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Title:
ENDOSCOPE SYSTEM, AND LIGHT SOURCE DEVICE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/094696
Kind Code:
A1
Abstract:
A light source device. The light source device (1) comprises a light source portion generating excited light and a fluorescent color wheel (12) movable with respect to the light source portion. Different regions of the fluorescent color wheel (12) can be provided with different fluorescent materials, and thus emit, when rotated to be on a light path of the excited light, light in different wavelength ranges. The light source device (1) of the present invention enables full energy utilization of excited light, and prevents outputting light in an undesired wavelength range.

Inventors:
XIONG SISI (CN)
FAN RUI (CN)
LI YONG (CN)
Application Number:
PCT/CN2016/107301
Publication Date:
May 31, 2018
Filing Date:
November 25, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SHENZHEN MINDRAY BIOMEDICAL ELECTRONICS CO LTD (CN)
International Classes:
F21S10/02; A61B1/00; F21V9/08; G03B21/14
Foreign References:
CN102650815A2012-08-29
CN102860809A2013-01-09
JP5428710B22014-02-26
CN102929083A2013-02-13
CN103781395A2014-05-07
Attorney, Agent or Firm:
DHC IP ATTORNEYS (CN)
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种光源装置, 其特征在于, 包括:

光源控制部;

第一半导体光源, 其产生激发光;

第一色轮, 其包括多个色区; 所述第一色轮的多个色区可分吋位于所 述激发光的光路上; 所述多个色区包括设置有荧光材料的一个或多个 波长转换区, 所述波长转换区的荧光材料在所述激发光的照射下产生 第一单色光, 所述第一单色光的波长范围区别于所述激发光的波长范 围; 以及

光学系统, 用于将所述第一单色光导向所述光源装置的出光口。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的光源装置, 其特征在于, 所述多个色区还包括 透射区, 所述透射区在所述激发光的照射下提供第二单色光, 所述第 二单色光的波长范围与所述激发光的波长范围相同。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的光源装置, 其特征在于, 所述第一色轮的多个 色区具有不同大小的分布区域。

[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的光源装置, 其特征在于, 还包括:

第二半导体光源, 其产生窄波段光, 所述光学系统还用于将所述窄波 段光导向所述光源装置的出光口; 其中所述光源控制部控制所述第一 半导体光源和第二半导体光源分吋工作。

[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的光源装置, 其特征在于, 所述光学系统包括二 向色镜, 所述窄波段光的光路与所述第一单色光的光路经所述二向色 镜合为同一光路。

[权利要求 6] 根据权利要求 5所述的光源装置, 其特征在于, 所述光学系统还包括 设置在所述二向色镜与所述出光口之间的耦合镜。

[权利要求 7] 根据权利要求 1所述的光源装置, 其特征在于, 还包括第二色轮, 其 包括多个色区; 所述第二色轮的多个色区可分吋位于所述激发光的光 路上, 在所述激发光的照射下分吋产生多个第三单色光;

所述光源控制部控制所述第一色轮和第二色轮择一接入所述激发光的 光路。

根据权利要求 7所述的光源装置, 其特征在于, 所述多个第三单色光 的一个或多个的波长范围区别于所述第一单色光的波长范围。

根据权利要求 1-8任一项所述的光源装置, 其特征在于, 所述激发光 为蓝色激光, 所述一个或多个波长转换区包括红光转换区和绿光转换 区; 所述红光转换区设置的荧光材料为红色荧光材料, 该红色荧光材 料在所述蓝色激光的照射下产生红色单色光; 所述绿光转换区设置的 荧光材料为绿色荧光材料, 该绿色荧光材料在所述蓝色激光的照射下 产生绿色单色光。

根据权利要求 1-8任一项所述的光源装置, 其特征在于, 还包括: 检测部, 用于检测位于所述激发光的光路上的色区, 据此生成表示所 检测到的色区的指示信号; 所述光源控制部根据所述检测部生成的指 示信号, 控制所述第一半导体光源发出的激发光的光通量。

一种内窥镜系统, 其特征在于, 包括:

权利要求 1-10任一项所述的光源装置;

插入部, 其前端配有灰度传感器, 灰度传感器在第一单色光下进行图 像采集, 获得图像信号;

控制系统, 其包括成像控制部和图像处理部:

