mueve la cola" . Adicionalmente, las líneas de control 1117 pueden pasar a la pieza manual 1012 para la captura de señales de control a través de la operación del usuario de los controles 1020 y los controladores de direccionamiento opcional 1022. Cuando el direccionamiento se lleva a cabo bajo el control de la consola en lugar de realizarlo estrictamente desde una conexión física entre los controladores de direccionamiento 1022 y los cables de control, las líneas de control 1117 pueden transportar adicionalmente señales de control hacia afuera para controlar los medios de direccionamiento . Las líneas de control 1117 pueden transportar adicionalmente información del indicador o de visualización hacia la pieza manual 1012 para la transmisión al usuario. El procesador y controlador de video 1102 tiene una interfase 1118 que puede incluir varias líneas de entrada / salida separadas. Una línea de salida de video puede dirigirse al monitor 1004. Un dispositivo de grabación 1102 puede conectarse para capturar la grabación de la información en video de un procedimiento. Adicionalmente, el sistema de reproducción de imágenes endoscópicas 1001 puede estar conectado a una red o a internet 1122 para la entrada de expertos remotos, la visualización remota, archivo, recuperación de biblioteca, etc. El procesador y controlador de video 1102 puede combinar opcionalmente los datos recibidos a través de la Entrada / Salida 1118 con datos de imagen y accionar el monitor 1004 con información derivada de una variedad de fuentes incluyendo la punta de reproducción de imágenes 1019. Además de o como alternativa para el monitor 1004, la visualización puede producirse en uno o más dispositivos remotos, como por ejemplo una pantalla montada en la cabeza. En este caso, la información del contexto como por ejemplo la perspectiva de visualización puede combinarse con el campo de visión y/u otra información en el procesador y controlador de video 1002 para crear una pantalla de información sensible al contexto . La bomba 1006 puede tener sus líneas de control alimentadas desde la pieza manual 1012 a través del módulo de control 1002. La Figura 11 ilustra el caso en el que la irrigación corre dentro del módulo de control a través de la derivación de irrigación 1030 y hacia afuera a través del conector 1016. No se muestran las características opcionales adicionales como el lubricante, la solución salina y/o la bomba de anestesia. La Figura 12 es una vista seccional lateral de un módulo de exploración 1201. El módulo de exploración consta de una caja 1202 que alberga y da soporte al explorador 108 y su mecanismo asociado. La fibra óptica 1204, que puede ser por ejemplo una fibra óptica de modo único, alimenta luz al módulo de exploración y está fijada a la caja 1202 por medio de un manguito de empalme 1206. El extremo de la fibra óptica 1204 puede estar pulido para crear un ángulo de divergencia conocido del haz natural 1208. El haz natural 1208 es formado por la óptica de formación de haces 1210 para crear una forma del haz adecuada para la transmisión a través del resto del sistema. Tal como se muestra, toda o una porción de la óptica de formación del haz 1210 puede ser movible o deformable para controlar la divergencia del haz, la posición de la cintura y el ángulo de la cintura. Después de la formación, el haz formado 1211 es alimentado a través de una abertura en el centro del explorador EMS 108, se refleja de una primera superficie de reflejo de regreso hacia el frente del explorador, y después hacia afuera del módulo de exploración como haz explorador 110. Como una alternativa a o además de la óptica de formación del haz 1210, puede utilizarse un elemento óptico de formación de haz reflector, que se combina opcionalmente con el espejo de exploración 108. Este dispositivo se presenta en la solicitud de patente de los Estados Unidos número 09 / 400,350, titulada SISTEMA DE EXPLORACIÓN ÓPTICA CON CORRECCIÓN, presentada el 11 de septiembre de 2000 por Clarence T. Tegreene y David Dickensheets, asignada comúnmente con la presente e incorporada a la presente por referencia. En algunas formas de realización de la Figura 12, un domo 1212 se fija al extremo de la caja 1202. El domo 1212 ofrece cierto número de funciones. El interior del domo 1212 incluye la primera superficie de reflejo, mostrada aquí como parte integral del interior completo del domo. De manera alternativa, la primer superficie de reflejo puede estar suspendida entre el domo y el explorador o la primera superficie de reflejo puede formarse como una característica específica del domo como un pilar sobresaliente con extremo reflector. Tal como se muestra, la superficie interna del domo proporciona la primera superficie de reflejo. Además, el interior y/o exterior del domo puede tener potencia óptica y de esta manera dar forma adicional al haz a medida que pasa a través para convertirse en un haz de exploración 110. Adicionalmente, el domo 1212 puede ofrecer un sello hermético con la caja 1202, protegiendo de esta manera los elementos ópticos internos del contacto con el medio ambiente. Los conductores de control y/o potencia 1214 pasan a través del manguito de empalme 1206. Los conductores 1214 se conectan al explorador 108, proporcionando la señal de accionamiento y opcionalmente, la retroalimentación de la posición. La posición del espejo puede ser determinada utilizando elementos piezoresistentes mejorados tal como se describe en una o más de las patentes del explorador MEMS incorporadas por referencia. Los conductores eléctricos 1214 también pueden incluir conexiones de control y de retroalimentación para controlar las características del enfoque de la óptica de formación del haz 1210. De manera alternativa, la posición del espejo puede determinarse ópticamente. El elemento de sondeo 1216 puede ser utilizado por ejemplo para detectar uno o más extremos de la exploración, ofreciendo de esta manera información sobre la sincronización. El elemento de sondeo 1216 puede ser por ejemplo un fotodiodo que envía una señal a la consola 1010, y de manera especifica al módulo de control del explorador 1110, cuando es tocado por el haz explorado 110. De manera alternativa, el elemento de sondeo 1216 puede ser un elemento óptico de reflectividad conocida que envía una señal óptica retrocaptada de regreso a la vía del haz y a través de la fibra óptica 1204. En este caso, puede incorporarse un separador de haces, un acoplador evanescente, o un elemento equivalente en el módulo de la fuente de luz 1006 para recolectar la señal devuelta para su detección y transmisión a otros elementos de control como el procesador de tiempo real 1104. Puede formarse una ranura de registro 1216 en la caja 1202 para ayudar en el registro del módulo de exploración 1201 para explorar la punta 1019. La Figura 13 es una vista seccional transversal de una punta de reproducción de imágenes distales del endoscopio de exploración 1019. El módulo de exploración 1201 está rodeado por elementos del detector 1302, que están rodeados a su vez por un forro externo 1304. Los elementos del detector 1302 pueden ser por ejemplo fibras ópticas de modo múltiple que transmiten la señal reflejada de regreso a la punta distal 1018 y hacia el módulo del detector 1116 en el controlador 1002. Pueden estar presentes espacios intersticiales 1306 entre los elementos del detector 1302.

Como una alternativa a la fibra óptica, los elementos del detector 1302 pueden incluir convertidores ópticos a eléctricos como por ejemplo fotodiodos . El forro externo 1304 puede ser ¦ flexible en el caso de un endoscopio flexible o de manera alternativa, puede ser rígido en el caso de un laparoscopio rígido o un dispositivo rígido equivalente. Como alternativa, el forro externo 1304 puede insertarse dentro de otro cuerpo que actúe como la cubierta externa real del dispositivo. La Figura es una vista seccional lateral de una forma de realización de la superficie de un domo interno de un módulo de la punta de exploración que tiene un reflejo diferencial de dos polarizaciones de luz. La superficie interna 1212a puede estar formada por dos capas, un rotor de cuarto de onda de 1402, y un polarizador reflector 1404. Los polarizadores reflectores por lo general incluyen conductores paralelos espaciados por debajo de la longitud de onda que permiten pasar la polarización paralela a su orientación reflejando al mismo tiempo el componente de polarización perpendicular a su orientación. Un ejemplo de este polarizador se presenta en la Patente de los Estados Unidos Número 6,449,092, titulada POLARIZADORES REFLECTORES QUE POSEEN UN BORDE DE BANDA ROJA EXTENDIDA PARA EL COLOR DE EJE REDUCIDO, incorporada a la presente como referencia.