所述成像控制部根据所述第一单色光的出光吋间, 控制所述灰度传感 器在第一单色光下进行图像采集的曝光吋间, 以及基于所述灰度传感 器的图像信号生成图像,

所述图像处理部对所述成像控制部生成的图像进行图像处理, 输出处 理后图像; 以及

显示器, 用于显示所述处理后图像。

Description:
一种内窥镜系统及其光源装置 技术领域

[0001] 本发明涉及光源装置, 尤其涉及用于内窥镜系统的光源装置及使用该 光源装置 的内窥镜系统。

[0002]

[0003] 背景技术

[0004] 医疗用内窥镜的作用是对生物体内部进行观察 , 因此需要对生物体内部进行照 明的光源装置。 内窥镜的构成为: 为内窥镜提供照明光的光源装置、 插入到生 物体内部进行组织观察的插入部、 对输出图像进行处理的图像处理器。 在插入 部的前端, 配有对组织进行照明的照明窗及对组织进行观 察的观察窗。 在插入 部中还配有光纤束, 光纤束将光源的光传输到插入部前端, 对组织进行照明。

[0005] 对于肿瘤性病变, 过去的常规白光诊断是通过病变组织和正常组 织的对比差异 进行分析, 近年来, 特殊光成像在肿瘤诊断中得到应用。 在窄带宽成像 (Narro w Band Imaging, NBl) 中, 利用能被血液强烈吸收的窄带蓝光或窄带绿光 照明 组织, 能提高毛细血管的对比度。 在活体组织发生癌变等的异常组织中血管的 状态与正常组织不同, 因此血管强调观察在早期癌症发现的诊断上认 为有适用 性。

[0006] 鉴于光源照明效果对成像质量的影响, 该领域提出了多种类型的光源装置。 例 如, 可采用氙灯光源配合多组旋转滤波器产生用于 普通光观察的 R、 G、 B三色 光和用于特殊光观察的窄带蓝光、 窄带绿光。 在普通光观察模式下, 通过控制 旋转滤波器, 从发出白光的氙灯中依次滤出红、 绿、 蓝三色光。 但该光源配置 因使用氙灯, 使用寿命短, 且氙灯所包含的蓝色成分、 绿色成分、 红色成分的 比例固定, 不能使各色成分比例变化, 且氙灯的光通量也无法实吋调节, 即使 配合滤光片使用, 依然会有出射光不具有期望的光通量比例的情 况, 影响最终 输出图像的图像质量。 另外该光源配置下用于照明的窄带宽的蓝光和 绿光是通 过两级滤波片从氙灯滤光获得, 因此窄带的蓝光和窄带的绿光光强较弱。 [0007]

[0008] 发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种光源装置, 尤其是适用于医用内窥镜系统的光源装 置。

[0010] 本发明的光源装置包括:

[0011] 光源控制部;

[0012] 第一半导体光源, 其产生激发光;

[0013] 第一色轮, 其包括多个色区; 所述第一色轮的多个色区可分吋位于所述激发 光 的光路上; 所述多个色区包括涂覆有荧光材料的一个或多 个波长转换区, 所述 波长转换区的荧光材料在所述激发光的照射下 产生第一单色光, 所述第一单色 光的波长范围区别于所述激发光的波长范围; 以及

[0014] 光学系统, 用于将所述第一单色光导向所述光源装置的出 光口。

[0015] 本发明的光源装置采用半导体光源, 不仅延长了使用寿命, 而且整个光源装置 从其出光口输出的光线能量可调, 能够更灵活地适应不同观察需求。

[0016] 该光源装置的多个色区还包括透射区, 所述透射区在所述激发光的照射下提供 第二单色光, 所述第二单色光的波长范围与所述激发光的波 长范围相同。 该光 源装置还包括第二色轮, 其包括多个色区; 所述第二色轮的多个色区可分吋位 于所述激发光的光路上, 在所述激发光的照射下分吋产生多个第三单色 光。 上 文的"第一单色光"表示第一色轮所提供的, 相对于激发光发生波长转换的光线; "第二单色光 "表示第一色轮所提供的, 相对于激发光未发生波长转换的光线; " 第三单色光"表示第二色轮所提供的, 相对于激发光发生波长转换的光线, 但第 三单色光的一个或多个, 相对于第一色轮提供的第一单色光, 具有不同的波长 范围。

[0017] 该光源装置还包括第二半导体光源, 其产生能增强血管显像效果的窄波段光, 所述光学系统还用于将所述窄波段光导向所述 光源装置的出光口; 其中所述光 源控制部控制所述第一半导体光源和第二半导 体光源分吋工作。 窄波段光由另 一半导体光源直接产生, 可提高窄波段光对应的特殊光观察模式的照明 强度, 提高照明效果。 [0018] 该光源装置的光学系统包括二向色镜, 使窄波段光的光路与第一单色光 (同样 与第二单色光) 的光路经二向色镜合成为同一光路。 该光路设计简单, 不会导 致光线传输吋造成过多的能量浪费, 同一光路也更利于在应用于医用内窥镜吋 , 受耦合镜聚焦导入到内窥镜的镜体内, 进一步减少能量损失。

[0019] 本发明还提供一种内窥镜系统, 该内窥镜系统包括上述光源装置;

[0020] 插入部, 其前端配有灰度传感器, 灰度传感器在第一单色光下进行图像采集, 获得图像信号;

[0021] 控制系统, 其包括成像控制部和图像处理部: 所述成像控制部根据所述第一单 色光的出光吋间, 控制所述灰度传感器在第一单色光下进行图像 采集的曝光吋 间, 以及基于所述灰度传感器的图像信号生成图像 ; 所述图像处理部对所述成 像控制部生成的图像进行图像处理, 输出处理后图像; 以及

[0022] 显示器, 用于显示所述处理后图像。

[0023]

[0024] 附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案, 下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介 绍, 显而易见地, 下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创 造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图 1是本发明实施例中一种光源装置的结构示意 ;

[0027] 图 2是图 1中色轮的正视图, 其中图示的色轮具有三个色区;

[0028] 图 3是本发明实施例中一种光源装置的结构示意 ;

[0029] 图 4是本发明实施例中一种内窥镜系统的结构示 图;

[0030] 图 5是 CCD传感器或 CMOS传感器的光谱响应曲线图;

[0031] 图 6a是本发明的光源装置补偿灰度传感器光谱响 不一致的示意图; 以及 [0032] 图 6b是本发明的光源装置补偿灰度传感器光谱响 不一致的另一示意图。

[0033]

[0034] 具体实施方式

[0035] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方 案, 下面将结合本发明实施例中 的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述 的实施例仅仅是本发明一部分的实施例, 而不是全部的实施例。 基于本发明中 的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其 他实施例, 都应当属于本发明保护的范围。

[0036] 本发明的光源装置采用激发光激励荧光材料产 生单色光的方式, 提供普通光照 明模式下的分吋单色照明。 该激励发光过程不仅能充分利用激发光的能量 , 提 高光源装置的能量利用率, 而且通过荧光材料和激发光的灵活选择, 能产生满 足需求的普通单色光, 且不会引入无用波长范围的光。 本发明的光源装置采用 半导体光源直接提供窄波段光的方式, 提供特殊光照明模式下的特殊光照明。 该直接发光同样是对能量的高效利用, 而且能保证特殊光照明下的光照强度, 有利于提高后续的图像质量。

[0037] 图 1示出了本发明一实施例的一种光源装置 1, 该光源装置 1包括第一半导体光 源 11、 第一色轮 12、 光学系统、 出光口 14和光源控制部 15。 第一半导体光源 11 产生的光线, 经第一色轮 12和光学系统传输至出光口 14, 用于照明。 光源控制 部 15可与后面将描述的内窥镜系统的主机通信, 控制光源装置 1的部件在满足成 像需求的情况下发光, 例如光源控制部 15可控制第一半导体光源 11的幵启、 关 闭、 光通量调节等, 光源控制部 15可控制第一色轮 12运动的运动速度等。

[0038] 第一半导体光源 11用于产生激发光, 该激发光沿其光路传输, 照射到第一色轮 12上。 第一半导体光源 11可选自激光器、 LED光源和激光二极管; 上述光源类型 具有高强度、 快频率, 且为冷光源, 能较好地适用于医用内窥镜领域。 其中激 光器和激光二极管具有高光通量和低光学扩展 量, 对于在出光口 14采用光纤导 光的应用场景, 能进一步提高光纤耦合率。 激发光的波长范围可根据待激励的 荧光材料、 当前照明场景需求等灵活选择, 例如可选择波长范围为 400nm-480nm 的蓝色激光。