Cuando el haz formado incidente 1211, que tiene una polarización particular 1406 pasa a través de la placa de cuarto de onda 1402, su polarización gira 45°. En una forma de realización preferida, éste gira para ser perpendicular al eje de transmisión del polarizador reflector 1404. De esta manera se refleja de regreso como el haz 1408 a través de la placa de cuarto de onda 1402, girando su polarización otros 45° a una polarización 1410 perpendicular a la polarización incidente 1406. El haz reflejado 1408 se refleja posteriormente del explorador 108 (no mostrado) , convirtiéndose en un haz de exploración 110. El polarizador reflector 1404 puede cubrir únicamente una porción del interior del domo 1212 correspondiente con la luz incidente del haz 1211. De manera ' alternativa, todo el interior del domo puede estar cubierto con el polarizador reflector 1404. Para aquellos casos en los que el haz de exploración 110 encuentra otra vez el polarizador reflector 1404, éste debe primero girar su polarización 45° a medida que pasa a través de la placa de cuarto de onda 1402 por tercera vez. Esta vez, la polarización del haz de exploración 110 gira para ser paralela al eje de transmisión del polarizador reflector 1404, y de esta manera pasa a través del domo 1212. Tal como se mencionó anteriormente, puede sustituirse el espejo semitransparente por el polarizador reflector y otras estructuras relacionadas con la polarización. La Figura 15 es una vista isométrica del módulo de exploración 1201 que muestra una caja tubular 1202 con un domo 1212 fijado al extremo distal . El módulo de exploración 1201 también incluye la ranura de registro 1216 formada en la caja del extremo proximal 1202, así como también la fibra óptica 1204 y los conductores eléctricos 1214 que salen del extremo proximal del módulo de exploración 1201. El módulo de exploración 1201 puede tener por ejemplo un diámetro externo de aproximadamente 2.5 mm o menos y una longitud de aproximadamente 20 mm o menos. La Figura 16 es una vista isométrica de los elementos ópticos de una punta de reproducción de imágenes distal 1019 que proporciona al lector una mejor perspectiva de la colocación relativa de las características del módulo de exploración mostradas en la Figura 12 y los elementos de detección de luz 1302 incorporados como fibras ópticas. El elemento de acoplamiento 1602 puede ser utilizado para mejorar la solidez mecánica de las fibras del detector y/o aumentar la abertura numérica efectiva de las fibras ópticas 1302 y proporcionar la captación más eficaz de la luz difundida o reflejada. Para las formas de realización en las que los conductores de índice alto de las fibras del detector son relativamente suaves, puede utilizarse un material transparente como plástico o vidrio para el elemento 1602 para sostener los conductores en su lugar. En otras formas de realización, puede ser conveniente utilizar un material que mejore el N.A. de las fibras de detección 1302. Este elemento de mejoramiento del N.A. puede ser conveniente para captar la luz de la periferia de un Campo de Visión grande como por ejemplo de 120° a 140° del Campo de Visión. Para esta aplicación, pueden utilizarse varios materiales conocidos en la técnica como por ejemplo el poli - tetra - fluoro -etileno (PTFE) u otros materiales con propiedades ópticas similares . En algunas formas de realización, el elemento de acoplamiento 1602 puede incluir un polarizador de polarización cruzada con el haz de exploración 110 (no mostrado) . Este polarizador puede ayudar a rechazar los reflejos especulares en el Campo de Visión, reduciendo de esta manera los destellos que pueden perjudicar la calidad de la imagen. En esta forma de realización, el ensamble completo está rodeado por un forro externo 1304. La Figura 17 es un rastreador de rayos de un diseño óptico de la punta distal similar al presentado en las Figuras 12 - 16. El haz de entrada 1208 es formado por el lente de bola.1210 para pasar a través de la abertura en el exploración MEMS 108 (mostrado aquí en varias posiciones discretas) , después de lo cual se refleja desde la superficie interna 1212a del domo 1212 de regreso al espejo 108. Se muestran varias posiciones del haz de exploración 110 como los haces 110a al HOg. El haz de exploración pasa a través del domo 1212 donde es formado tanto por la superficie interna 1212a como la superficie externa 1212b para crear la forma del haz indicada por los rayos de las posiciones del haz de exploración 110a a HOg. La Figura 18 es la disposición de una punta que incluye un canal de trabajo y fibras de detección situadas en los espacios intersticiales alrededor del módulo de exploración y el canal de trabajo. El forro externo 1304 alberga un módulo de exploración 1201 y un canal de trabajo 1802. El canal de trabajo 1802 está dispuesto para pasar herramientas quirúrgicas, herramientas de diagnóstico, o fluidos como por ejemplo aire para insuflación, salina para irrigación, o fluidos in vivo para su retiro y disposición. En otras formas de realización, el canal 1802 o una o más fibras de detección 1302 puede ser sustituidas por la entrega de lubricante o un canal de entrega de medicamento. La disposición de la punta de la Figura 18 es aceptable tanto para laparoscopios rígidos como para endoscopios flexibles . Debe notarse la capacidad de la presente invención de distribuir los elementos de detección alrededor de la punta en espacios disponibles sin tomar en cuenta el mantenimiento de una orientación específica en relación con el reproductor de imágenes . La Figura 19 es una vista isométrica de una punta distal con entrega de lubricante. El forro externo 1304 está cubierto por una cubierta terminal 1902, que incluye una placa de acoplamiento óptico integral 1602 y un domo del módulo de exploración 1212. Las fibras de retorno 1306 están indicadas como colocadas detrás de la porción de la placa de acoplamiento óptico integral de la cubierta terminal 1202. Las esquinas 1903 de la cubierta terminal 1902 están formadas con un radio para facilitar el paso del endoscopio a través de los tej idos corporales reduciendo al mínimo el daño . La cubierta terminal 1902 incluye además por lo menos un orificio de entrega de lubricante 1906 a través del cual puede entregarse un lubricante para facilitar adicionalmente el paso a través de los tejidos corporales y/o las cavidades corporales. De manera intermitente o continua, puede distribuirse un lubricante desde los orificios de entrega del lubricante 1906. Debido a que una cantidad significativa de lesiones en los pacientes resultantes de procedimientos endoscópicos se relaciona con el paso forzado del endoscopio alrededor de las curvas en el sistema GI, este sistema de entrega de lubricante puede reducir las lesiones y la incomodidad de los pacientes. En una forma de realización, el lubricante está disponible bajo solicitud cuando el médico presiona un émbolo en la pieza manual para enviar lubricante hacia abajo por el tubo del lubricante y hacia afuera de los orificios de entrega de lubricante 1906. En esta forma de realización, el lubricante puede almacenarse en una jeringa. En otra forma de realización, el médico puede activar una bomba que bombea lubricante hacia los orificios de entrega del lubricante. En otra forma de realización adicional, el lubricante puede ser distribuido automáticamente. Pueden utilizarse varios lubricantes. Los lubricantes solubles en agua como el gel K - Y pueden ser benéficos para ciertas aplicaciones. La Figura 20 muestra la disposición de la punta de un endoscopio que posee capacidades de reproducción de imágenes estereoscópicas o binoculares . Los módulos de exploración 1201a y 1201b están colocados en sitios en perspectiva en la punta de tal manera que crean un paralaje entre . sus campo de visión respectivos. En la forma de realización de la Figura 20, éstos están separados por una cuerda horizontal que define un "horizonte" para la visualización. El ángulo de visualización puede invertirse opcionalmente si se desea. El canal de trabajo 1802 se muestra saliendo entre y por debajo de los módulos de exploración. Las fibras de detección 1302 están colocadas alrededor de otras características según lo permite el espacio. En algunas formas de realización, puede ser preferible empacar tantas fibras de detección como sea posible dentro de los espacios intersticiales a través de la punta distal para aprovechar al máximo la intensidad de la señal de retorno. Las aberturas del lubricante 1906 se muestran colocadas alrededor de la periferia de la punta de representación de imágenes 1019. Durante la operación, los haces de los módulos de exploración 1201a y 1201b pueden ser explorados de manera simultánea o alternativa a través de sus campos de visión respetivos, que pueden estar superpuestos sustancialmente . Si se exploran de manera simultánea, los haces pueden ser codificados para facilitar la desmultiplexación de las señales de retorno. Por ejemplo, las longitudes de onda entre los dos módulos pueden ser compensadas ligeramente entre si y los medios ópticos pueden utilizarse para separar las señales. En otra forma de realización, los haces pueden ser codificados por frecuencia para facilitar la desmultiplexación en el campo eléctrico. Una punta con módulos de exploración múltiples también puede utilizarse, por ejemplo, para ampliar el Campo de Visión compuesto, para ofrecer una capacidad de acercamiento, para proporcionar mayor resolución, o para explorar longitudes de onda de luz diferentes, entre otras cosas . Para el caso de crear un campo de visión compuesto ampliado, los campos de visión de cada módulo de exploración respectivo pueden ser recubiertos o ligeramente superpuestos para producir un tamaño de imagen global más grande que la producida por cualquier módulo de exploración individual . El recubrimiento de imágenes se describe con mayores detalles en una o más de las patentes de los Estados Unidos asignadas comúnmente e incorporadas por referencia . Para el caso de una pluralidad de módulos de exploración que ofrecen capacidad de acercamiento, este sistema puede ser operado de manera continua, automática o selectiva. En un ejemplo de este sistema, un primer módulo de exploración puede configurarse para proporcionar un direccionamiento SGVA a través de un Campo de Visión de 140° con una resolución correspondiente, es decir, con un tamaño de punto proyectado programado para que concuerde sustancialmente con el espaciado de los pixeles en cierto rango de trabajo o rango de rangos de trabajo. Un segundo módulo de exploración puede configurarse para proporcionar un direccionamiento SGVA a través de un Campo de Visión de 70° en uno más rangos de trabajo con una resolución correspondiente. En este caso, el segundo módulo de exploración puede programarse para explorar un tamaño de punto de la mitad del diámetro del primer tamaño de punto en un rango de trabajo equivalente. De manera alternativa, el segundo módulo de exploración podría ser configurado para explorar un tamaño de punto equivalente al doble del rango de trabajo del primer módulo de exploración. Otras combinaciones serán claras para las personas capacitadas en la técnica. Para las formas de realización que utilizan una variedad de módulos de exploración utilizados para ofrecer una mayor resolución, existen varios modos. En un primer modo, la variedad de módulos de exploración pueden explorar sustancialmente campos de visión equivalentes, pero lo hacen en una forma en la que un módulo de exploración explora los puntos que están intercalados o entremezclados con respecto a los puntos explorados por otros módulos de exploración. En otro modo, la variedad de módulos de exploración puede configurarse de tal manera que un módulo de exploración explora un área del Campo de Visión de otro módulo de exploración que puede muestrearse escasamente. Por ejemplo, con exploradores MEMS resonantes, el explorador tiene la velocidad angular más alta en el centro del Campo de Visión, una situación que puede dar como resultado que los puntos sean diseminados entre sí cerca del centro del Campo de Visión. Puede ser conveniente para ciertas aplicaciones contar con un módulo de exploración que explore el centro del Campo de Visión de otro módulo de exploración, proporcionando de esta manera un muestreo mayor en esa región. En la exploración resonante biaxialmente o de Lissajous, es común tener ciertas ubicaciones en el Campo de Visión en las que el muestreo se realiza con menos frecuencia que otros sitios.

Puede ser útil una variedad de módulos de exploración en este caso para ofrecer un muestreo más frecuente de las áreas no muestreadas con frecuencia por un módulo de exploración particular. En otra forma de realización, pueden configurarse uno o más módulos de exploración para ofrecer una reproducción de imágenes hiperespectral, opcionalmente a una velocidad de cuadro diferente o con un Campo de Visión diferente al de un módulo de exploración utilizado para reproducir imágenes en longitudes de onda visibles . Por ejemplo, las longitudes de onda infrarrojas requieren un espejo más grande para lograr una resolución similar, pero también pueden tolerar de cierta forma una deformación mayor del espejo que las longitudes de onda visibles. Un módulo de exploración infrarroja puede estar equipado con un espejo más grande que tenga una deformación dinámica de cierta forma mayor que un módulo de exploración visible. De manera similar, un módulo de exploración ultravioleta puede estar equipado con un espejo más pequeño que tenga menos deformación dinámica que un módulo de exploración visible. En otro aspecto, ciertos materiales reflejantes o transmisores pueden no tener propiedades adecuadas para las longitudes de onda hiperespectrales . Pueden emplearse módulos de exploración adicionales que utilizan materiales más adecuados para las longitudes de onda hiperespectrales. Por ejemplo, un módulo de exploración ultravioleta puede estar equipado con lentes de fluorita y reflectores y/o polarizadores optimizados UV. Un módulo de exploración infrarroja puede estar equipado con lentes, reflectores y/o polarizadores optimizados para longitudes de onda más grandes. La Figura 21 es un diagrama de bloque de un controlador para multiplexar y desmultiplexar dos haces de exploración de manera simultánea. Los haces pueden ser explorados por ejemplo por módulos de exploración colocados de acuerdo con la disposición de la punta de la Figura 20. La forma de realización de la Figura 21 utiliza una iluminación y detección síncrona para separar las señales de una variedad de módulos del explorador 1201, ilustrados aquí como dos módulos particulares del explorador 1201a y 1201b. El regulador de tiempo - controlador 2102 controla la sincronización de los canales del iluminador en el módulo de la fuente de luz 1106 y los canales del detector en el módulo del detector 1116. Las implicaciones funcionales de esta forma de realización y de formas de realización síncronas alternativas se. ilustran en la Figura 22. Las formas de realización relacionadas con la Figura pueden modular los iluminadores y detectores en pares de manera