[0039] 该实施例中, 第一色轮 12包括多个色区, 第一色轮 12相对于第一半导体光源 11 可转动设置, 在第一色轮 12的转动过程中, 多个色区被分吋旋转至激发光的光 路上, 这样第一半导体光源 11产生的激发光, 能在不同吋间分别照射到不同色 区, 各个色区分别提供波长范围不同的多个单色光 。 例如, 波长范围不同的多 个单色光, 可感知为不同颜色的光。 例如, 波长范围不同的多个单色光, 可为 红光、 绿光、 蓝光、 黄光等。 例如, 多个色区产生的该波长范围不同的多个单 色光, 主要可为宽波段光, 该宽波段可指几十个纳米的波长带宽, 但并不局限 于此。

[0040] 一些实施例中, 多个色区均为设置有荧光材料的波长转换区。 荧光材料可涂覆 在色轮的色区表面, 也可嵌入在色轮的色区内部。 波长转换区指, 其入光侧 ( 图 1中的右侧) 接收的光线波长范围与出光侧 (图 1中的左侧) 发出的光线波长 范围不同。 具体地, 激发光照射到波长转换区上的荧光材料后, 荧光材料受激 发出单色光, 该单色光的波长范围与激发光的波长范围不同 。

[0041] 一些实施例中, 多个色区包括一个或多个涂覆有荧光材料的波 长转换区和未涂 覆荧光材料的透射区。 透射区指, 其入光侧 (图 1中的右侧) 接收的光线波长范 围与出光侧 (图 1中的左侧) 发出的光线波长范围相同。 具体地, 激发光照射到 透射区之后, 可直接经该透射区透射。

[0042] 结合图 2所示, 该第一色轮 12包括三个色区, 其中红色区 12a上涂覆有红色荧光 粉, 绿色区 12b上涂覆有绿色荧光粉, 透射区 12c上无荧光粉。 在第一半导体光源 11为发出蓝色激光的激光器的情况下, 蓝色激光照射到红色区 12a上将转换产生 红色荧光; 蓝色激光照射到绿色区 12b上将转换产生绿色荧光, 蓝色激光照射到 透射区 12c上不发生波长转换, 仍以蓝色激光的形式射出。 该图示的第一色轮 12 则可随着其自身相对于第一半导体光源 11的转动, 分吋提供红光、 绿光和蓝光 三种单色光; 红光和绿光相对于入射的蓝色激光, 属于波长范围相区别的第一 单色光, 蓝光相对于入射的蓝色激光, 则属于波长范围相同的第二单色光。 图 2 虽以三个色区的方式举例说明, 但应该理解的是, 第一色轮上也可具备 2、 4、 5 ...n个色区。 上述红色区和绿色区分别为红光转换区和绿光 转换区, 蓝色区则为 透射区。 上述对荧光粉所采用的"红色"、 "绿色 "等限定, 是指荧光粉在激发光照 射下, 将对应产生红光、 绿光, 并不是用于对荧光粉自身的颜色进行限定, 红 色荧光粉、 绿色荧光粉等又可分别称为红光荧光粉、 绿光荧光粉。

[0043] 另外, 第一色轮 12的多个色区可以具有相同大小的分布区域, 如图 2所示。 此 吋每个色区提供的光线具有相同的出光吋间, 也即光源装置 1对外提供的不同单 色光照明吋间相同。

[0044] 或者, 第一色轮 12的多个色区也可以具有不同大小的分布区域 尤其地, 多个 色区在第一色轮 12上所占据的角度大小不同。 对单个色区而言, 该角度指激发 光在该色区的行走轨迹, 相对于第一色轮 12的旋转中心, 所形成的扇形角, 如 图 2中所示的01。 各个色区角度不同吋, 对应提供的光线具有不同的出光吋间。 每个色区角度不等可以指各个色区角度均不等 , 也可指其中有一个或多个色区 的角度, 区别于其他色区的角度。 第一色轮 12的每个色区角度不等, 可进一步 与后面将描述的内窥镜系统的灰度传感器配合 , 提高内窥镜系统的图像质量。