síncrona. El circuito de detección se "sintoniza" a la velocidad del pulso del iluminador adecuado, rechazando de esta manera la luz producida por los iluminadores no colocados en par. El regulador de tiempo - controlador 2102 puede incluir una pluralidad de fuentes RF 2106a, 2106b, etc. De manera alternativa, puede generar o utilizar una señal RF que posteriormente se utilice para sintetizas las señales RF individuales 2106a, 2106b, etc. El módulo de la fuente de luz 1106 incluye una variedad de iluminadores 104a, 104b, etc., accionados por señales de accionamiento del iluminador 2103a, 2103b, etc., respectivamente. Los iluminadores 104a, 104b, etc. pueden ser modulados por medio de moduladores externos 2104a, 2104b, etc., o de manera alternativa, pueden ser modulados internamente. Para varias aplicaciones, los iluminadores 104 pueden incluir una variedad de fuentes de luz individuales que se multiplexan para formar una iluminación compuesta, por ejemplo láseres rojo, azul y verde cuya luz roja, azul y verde se combina para formar sustancialmente luz blanca. Las fuentes RF 2106a y 2106b controlan los moduladores externos 2104a y 2104b, respectivamente, para modular la luz producida por los iluminadores 104a y 104b, respectivamente, como canales A y B, respectivamente. Los canales de iluminación modulada A y B son enviados a la punta de reproducción de imágenes a través de las fibras ópticas 1204a y 1204b, respectivamente, dentro del Módulo de Exploración A 1201a y el Módulo de Exploración B 1201b, respectivamente. Los módulos de exploración 1201a y 1201b producen haces explorados 110a y 110b, respectivamente, cada uno modulado de acuerdo con el esquema descrito. La señal de luz difundida 114 es captada por los captadores de luz 1302. Para los casos en los que los captadores de luz 1302 no son reproductores de imágenes, éstos no pueden distinguir espacialmente entre la dispersión de puntos explorados producidos por los canales A y B. Sin embargo, la señal de luz difundida 114 contiene una variedad de señales moduladas (dos en este ejemplo) , cada una incluye potencialmente varias longitudes de onda (tres en este ejemplo) . Las señales moduladas pueden separarse de acuerdo con sus características de modulación, mientras que las longitudes de onda pueden separarse de acuerdo con su respuesta diferencial a los espejos dieléctricos, filtros, refracción, etc. Los captadores de luz 1302 transmiten la señal óptica difundida compuesta al módulo del detector 1116, que puede estar ubicado por ejemplo en forma remota de la punta de reproducción de imágenes en una consola de acuerdo con las Figura 10 y 11. Dentro del módulo del detector 1116, la señal de la luz difundida se separa en sus componentes de la longitud de onda, por ejemplo rojo, verde, azul. La señal compuesta 2121 es separada por el espejo dieléctrico 2122 en una primera señal de la longitud de onda 2124a, que puede incluir por ejemplo luz azul, y una señal compuesta restante 2126, que incluye todas las longitudes de onda presentes, excepto sustancialmente por la separada en la primera señal de la longitud de onda 2124a. De manera similar, una segunda longitud de onda, por ejemplo verde, puede ser separada por el espejo dieléctrico 2128 en una segunda señal de la longitud de onda 2124b y una señal compuesta restante 2124c. Para el ejemplo actual, existen únicamente tres longitudes de onda presentes en la señal difundida 114 y la señal compuesta 2121, de tal manera que la señal compuesta restante 2124c contiene sustancialmente sólo luz roja. Las señales ópticas roja, verde, azul 2124c, 2124b y 2124a, respectivamente, son alimentadas cada una a fotodetectores y circuitos del amplificador asociados, 116c, 116b y 116a, respectivamente. Dentro del detector amplificadores (cada uno referido aquí como un detector / preamplificador) , la señal óptica se convierte a una señal eléctrica asociada que tiene características adecuadas para un procesamiento posterior. Los desmoduladores del canal A y B están asociados con cada uno de los canales de detección (longitud de onda) . Los desmoduladores del canal A 2136, 2142 y 2148 se sintonizan para desmodular una señal caracterizada por una frecuencia o espectro saturado para la iluminación del canal B por medio de la fuente RF B 2106b y el Modulador B 2104b. De esta manera, las señales desmoduladas 2137, 2143 y 2149 corresponden a la señal de video roja, verde, azul asociada con el Módulo de Exploración A 1201a y las señales desmoduladas 2139, 2145 y 2151 corresponden a la señal de video ro a, verde, azul asociada con el Módulo de Exploración B. Una forma de sintonizar un detector en una frecuencia de modulación de impulsos es utilizar un amplificador síncrono, que amplifica una señal en una o más frecuencias particulares. Los amplificadores síncronos pueden incluir un sistema de circuitos para convertir la señal modulada detectada a la banda base o, de manera alternativa, pueden pasar una señal modulada al controlador. El controlador convierte la señal en una imagen y realiza otras funciones necesarias adecuadas para la aplicación. En algunas formas de realización, el canal A representa una perspectiva de "ojo izquierdo" en el Campo de Visión y el canal B una perspectiva de "ojo derecho" en el Campo de Visión. Una forma de realización mencionadas es cuando los módulos de exploración 1201a y 1201b están situados de acuerdo con la disposición de la punta de la Figura 20.

El aparato de la Figura 21 puede ser reacomodado, combinado, separado, se le pueden realizar sustituciones, etc., según sea adecuado para la aplicación. Los reproductores de imágenes de haz explorado que aproximan la resolución SVGA pueden tener velocidades de datos en un orden de 20 MHz . Una forma de operar un detector síncrono con un reproductor de imágenes de haz explorado es impulsar el haz a una frecuencia que sea alta en comparación con la velocidad de los datos. Por ejemplo, el haz puede estar modulado a una velocidad de 20 a 200 veces mayor que la velocidad de los datos, lo que da como resultado una velocidad de impulso de 400 MHz a 4 GHz . Estas velocidades de impulso altas pueden ser un reto para los detectores, sin embargo, por lo general dan como resultado una interferencia de fotones significativa así como también dificultades en el diseño práctico. En algunas formas de realización, la velocidad del impulso puede operar con un múltiplo pequeño de la velocidad de los datos, por ejemplo de 1 a 10 veces la velocidad de los datos, lo que da como resultado una velocidad de impulso más manejable de 20 a 200 MHz. En dispositivo de la Figura 21 puede operar con una frecuencia de impulso predeterminada. Puede ser conveniente, en particular en las formas de realización múltiples de baja frecuencia, mantener una relación de fase constante entre el cronometraje del pixel y la modulación del impulso síncrono con el fin de garantizar un número similar de ciclos de modulación del impulso. Sin embargo, las tecnologías de exploración resonante no tienen velocidades giratorias constantes . Para los sistemas de exploración resonantes, la modulación del impulso de frecuencia constante puede utilizarse con la velocidad de cronometraje del pixel constante y el espaciado variable del pixel. En este modo, puede ser conveniente aplicar el procesamiento de la imagen para interpolar entre los sitios de la muestra real con el fin de producir un resultado de separación constante. En este caso, el límite de direccionamiento se programa en el punto de velocidad más alta en la exploración a medida que el haz cruza el centro del Campo de Visión. Se realiza un muestreo excesivo de más áreas periféricas en cada extremo de la exploración donde el haz de exploración se mueve más lento. En general, la interpolación lineal, aplicada de manera bidimensional cuando sea adecuado, ha demostrado producir una buena calidad de imagen y tiene requerimientos de procesamiento relativamente modestos . La Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos Número 60 / 381,569 presentada el 17 de mayo de 2002 y titulada CONSIDERACIONES DE LA CALIDAD DE IMAGEN EN SISTEMAS DE VISUALIZACIÓN DE EXPLORACIÓN RETINAL EXPLORADOS SINUSOIDALMENTE, asignada comúnmente e incorporada en la presente por referencia, presenta métodos para la interpolación de valores del pixel, particularmente con respecto a la exploración bisinusoidal . De manera alternativa, puede mantenerse un espaciado del pixel constante variando tanto el cronometraje del pixel como la frecuencia de modulación del impulso síncrono. Los métodos y aparatos para variar el cronometraje del pixel a través de un campo de visión se describen en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos 10 / 118,861 titulada VISUALIZACIÓN DEL HAZ EXPLORADO ELECTRÓNICAMENTE, asignada comúnmente e incorporada en la presente por referencia. La Figura 22 es un diagrama idealizado que muestra las formas de onda para un par de haces multiplexados . Los campos de visión lineales Illa y 111b representan vías de exploración para los canales de exploración A y B, respectivamente. El Campo de Visión Illa incluye una región clara 502a y una región gris 506a alineadas de acuerdo con lo indicado. El Campo de Visión 111b incluye dos regiones claras, 502b y 502b', que rodean una región gris 506b alineada de acuerdo con lo indicado. Observar que los campos de visión Illa y 111b pueden ser, y en este ejemplo son, distintos entre sí por lo menos en términos de la alineación de características . La forma de onda 2202a representa el patrón de modulación de iluminador del canal A, alineado con el Campo de Visión del canal A tal como se muestra. Las porciones altas de la forma de onda representan una condición de "encendido" del iluminador mientras que las porciones bajas representan una condición de apagado. Observar que si se combinan con la modulación de la potencial del iluminador de las Figuras 2 a la 6, las formas de onda de modulación de iluminación podrían ser más complejas que las mostradas en la Figura 22. Sin embargo, los principios siguen siendo los mismos con respecto al multiplexado y desmultiplexado de los canales . De manera similar, la forma de onda 2202b representa el patrón de modulación del iluminador del canal B, alineado con el Campo de Visión del canal B tal como se muestra. Observar que los iluminadores del canal A y B están modulados en diferentes frecuencias instantáneas para permitir la diferenciación y separación. Tal como se muestra, ambos canales A y B se presentan modulados en frecuencias constantes sobre los intervalos mostrados . En algunas aplicaciones, puede ser conveniente garantizar que los canales se modulen en múltiplos no enteros del otro. La forma de onda 2204 representa una respuesta combinada y realizada recibida por un detector. Las formas de onda 2206a y 2205b representan los componentes específicos del canal de la forma de onda 2204, es decir, pueden ser determinados a partir de la forma de onda 2204 y agregarse para producir la forma de onda 2204. La forma de onda 2206a representa la respuesta modulada del canal A mientras que la forma de onda 2206b representa la respuesta modulada del canal B. Puede observarse que las áreas claras 502 producen una respuesta de dos unidades en altura, las áreas grises 506 producen una respuesta de una unidad en altura, y el ciclo de "apagado" de las formas de onda 2202a y 2202b da como resultado una respuesta nula. Las formas de onda 2208a y 2208b representan respuestas de la banda base desmultiplexadas de los canales A y B, respectivamente. Puede observarse que las áreas claras 502 crean un estado alto mientras que las áreas grises 506 crean un estado bajo. Observar que para producir estas formas de onda de la banda base, hemos adoptado por conveniencia el acuerdo de programar porciones de "apagado" de los ciclos de modulación equivalentes a la respuesta de las porciones de "encendido" subsecuentes. Las formas de onda 2208a y 2208b pueden, a su vez, ser interpretadas o visualizadas como imágenes lineales 2209a y 2209b, respectivamente. Una imagen del canal 2209a tiene un área clara 2210a y un área oscura 2212a, mientras que la imagen del canal B 2209b tiene dos áreas claras 2210b y 2210b' rodeando un área oscura 2212b. De esta manera, puede observarse que el esquema de multiplexado / desmultiplexado de la Figura 22 da como resultado una variedad de imágenes que son capturadas simultáneamente y descodificadas adecuadamente.

La Figura 23 es una vista isométrica de un módulo de detector 1116. Dentro del módulo del detector 1116, la señal de luz difundida se separa en sus componentes de la longitud de onda, por ejemplo, rojo, verde, azul. Para algunas aplicaciones, por ejemplo aquéllas que utilizan la fluorescencia u otras técnicas de reproducción de imágenes con cambio de color, puede ser conveniente detectar longitudes de onda adicionales o alternativas a las emitidas por el iluminador. La base óptica 2302 es un componente mecánico en el cual están montados los componentes ópticos y se mantienen en alineación. Adicionalmente, la base 2302 ofrece solidez mecánica y, opcionalmente , disipación térmica. La fibra o fibras de detección entrantes terminan en el montaje de las fibras 2304 y posteriormente la transmisión de luz se realiza a través de la óptica de espacio libre presentada en la Figura 23. El lente de enfoque 2306 da forma al haz de luz, que emerge del montaje de fibras. El espejo 2122, que puede ser un espejo dieléctrico, separa un haz de luz azul 2124a y lo dirige hacia el ensamble del detector azul . La señal compuesta restante 2126, que incluye luz verde y roja, es separada por el espejo dieléctrico 2128. El espejo dieléctrico 2128 dirige la luz verde 2124b hacia el ensamble del detector verde, dejando que la luz roja 2124c pase a través del ensamble del detector rojo.

Los ensambles del detector azul, verde y rojo incluyen filtros azules, verdes o rojos 2308, 2310 ó 2312, respectivamente, y un tubo fotomultiplicador (PMT, por sus siglas en inglés: Photomultiplier Tube) 116. Los filtros sirven para aislar adicionalmente el detector de cualquier interferencia entre los canales, que puede estar presente en la forma de luz de longitudes de onda no deseadas . Para una forma de realización, se descubrió que el PMT modelo R1527 de HAMMAMATSU ofrecía resultados satisfactorios. Este tubo tenía una ganancia interna de aproximadamente 10,000,000, un tiempo de respuesta de 2.2 nanosegundos , un área activa de visualización lateral de 8 X 24 milímetros, y una eficiencia cuántica de 0.1. Otros PMTs disponibles comercialmente también pueden satisfactorios. Para la forma de realización del PMT del dispositivo, dos etapas de amplificación, cada una proporcionando aproximadamente 15 dB de ganancia para una ganancia total de 30 dB, reforzaron las señales a niveles adecuados para la conversión analógica a digital . La cantidad de ganancia varió ligeramente por canal (en un rango de 30.6 dB de ganancia para el canal rojo a 31.2 dB de ganancia para el canal azul) , pero esto no pareció ser particularmente importante debido a que el procesamiento posterior mantendría el balance del blanco.