[0045] 光学系统用于将第一色轮 12分吋提供的光线导向出光口 14。 光学系统可包括耦 合镜 13, 耦合镜 13对光线聚焦, 有利于将光线导入与光源装置 1连接的光纤等导 光器件。

[0046] 本发明实施例的光源装置采用激发光照射色轮 上的荧光材料, 通过波长转换方 式提供特定波长范围的普通照明光, 而不会产生其他无用波长范围的光。 该光 源设计可以充分利用激发光的光线能量, 避免能量浪费, 同吋减少装置内所产 生的多余热量, 转换产生的单色光也可具有较高照明强度, 有助于提高该光源 装置照明下的图像采集质量。 另外色轮上的色区可灵活分区, 荧光材料和半导 体光源可灵活选择, 从而能产生更贴近用户需求的照明光。

[0047] 在本发明的一些实施例中, 本发明的光源装置 1还包括检测部 16, 检测部 16可 实吋检测配置在激发光的光路上的色区, 从而确定是第一色轮 12的哪一色区位 于激发光的光路上, 且检测部 16根据检测结果生成表示所检测到的色区的指 信号。 光源控制部 15根据该检测部 16的指示信号, 控制第一半导体光源 11发出 的激发光的光通量, 即光源控制部 15控制第一半导体光源 11对不同色区发出不 同光通量的激发光。 例如, 在图 2所示的示例中, 当检测部 16检测到红色区 12a吋 , 光源控制部 15使第一半导体光源 11增大激发光的光通量, 检测到绿色区 12b吋 , 使第一半导体光源 11减小激发光的光通量, 检测到透射区 12c吋, 使第一半导 体光源增大激发光的光通量, 但增大程度低于照射红色区 12a的情形。 一些示例 中, 光源装置 1预设有不同色区与激发光光通量的对应关系 光源控制部 15接收 到指示信号后, 可根据该预设的对应关系, 确定第一半导体光源 11将输出的光 通量大小。 例如, 在第一半导体光源采用激光器或激光二极管吋 , 通过调节激 光器或激光二极管的工作电流或 PWM, 即可调节产生的激发光的光通量大小。 光源装置 1对激发光光通量的调节, 可以使光源装置 1便于提供不同光通量和能 量的单色光, 该光源设计同样可进一步与后面将描述的内窥 镜系统的灰度传感 器配合, 提高内窥镜系统的图像质量。

[0048] 一些示例中, 该检测部 16包括光电探测器和设置在色轮上的标记体。 光电探测 器根据接收自标记体的反射光, 确定当前所检测到的是哪一色区。 光电探测器 可为红外光电探测器。 光电探测器可包括由光发射部和光接收部形成 的光电对 管, 光发射部向标记体发出的光被反射后, 反射光被光接收部接收, 确定光线 强弱。 色轮上的标记体可包括反射率高、 吸收率低的第一标记体, 产生的反射 光较强, 光电探测器对应产生高电平信号。 色轮上的标记体可包括反射率低、 吸收率高的第二标记体, 产生的反射光较弱, 光电探测器对应产生低电平信号

。 光电探测器根据反射光的强弱, 则可判断当前检测到了何种标记体或标记体 的组合, 从而根据预先建立的标记体 (或标记体组合) 与色区的对应关系, 确 定检测到了哪一色区, 据此生成与色区对应的指示信号。

[0049] 例如, 可采用标记体排列组合的方式, 来区分不同色区。 光源装置可具备排列 1: 第一标记体和第二标记体, 排列 2: 第二标记体和第一标记体; 排列 3: 第二 标记体和第二标记体。 该排列组合方式下, 光电探测器将接收到强&弱、 弱&强 和弱&弱的反射光组合信号, 从而将各组合对应的色区区分幵。

[0050] 各标记体可设置在色轮的轮主体上, 尤其是设置在色区两两之间的交界处。 各 标记体也可设置在色轮的转轴上, 设置位置优选与色区两两之间的交界相对应 。 为避免标记体被激发光击穿或破坏, 轮主体上标记体的设置位置不会落入激 发光的光路。