En otra forma de realización, se utilizaron fotodiodos de avalancha (APDs, por sus siglas en inglés: Avalanche Photodiodes) en lugar de los PMTs . Los APDs utilizados incluyeron un enfriador termoeléctrico (TE) , un controlador del enfriador TE, y un amplificador de transimpedancia. La señal de salida se alimentó a través de otra ganancia 5X utilizando un amplificador de ruido bajo estándar . Además de los PMTs y los APDs, pueden utilizarse otros detectores de luz . La Figura 24 es una vista isométrica de un módulo de fuente de luz o iluminador 104 que tiene tres emisores ' de láser que proporcionan la iluminación roja, verde, azul. Los láseres azul, verde y rojo 2404a, 2404b y 2404c, respectivamente, iluminan a través de componentes ópticos sustancialmente idénticos hasta que se combinan. En una forma de realización, el láser azul 2404a era un láser de estado sólido reforzado por diodos (DPSS, por sus siglas en inglés: Diode - Pumped Solid State) de 10 mW B&W TEK con una emisión de 473 nanómetros (nm) ; el láser verde 2404b era un láser DPSS de 15 mW B&W TEK con una emisión de 532 nm, y el láser rojo 2404c era un láser circularizado de 35 mW HITACHI con una emisión de diodos 635 nm. Para las aplicaciones en las que el balance del blanco se realiza en software, no es necesario ecualizar la potencia de salida (o la potencia de salida aparente en la presencia de falta de uniformidad del detector) entre los canales . Los haces de los láseres azul, verde y rojo 2404a, 2404b y 2404c pasan a través de lentes de enfoque 2406a, 2406b y 2406c antes de pasar a través de moduladores acustoópticos (AOMs, por sus siglas en inglés: Acousto -Optic Modulators) 2408a, 2408b y 2408c, respectivamente. Los lentes de enfoque se ajustan para enfocar los haces en el centro de los cristales del AO . Después de pasar a través de los AOMs 2408a, 2408b y 2408c, los haces azul, verde y rojo pasan a través de los bloques del haz 2410a, 2410b y 2410c y después a través de lentes de colimación 2412a, 2412b y 2412c, respectivamente. Los bloques de haces son separaciones verticales que bloquean todo menos el primer orden difractivo armónico que emerge de los AOMs. Los dispositivos ópticos de placa paralela (PPO, por sus siglas en inglés: Parallel Píate Optic) 2414a, 2414b y 2414c se utilizan para alinear los haces con respecto al desplazamiento vertical y lateral. Los espejos dieléctricos 2416a y 2416c cambian los haces azul y rojo, respectivamente hacia el combinador de haces 2418, dentro del cual se introduce directamente el haz verde. En una forma de realización, el combinador de haces 2418 era un cubo X. El espejo dieléctrico 2420 vuelve a dirigir el haz combinado, que aparece en este momento de color blanquizco, hacia el objetivo de microscopio 2422, que enfoca el haz hacia el centro de la fibra de iluminación mantenida en el montaje de fibra óptica CF 2424. El micrómetro de tres ejes 2426 se utiliza para alinear el centro de la fibra con el haz. En una forma de realización, el objetivo del microscopio 2422 era un objetivo 20X controlado de dispersión cromática. La fibra de iluminación (no mostrada) era una fibra de vidrio de modo sencillo con punta angulada con un centro de 3.5 mieras y un revestimiento de 125 mieras. A pesar de que el módulo del iluminador 104 de la Figura 24 fue construido con componentes disponibles en existencias, pueden ser adecuados diseños equivalentes utilizando componentes habituales o disponibles en existencias. En algunas formas de realización, puede ser conveniente construir un sistema acoplado totalmente de fibra. En éste y otros casos, la combinación de haces puede realizarse de manera eficaz utilizando un acoplamiento evanescente, por ejemplo. Un ejemplo de un iluminador alternativo modulado directamente 104 se muestra en la Figura 25. La Figura 25 es un iluminador compacto o módulo de fuente de luz 104 que tiene tres emisores. Los emisores de la Figura 25, que pueden ser diodos de láser o diodos emisores de luz, pueden modularse directamente según se requiera. Esto puede ser particularmente benéfico, por ejemplo, cuando se utilizan con una forma de realización que tiene los iluminadores y detectores en la pieza manual 1012. Los emisores 2404a, 2404b y 2404c, que pueden por ejemplo ser láseres rojo, verde, azul o LEDs emisores de borde, están sostenidos por los montajes 2502a, 2502b, y 2502c, respectivamente. Los montajes 2502 pueden incluir una provisión para alinear los emisores. La potencia de salida de los haces de luz por los emisores 2404a, 2404b y 2404c se combinan por medio del cubo X 2504 y dan como resultado un haz combinado 106 a lo largo de un eje común. El cubo X 2504 puede ser un dispositivo birrefringente disponible comercialmente . El haz de salida 106 continúa hacia abajo del tambor de montaje 2506 y es colimado o enfocado por la óptica de salida 1106, mostrada aquí como un doblete. De manera alternativa, la óptica de salida 1106 puede incluir un solo lente y/o una abertura (no mostrada) . Los espaciadores 2508a y 2508b varían la longitud de la vía óptica entre los tres iluminadores 2404a, 2404b y 2404c y la óptica de salida 1106, compensando el error cromático. Las Figuras 26a y 26b incluyen un diagrama de bloque de una forma de realización alternativa de un endoscopio o laparoscopio de exploración. Un cuerpo proximal 1012, que puede incluir una pieza manual y/o una consola separada, está unido a una punta 1018. El acoplamiento entre el cuerpo proximal 1012 y la punta 1018 puede ser removible, permitiendo de esta manera la capacidad de intercambio de las puntas, y la disposición opcional de las puntas. Un controlador 1002, que puede estar combinado con o separado del cuerpo proximal 1012, está acoplado de manera operativa a uno o más iluminadores y detectores en el cuerpo proximal 1012. La interfase 1118 proporciona una comunicación con las fuentes de datos externos y receptores como pantallas, actuadores, expertos remotos, etc. En ciertas formas de realización, el iluminador puede incluir láseres azules, verdes y rojos separados 2404a, 2404b y 2404c, respectivamente. La potencia de salida de los emisores del láser se combina en una sola señal de luz en un combinador de haces 2418. El combinador de haces 2418 puede acoplarse posteriormente a la fibra del iluminador 1204, y la energía de la iluminación se envía hacia la punta. En el extremo distal 1019 de la punta 1018, la luz sale de la fibra de iluminación 1204 para ser explorada a través el campo de visión 111. En la forma de realización particular que se muestra en forma diagramática aquí, el haz de salida 106a es redirigido por medio de un espejo giratorio 1212a, que puede ser un espejo metálico o dieléctrico por ejemplo, hacia un espejo de exploración 108. El haz explorado 110 es emitido a través de una cubierta transparente protectora 1212 hacia el campo de visión 111. Una porción de la luz reflejada o difundida 114 pasa de regreso a través de la cubierta protectora transparente 1212 para ser captada por las fibras de retorno 1302. En la forma de realización particular ilustrada, se utilizan fibras del detector separadas 1302a, 1302b y 1302c para capturar y regresar las señales azul, verde y roja, respectivamente. Las señales de luz pueden separarse colocando filtros 2308, 2310, y 2312 sobre las fibras azul, verde y roja 1302a, 1302b y 1302c, respectivamente. Pueden utilizarse elementos de acoplamiento de luz opcionales 1602a, 1602b y 1602c para aumentar la eficacia de la captación de luz de las fibras del detector, reforzando de esta manera la intensidad de la señal óptica o haciéndola más uniforme a través del Campo de Visión . Las fibras del detector azul, verde y roja 1302a, 1302b y 1302c transmiten la energía óptica recibida a la punta y la transmiten a los detectores azul, verde y rojo 116a, 116b y 116c, respectivamente, en el cuerpo proximal 1012. Los detectores 116 convierten la energía de la luz recibida en' señales eléctricas para el procesamiento y decodificación en una imagen por medio del controlador 1002. Como una alternativa a los filtros montados en la punta, los filtros pueden ser acoplados de una manera más directa con los detectores, en donde todas las fibras del detector transportan todas las longitudes de onda de la energía de la luz recibida. Esta disposición, a pesar de que puede dar como resultado un tamaño de la óptica de captación requerida más grande o una intensidad de señal reducida, puede ayudar a aislar los canales del detector y reducir la interferencia entre los canales ópticos . Los espejos del MEMS de alta velocidad y otros deflectores resonantes pueden caracterizarse por velocidades de exploración sinusoidales, en comparación con los exploradores de velocidad giratoria constante como los polígonos giratorios . Para reducir los requerimientos de potencia y las limitaciones en el tamaño en la punta de reproducción de imágenes, algunas formas de realización pueden permitir que ambos ejes de exploración exploren de manera resonante . Un patrón de exploración biresonante o bisinusoidal idealizado resultante se muestra en la Figura 27. En ciertos casos, el patrón de exploración sigue una vía caracterizada como un patrón de Lissajous. La matriz rectilínea 2702 se muestra cubierta por la vía de exploración biresonante 2704. En este caso, las intersecciones entre las líneas vertical y horizontal de la matriz rectilínea representan posiciones del pixel idealizadas mientras que la vía de exploración biresonante 2704 representa la vía real tomada por el punto explorado. Como puede observarse, la vía de exploración real no se alinea perfectamente con todas las posiciones del pixel rectilíneas. Por lo tanto, estos valores pueden ser determinados mediante interpolación. Los métodos para seleccionar frecuencias biresonantes así como también los métodos para aprovechar al máximo la calidad de la imagen se discuten de manera análoga en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos titulada CONSIDERACIONES DE LA CALIDAD DE IMAGEN EN SISTEMAS DE VISUALIZACIÓN DE EXPLORACIÓN RETLNAL EXPLORADOS BISINUSOIDALMENTE, por Margaret Brown, Marc Freeman, y John R. Lewis, número de solicitud 10 / 441,916, solicitada el 19 de mayo de 2003, asignada comúnmente con la presente e incorporada a la presente por referencia. La solicitud de patente, entre otras cosas, presenta métodos de interpolación de los valores del pixel, en particular con respecto a la exploración bisinusoidal . Para los sistemas de exploración resonante, la modulación de impulsos de frecuencia constante puede utilizarse con una velocidad de cronometraje del pixel constante y un espaciado del pixel variable. En este modo, puede ser conveniente aplicar el procesamiento de la imagen para interpolar entre los sitios de la muestra real con el fin de producir un resultado de separación constante. En este caso, el límite de direccionamiento se programa en el punto de velocidad más alta en la exploración a medida que el haz cruza el centro del Campo de Visión. Se muestrean de manera excesiva más áreas periféricas en cada extremo de la exploración donde el haz de exploración se mueve más lento. En general, se ha descubierto que la interpolación lineal aplicada bidimensionalmente produce una buena calidad de imagen y tiene requerimientos de procesamiento relativamente modestos . De manera alternativa, puede mantenerse un espaciado del pixel constante variando tanto el cronometraje del pixel como la frecuencia de modulación del impulso síncrono. Los métodos y aparatos para variar el cronometraje del pixel a través de un Campo de Visión se describen en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos 10 / 118,861 titulada VISUALIZACIÓN DEL HAZ EXPLORADO ELECTRÓNICAMENTE por Gregory Scott Bright, Scott W. Straka, Philip C. Black; James G. Moore; John R. Lewis; Hakan Urey; Clarance T. Tegreene, presentada el 4 / 9 / 02, asignada comúnmente con la presente e incorporada a la presente por referencia. Utilizando un divisor de reloj (para relaciones de frecuencia mayores a 1:1) o un segundo reloj, se puede utilizar el aparato presentado en la misma para controlar también la frecuencia de modulación de impulsos de manera síncrona con el cronometraje del pixel. Esto puede utilizarse junto con el aparato de la Figura 21 para producir la modulación de luz separable utilizada por los iluminadores A y B 104a y 104b, respectivamente. El anterior panorama general de la invención, la breve descripción de las ilustraciones, y la descripción detallada describen formas de realización de ejemplo de la presente invención en una manera pensada para facilitar el entendimiento por parte del lector. Otras estructuras, métodos y equivalentes pueden estar dentro del alcance de la invención. Como tal, el alcance de la invención descrito en la presente estará limitado únicamente por las reivindicaciones .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un reproductor de imágenes de haz explorado que incluye : un iluminador que puede operarse para producir luz polarizada; una fibra óptica de iluminación que tiene un extremo proximal y un extremo distal, el extremo proximal está alineado para recibir luz del iluminador mencionado, la fibra óptica de iluminación mencionada puede operarse para transmitir luz desde su extremo proximal hacia su extremo distal ; un explorador que puede ser operado para dirigir la luz desde el extremo distal de la fibra óptica de iluminación mencionada a través de un Campo de Visión; un polarizador polarizado cruzado para iluminar desde el iluminador mencionado; por lo menos una fibra óptica de detección, separada de la fibra óptica de iluminación mencionada, ésta por lo menos una fibra de detección posee extremos distales y proximales, el extremo distal de la por lo menos una fibra de detección está posicionada para recibir por lo menos una porción de la luz dirigida desde el Campo de Visión a través del polarizador mencionado; y por lo menos un detector de luz posicionado para recibir luz desde el extremo proximal de la por lo menos una fibra óptica de detección mencionada.
2. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 1, que incluye además: un elemento óptico de formación de haces interpuesto de manera operativa entre el extremo distal de la fibra óptica de iluminación mencionada y el director de haces mencionado .
3. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 2, en el que las características del elemento óptico de formación de haces mencionado son ajustables para variar la forma del haz de luz explorado.
4. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 3, en el que las características del elemento óptico de formación de haces mencionado que son ajustables incluyen una posición variable del elemento óptico de formación de haces mencionado.
5. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 3 , en el que las características del elemento óptico de formación de haces mencionado que son ajustables incluyen una forma variable del elemento óptico de formación de haces mencionado.
6. El reproductor de imágenes del haz explorado de la reivindicación 1, que incluye además: por lo menos un miembro óptico de captación de luz posicionado para captar la luz desde el Campo de Visión y acoplar la luz capturada dentro de por lo menos una fibra óptica de detección mencionada.
7. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 6, en el que por lo menos un miembro óptico de captación de luz mencionado incluye un material plástico sustancialmente transparente.
8. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 1, en el que: por lo menos una fibra óptica de detección mencionada incluye una variedad de fibras ópticas de detección, y por lo menos un detector de luz mencionado incluye una variedad de detectores de luz .
9. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 8, que incluye además: una variedad de filtros acoplados a la variedad mencionada de fibras ópticas de detección, donde cada una de las variedades de filtros mencionadas evita sustancialmente la transmisión de ciertas longitudes de onda de luz a cada una de las variedades mencionadas de detectores de luz.
10. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 1, en el que por lo menos un detector de luz mencionado incluye una variedad de detectores de luz, y en el que el reproductor de imágenes de haz explorado mencionado incluye además: por lo menos un separador de longitud de onda para eliminar una porción de la luz transportada por la por lo menos una fibra óptica del detector mencionada y dirigir la porción retirada de luz hacia una de las variedades mencionadas de detectores de luz .
11. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 10, donde el separador de la longitud de onda mencionado incluye un espejo dieléctrico.
12. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 10, donde el por lo menos un separador de longitud de onda mencionado está interpuesto entre el extremo proximal de por lo menos una fibra óptica del detector mencionada y una de las variedades mencionadas de detectores de luz .
13. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 1, en el que el director del haz mencionado incluye un mecanismo que puede ser operado para mover el extremo distal de la fibra óptica de iluminación mencionada.
14. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 1, en el que el director de haces mencionado incluye un espejo movible, alineado para recibir luz desde el extremo distal de la fibra óptica de iluminación mencionada y que puede ser operado para desviar la luz .
15. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 14, en el que el director de haces mencionado incluye un explorador MEMS .
16. Un endoscopio de haz explorado, que incluye: un emisor de luz que puede ser operado para producir luz polarizada; una fibra óptica acoplada de manera operativa al emisor de luz mencionado para transmitir la luz desde una ubicación proximal a una distal; un explorador posicionado para recibir un haz de luz desde el extremo distal de la fibra óptica mencionada, el explorador mencionado está acoplado de manera operativa para explorar el haz de luz sobre un campo de visión; un polarizador polarizado cruzado a la luz del emisor mencionado y posicionado para recibir luz desde el campo de visión mencionado; y por lo menos un detector de luz posicionado para recibir luz desde el campo de visión a través del polarizador mencionado .
17. El endoscopio del haz explorado de la reivindicación 16, en el que: por lo menos un detector de luz mencionado incluye una variedad de detectores de luz .
18. El endoscopio del haz explorado de la reivindicación 17, que incluye además: una variedad de filtros ópticos, cada filtro óptico está acoplado ópticamente a una de las variedades mencionadas de detectores de luz para evitar sustancialmente la transmisión de una o más longitudes de onda de luz desde el campo de visión.