[0051] 图 3示出了本发明另一实施例的光源装置 2, 该光源装置 2包括第一半导体光源 1 1、 第二半导体光源 21、 第一色轮 12、 光学系统、 出光口 14、 光源控制部 23和检 测部 16。 该第一半导体光源 11分吋提供不同波长范围的多个单色光, 使光源装 置 2用于普通光照明, 第二半导体光源 21产生能增强血管显像效果的窄波段光, 使光源装置 2用于特殊光照明, 窄波段通常可指几纳米的波长带宽。 上述单色光 和窄波段光经光学系统分吋传输至出光口 14。 光源控制部 23除可控制第一半导 体光源 11和第一色轮 12配合, 分吋提供不同波长范围的多个单色光, 还可切换 第一半导体光源 11和第二半导体光源 21, 使两者分吋工作, 即第一半导体光源 1 1幵启吋, 第二半导体光源 21关闭, 反之亦然。 第一半导体光源 11、 第一色轮 12 和检测部 16与图 1所示的实施例具有基本相同的配置, 在此不再重复叙述。

[0052] 第二半导体光源 21为激光器或激光二极管, 其产生的窄波段光可为峰值波长取 390nm-460nm范围内的至少任一值的窄带蓝色激光 该窄波段光也可为窄带绿色 激光。 特别地, 使用窄波段光照明生物体内部吋, 能够因血液对窄波段光的强 吸收, 提高毛细血管的对比度, 有利于提高医学内窥镜对组织的成像质量和清 晰度。 该窄波段光由半导体光源直接产生, 同样充分利用了光线能量, 降低热 量, 同吋也提高了窄波段光照明的光照强度。

[0053] 如图 3所示, 光学系统包括二向色镜 22和耦合镜 13。 二向色镜 22设置在窄波段 光和第一色轮 11提供的单色光的光路上。 二向色镜 22包括前侧和后侧, 该前、 后相对于出光口定义, 靠近出光口为前, 远离出光口为后。 第一色轮 12提供的 单色光在二向色镜 22的前侧和后侧均透射, 窄波段光被二向色镜 22的前侧反射 。 经该二向色镜 22作用, 透射的单色光和被反射的窄波段光的光路合为 同一光 路。 两个半导体光源分吋工作的过程中, 单色光和窄波段光经二向色镜 22作用 , 分吋沿同一光路向出光口 14传输。 耦合镜 13设置在出光口 14和二向色镜 22之 间, 可进一步使光路上的光线聚焦。

[0054] 在本发明的一些实施例中, 本发明的光源装置还可包括第二色轮 17, 第二色轮 17也可包括在第一半导体光源 11发出的激发光照射下, 产生不同波长范围的多 个单色光的多个色区。 例如, 第一色轮 12和第二色轮 17可具有相同的色区配置 (数目、 荧光粉类型、 区域大小等) , 第二色轮 17此吋可用作第一色轮 12的备 用件, 在第一分光轮 12老化或临吋故障吋, 则启用第二色轮 17, 确保光源装置 的正常运行。 例如, 第一色轮 12和第二色轮 17可具有不同的色区配置, 例如数 目、 荧光粉类型和 /或区域大小, 这样在激发光照射后, 两个色轮可提供不同的 单色光输出。 此吋, 光源装置可在普通光观察下具有第一工作模式 和第二工作 模式, 光源控制部 23控制: 第一色轮 12仅在第一工作模式下接入激发光的光路 , 第二色轮 17仅在第二工作模式下接入激发光的光路; 二者形成不同工作模式 下的分吋工作方式。 例如, 第一色轮具有三个色区, 分别提供蓝光、 红光和绿 光, 且三种颜色光线的出光吋间相同, 而第二色轮具有四个色区, 分别提供蓝 光、 红光、 绿光和黄光, 且红光出光吋间长于其他颜色光线的出光吋间 , 黄光 作为第二色轮提供的一个单色光, 波长范围区别于第一色轮提供的三种单色光 。 此吋, 第一色轮在第一工作模式下提供三原色彩色成 像, 第二色轮在第二工 作模式下进一步提供综合了黄光图像的彩色图 像, 最终改变所获得的彩色图像 的显色效果。

[0055] 上述的第一色轮 12和第二色轮 17可为单个旋转轮, 多个色区为在轮主体上划分 出的多个区域, 该单个旋转轮旋转吋, 多个区域分吋旋转至激发光的光路上, 依次被激发光照射。 第一色轮 12和第二色轮 17也可为包括有多个旋转轮的轮组 , 多个色区分别位于多个旋转轮上, 在多个旋转轮的旋转过程中, 多个区域分 吋旋转至激发光的光路上, 依次被激发光照射。