19. El endoscopio del haz explorado de la reivindicación 16, en el que: por lo menos un detector de luz mencionado incluye un fotodiodo montado cerca del extremo distal de la fibra óptica mencionada, el fotodiodo mencionado modula las señales eléctricas que responden a la luz del campo de visión incidente del mismo.
20. El endoscopio del haz explorado de la reivindicación 19 que incluye además: un convertidor analógico a digital montado cerca del fotodiodo mencionado, el convertidor analógico a digital mencionado está acoplado de manera operativa para convertir las señales eléctricas analógicas producidas por el fotodiodo mencionado a señales eléctricas digitales para su transmisión a una parte cercana del extremo proximal de la fibra óptica mencionada.
21. Un método para capturar una imagen, que incluye: la creación de un haz de luz; la exploración del haz de luz a través de un campo de visión bidimensional a una velocidad no constante en ambos ejes; la captación de luz difundida con una o más fibras ópticas;, y la detección de luz desde el campo de visión.
22. El método para capturar una imagen de la reivindicación 21, que incluye además el muestreo de datos a una velocidad sustancialmente constante.
23. El método para capturar una imagen de la reivindicación 22, que incluye además la interpolación entre los puntos de datos muestreados para producir una imagen que tiene un espaciado sustancialmente equivalente entre pixeles.
24. El método para capturar una imagen de la reivindicación 21, en el que el paso mencionado de la exploración del haz de luz incluye además : la exploración a lo largo de un primer eje de exploración explorado en una primera frecuencia de exploración; y la exploración a lo largo de un segundo eje de exploración explorado en una segunda frecuencia de exploración; en el que la segunda frecuencia de exploración es menor que la primera frecuencia de exploración; y en el que por lo menos uno de los ejes mencionados es explorado a una velocidad de exploración que varía sinusoidalmente.
25. El método para capturar una imagen de la reivindicación 24, en el que los datos son muestreados a una velocidad instantánea inversamente proporcional de manera sustancial al eje con elocidad de exploración instantánea que es explorado a una velocidad de exploración que varía sinusoidalmente .
26. El método para capturar una imagen de la reivindicación 24, en el que la velocidad de exploración instantánea varía sinusoidalmente en ambos ejes de exploración.
27. El método para capturar una imagen de la reivindicación 25, en el que ambos ejes del primero y segundo ejes de exploración mencionados son explorados a frecuencias más altas que la velocidad de cuadro.
28. El método de la reivindicación 27, en el que el haz es explorado en un patrón de exploración de Lissajous.
29. Un endoscopio de haz explorado, que incluye: un iluminador que produce una variedad de longitudes de onda; una fibra óptica de iluminación, acoplada al iluminador mencionado, que tiene un extremo proximal y un extremo distal; un explorador resonante con dos ejes que recibe luz del extremo distal de la fibra óptica de iluminación mencionada y la explora a través de un campo de visión; y un detector que recibe la luz difundida por el campo de visión.
30. El endoscopio de haz explorado de la reivindicación 29, en el que la luz mencionada que tiene una variedad de longitudes de onda es una luz de banda ancha.
31. El endoscopio de haz explorado de la reivindicación 29, en el que en el que la luz mencionada que tiene una variedad de longitudes de onda incluye además una variedad de colores de banda angosta separados .
32. El endoscopio de haz explorado de la reivindicación 31, en el que existen tres colores de la banda angosta separada correspondientes al rojo, verde y azul.
33. El endoscopio de haz explorado de la reivindicación 31, en el que por lo menos uno de los colores de la banda angosta separada se encuentra en una región del espectro electromagnético que no puede ser distinguido fácilmente por el ojo humano.
34. Una punta del endoscopio de exploración que incluye : una fibra óptica de iluminación para recibir la luz de iluminación desde un cuerpo separable proximal y transmitir la luz de iluminación a una punta distal; un explorador accionado de manera resonante en por lo menos dos ejes en la punta distal mencionada, posicionado para recibir la luz de iluminación desde el extremo distal de la fibra de iluminación mencionada y explorar la luz de iluminación a través de un campo de visión; y una o más fibras ópticas de detección posicionadas en la punta distal mencionada para recibir la luz desde el campo de visión y transmitir la luz recibida a un extremo proximal para su transmisión al cuerpo separable proximal .
35. La punta del endoscopio de exploración de la reivindicación 34, que incluye adem s: un forro externo que se extiende desde una posición proximal a una posición distal y que transporta las fibras ópticas mencionadas en el mismo.
36. La punta del endoscopio de exploración de la reivindicación 35, que incluye además: una variedad de conductores eléctricos transportados dentro del forro externo mencionado que tiene extremos proximales para recibir señales eléctricas desde el cuerpo separable proximal y transmitir las señales eléctricas al explorador mencionado.
37. La punta del endoscopio de exploración de la reivindicación 36, donde uno o más de los conductores eléctricos mencionados transmite además señales desde el extremo distal mencionado al extremo proximal mencionado para la transmisión al cuerpo separable proximal.
38. La punta del endoscopio de exploración de la reivindicación 34, que incluye además: un conector de la punta unido al extremo proximal mencionado de las fibras ópticas mencionadas, donde el conector de la punta mencionado puede retirarse y acoplarse a un conector del cuerpo localizado en el cuerpo separado.
39. Un reproductor de imágenes de haz explorado, que incluye : una variedad de exploradores de haces para explorar haces de luz a través de un campo de visión,- y uno o más elementos del detector no reproductor de imágenes posicionados para recibir luz desde el campo de visión.
40. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 39, que incluye además: una fuente separada de iluminación acoplada a cada una de las variedades mencionadas de exploradores de haces ; y uno o más desmultiplexadores acoplados al uno o más elementos del detector no reproductor de imágenes mencionados para distinguir entre las señales correspondientes a la luz recibida mencionada correspondiente a cada una de las variedades de los exploradores de haces .
41. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 40, en el que: cada una de las fuentes de iluminación separadas mencionadas produce una luz modulada en una frecuencia característica; y en el que el uno o más desmultiplexadores mencionados separa las señales basadas en la modulación de la frecuencia.
42. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 40, en el que cada una de las fuentes de iluminación separadas mencionadas produce luz en una o más longitudes de onda características, y en el que el uno o más desmultiplexadores mencionados separa las señales en base a la longitud de onda.
43. El reproductor de imágenes de haz explorado de la reivindicación 40, en el que existen dos exploradores de haces ; y el campo de visión de cada explorador de haces es sustancialmente idéntico; mediante lo cual el reproductor de imágenes del haz explorado produce una imagen estereoscópica.
44. Un endoscopio que tiene una punta distal que incluye : uno o más orificios de distribución de lubricante posicionados cerca de la punta distal, a través de los cuales el lubricante puede ser distribuido para ayudar al paso del endoscopio a través de las cavidades corporales .
45. El endoscopio de la reivindicación 45, en el que el lubricante puede distribuirse manualmente por un médico.
46. El endoscopio de la reivindicación 45, en el que el lubricante puede ser distribuido automáticamente.
47. El endoscopio de la reivindicación 46, en el que la distribución automática del lubricante puede ser activada por datos de imágenes .
48. El endoscopio de la reivindicación 46, en el que la distribución automática del lubricante puede ser activada por el ángulo de la punta.
49. El endoscopio de la reivindicación 44, que incluye además un recubrimiento en por lo menos una porción de la punta distal que distribuye el lubricante, manteniendo de esta manera una visión clara y optimizando al máximo la calidad de la imagen.