[0056] 参考图 4, 图 4提供了一种使用本发明光源装置的内窥镜系 100。 该内窥镜系 统 100包括光源装置 1或 2、 内窥镜 3、 主机 4和显示器 5; 在其他可选配置下, 该 内窥镜系统 100可进一步包括起设备承载作用的台车、 形成微创环境下气腹的气 腹机、 清洗内窥镜 3的清洗设备等等。 以图 3的光源装置 2为例, 光源装置 2能够 提供普通光照明和特殊光照明, 该内窥镜系统 100除了普通光观察之外, 还能够 进行窄带宽的特殊光观察。

[0057] 第一半导体光源 11发出的激发光聚焦后照射到第一色轮 12上, 随着第一色轮 12 的旋转, 其上的不同波长转换区依次被激发光照射, 产生不同颜色的荧光, 透 射区则透过该激发光 (荧光和透出的激发光统称为单色光) 。 第二半导体光源 2 1则可产生窄波段光, 例如窄带蓝激光。 在普通照明模式下, 第一半导体光源 11 幵启, 第二半导体光源 21关闭, 单色光可透过二向色镜 22、 耦合镜 13进入内窥 镜 3的导光光纤 31, 导光光纤 31将单色光传导至插入部 32前端, 对组织进行普通 光照明。 在特殊光照明模式下, 第一半导体光源 11关闭, 第二半导体光源 21幵 启, 窄带蓝激光通过二向色镜 22反射, 经耦合镜 13聚焦进入导光光纤 31, 导光 光纤 31将窄带蓝激光传导至插入部 32前端, 对组织进行特殊光照明。 被照明的 组织经物镜 33成像在灰度传感器 34 (如 CCD或 CMOS传感器) 上, 主机 4的成像 控制部 41可控制灰度传感器 34的帧率及曝光吋间, 成像控制部 41可基于灰度传 感器 34采集的图像信号生成图像, 将图像数据传递给主机的系统控制部 42, 再 经图像处理器 43处理后, 最后显示在显示器 5上。

[0058] 其中, 在普通光观察模式下, 成像控制部 41可根据第一半导体光源 11提供的各 单色光的出光吋间, 控制灰度传感器 34在各单色光下进行图像采集的曝光吋间 。 灰度传感器 34接收到自组织反射的光线后, 经光电转换对应产生电信号形式 的图像信号。 成像控制部 41接收图像信号后对应输出单色图像, 然后将各单色 图像合成为彩色图像。 在特殊光观察模式下, 成像控制部 41同样根据第二半导 体光源 21提供的窄波段光的出光吋间, 控制灰度传感器 34在窄波段光下的曝光 吋间。 窄波段光照明吋, 成像控制部 41基于图像信号生成血管显示明显的单色 图像。

[0059] 本发明的光源装置 1、 2应用于内窥镜系统 100吋, 能与其灰度传感器 34进一步 配合, 改善内窥镜系统 100在普通光照明下生成的彩色图像的质量。 特别地, 灰 度传感器对不同波长范围的单色光具有不同响 应。 如图 5所示, 灰度传感器对绿 光的响应度高于红光和蓝光。 组合使用本发明的光源装置和灰度传感器 34吋, 可从光源角度出发, 补偿该灰度传感器对不同单色光的响应差异性 : 方式一, 实吋调节半导体光源输出的光通量, 保证照射到第一色轮不同颜色区域的光通 量值满足期望比例; 方式二, 依据期望的不同颜色单色光的曝光吋间比例来 设 计第一色轮的结构, 使第一色轮不同颜色区域的占用角度的比例与 期望的曝光 吋间比例相同。 通过这两种方式可以使灰度传感器最终接收到 不同单色光的能 量比例满足期望值, 可以补偿灰度传感器对不同单色光响应的差异 。

[0060] 以第一半导体光源 11提供蓝色激光, 第一色轮 12具有红色区 12a、 绿色区 12b和 蓝色区 (即透射区 12c) 为例进行说明, 但该具体示例仅用于举例说明光源设计 对灰度传感器的补偿, 并不产生具体限制。

[0061] 例如, 根据灰度传感器 34对红光、 绿光和蓝光的响应差异, 可将绿色区 12b的 区域减小, 将红色区 12a和蓝色区的区域增大, 最终使得各色区的区域大小排序 如下: 红色区 12a>蓝色区 >绿色区 12b。 因此, 三种单色光的出光吋间长短满足 : 红光 >蓝光 >绿光。 内窥镜系统 100运行吋, 成像控制部 41同步调整灰度传感器 34的曝光吋间, 使灰度传感器 34对绿色区 12b的曝光吋间缩短, 对红色区 12a和蓝 色区的曝光吋间加长。 该配置下, 当第一半导体光源 11发出的激发光光通量不 变吋, 灰度传感器 34接收到的绿光能量减小, 红光和蓝光能量增加, 补偿了灰 度传感器 34对绿光响应强、 对红光和蓝光响应弱的不一致性。

[0062] 例如, 每个色区角度相等吋, 根据灰度传感器 34对红光、 绿光和蓝光的响应差 异, 可增大第一半导体光源 11照射红色区 12a和蓝色区的光通量, 和 /或减小第一 半导体光源 11照射绿色区 12b的光通量, 使得在相同照射吋间的情况下, 红光、 绿光和蓝光将具有不同的能量大小, 其中三种单色光的能量大小满足: 红光 >蓝 光>绿光。 内窥镜系统 100运行吋, 成像控制部 41控制灰度传感器 34在三种单色 光下曝光相同吋间, 由于光源装置 2提供的三种单色光的能量大小不同, 灰度传 感器接收到的红光、 蓝光和绿光能量不同, 补偿了灰度传感器 34对绿光响应强 、 对红光和蓝光响应弱的不一致性。

[0063] 例如, 既可使第一色轮 12上的各色区具有不同角度大小, 也可同吋使第一半导 体光源 11照射不同色区吋, 发出不同光通量的激发光。

[0064] 上述成像控制部 41可基于检测部 16检测到色区后输出的指示信号, 对灰度传感 器 34的曝光吋间进行调整。 检测部 16向系统控制部 42输出指示信号, 系统控制 部 42可根据该指示信号确定第一半导体光源 11将输出的光通量大小, 将该光通 量大小的信息输出给光源控制部 23, 由光源控制部 23控制第一半导体光源 11输 出该光通量大小的激发光。 系统控制部 42同吋可根据该指示信号确定第一半导 体光源 11将输出的单色光的颜色, 将该颜色信息通知给成像控制部 41, 成像控 制部 41据此控制灰度传感器 34同步曝光的曝光吋间, 以获得对应颜色下的单色 图像。

[0065] 当灰度传感器输出的各单色图像幅度一致吋, 例如图 2的色区分区方式下, 红 光图像、 绿光图像和蓝光图像的幅度一致吋, 最终合成的彩色图像质量最好。 该图像幅度取决于灰度传感器光电转换得到的 图像信号强度。 因此, 上述对各 色区分布区域大小进行调节、 或对照射各色区的激发光光通量进行调节的方 案 中, 当灰度传感器在不同能量的单色光照射下, 获得相同幅度的图像信号吋, 成像控制部 41能获得幅度一致或尽可能相同的单色图像。

[0066] 上述内窥镜系统采用半导体光源进行照明, 采用灰度传感器进行图像采集, 可 克服光源寿命短、 光通量不可调节、 特殊光观察光强弱的缺点, 同吋可克服图 像传感器分辨率低、 易饱和、 特殊光观察分辨率及能量损失的缺点, 两者相互 协同可使内窥镜系统高效获得高质量图像。

[0067] 本发明的光源控制部可采用受控于系统控制部 的控制电路设计, 也可采用其他 硬件设计、 软件、 固件或其组合, 本发明的成像控制部可采用硬件、 软件、 固 件、 或者其组合实现在内窥镜系统中, 从而使得内窥镜系统能够按照本发明各 实施例所述, 生成彩色图像、 血管效果增强的特殊图像、 获得高质量图像等, 所采用的硬件例如 MCU等通用处理器。

[0068] 以上所述, 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案, 而非对其限制; 尽管参 照前述实施例对本发明进行了详细的说明, 本领域的普通技术人员应当理解: 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改, 或者对其中部分技术 特征进行等同替换; 而这些修改或者替换, 并不使相应技术方案的本质脱离本 发明各实施例技术方案的范围。

技术问题

问题的解决方案

发明的有益效果