用于多芯光纤内窥镜的照明源制造技术

提供了内窥镜、多芯内窥镜光纤以及配置和操作方法。光纤可以具有数百或数千个芯，并且可以包括工作通道和附加光纤。光纤在不同的光学配置下可用于拍摄远端尖端处的组织和物体的图像，并增强图像的宽范围的光学特性，诸如分辨率、视场、景深、波长范围等。近场成像以及远场成像可在内窥镜中实现，并且相应的光学特性可用于优化成像。光学元件可以在远端光纤尖端处使用，或者远端光纤尖端处可以是无透镜的。可以实现诊断和光学治疗反馈环路，并且照明可以适于产生全彩色图像、深度估计、增强的视场和/或景深以及附加的诊断数据。

Lighting Source for Multi-core Optical Fiber Endoscope

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多芯光纤内窥镜的照明源相关申请交叉引用本申请是2015年7月22日提交的第14/805915号美国专利申请的一部分的继续，该专利申请根据35U.S.C.§119要求2014年7月24日提交的美国临时专利申请第62/028346号和2015年2月24日提交的美国临时专利申请第62/119832号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及内窥镜领域，并且更具体地，涉及多芯光纤内窥镜。
技术介绍
各种配置的内窥镜允许有效地治疗一系列医疗问题，以及用于以受限制的访问来操纵不同的情况的装置。内窥镜手术具有挑战性，因为照明、检测和治疗仅限于长而窄的操作模式。光纤技术是这类技术的主要推动力，并且基于光纤的内窥镜经验不断的改进。
技术实现思路
下面是提供对本专利技术的初步理解的简化概述。概述不一定标识关键元件，也不限制本专利技术的范围，而仅仅用作对以下描述的介绍。本专利技术的一个方面提供了一种具有远端尖端和近端尖端的内窥镜，内窥镜包括至少一个多芯光纤模块，多芯光纤模块包括以小于1/4的填充因子分布的至少一百个芯、耦接到至少一个多芯光纤模块并被配置为向其传送照明的照明源、在远端尖端处与芯进行光通信的至少一个光学元件、在近端尖端处与芯进行光通信的检测器，以及被配置为从检测器接收图像的处理器；其中，内窥镜被配置为通过在芯之间的间距距离上进行微扫描来实现超分辨率成像，并且其中，内窥镜被配置为通过相对于通过其传送的辐射按组地处理芯来实现三维感测，并且内窥镜被配置为以下至少一个：通过配置至少一个光学元件来将内窥镜的视场增强至超出面向远端尖端处的芯的区域，并且通过配置至少一个光学元件来将内窥镜的景深增强至超出与远端尖端一致的区域。本专利技术的这些、附加和/或其它方面和/或优点在下面的详细描述中阐述；可以从详细描述中推断；和/或可通过本专利技术的实践学习。附图说明为了更好地理解本专利技术的实施例并示出如何实现相同的效果，现在将仅以示例的方式参考附图，在附图中相同的附图标记始终表示相应的元件或部分。在附图中：图1A至图1E是根据本专利技术的一些实施例的内窥镜配置的高级示意图。图2A至图2C是根据本专利技术的一些实施例的在其电磁传播区域中具有大量芯的光纤横截面的高级示意图。图2D和图2E是根据本专利技术的一些实施例的通过封装光纤模块生产光纤的高级示意图。图3A至图3C是根据本专利技术的一些实施例的具有工作通道和用于治疗或照明光纤的附加通道位置的光纤的高级示意性截面图。图3D是根据本专利技术的一些实施例的具有组装的前透镜的光纤的高级示意图。图3E至图3G是根据本专利技术的一些实施例的去雾机构及其效果的高级示意图。图4A至图4D是根据本专利技术的一些实施例的中空内窥镜光纤的高级示意图，中空内窥镜光纤在远端尖端处具有补偿中心空隙的光学元件。图5A至图5C是根据本专利技术的一些实施例的光学元件的高级示意图。图6A和6B是根据本专利技术的一些实施例的具有不同配置的芯的光纤横截面的高级示意图。图6C示出了根据本专利技术的一些实施例的全芯和中空芯光纤的比较性实验结果。图7是示出根据本专利技术的一些实施例的方法的高级示意性流程图。图8A至图8E是根据本专利技术的一些实施例的束状光纤的实验成像结果的高级示意图。图9A至图9D是根据本专利技术的一些实施例的为内窥镜的性能提供示例的图像。具体实施方式在阐述详细描述之前，阐述下文将使用的某些术语的定义可以是有益的。本申请中使用的术语“远端”和“近端”是指内窥镜的端部。远离内窥镜的界面(检测器或眼睛)且靠近成像组织及其周围的内窥镜的端部和相关联的部分被称为远端，而靠近内窥镜的界面且远离成像组织的内窥镜的端部和相关联的部分，通常位于身体外部，被称为近端。在本申请中使用的术语“反射”是指照明波阵面的方向上的变化，其影响一个或多个成像物体或组织。术语“反射”被广泛理解为由光纤收集的任何辐射，而不管被物体和/或组织反射的照明源。在本申请中使用的术语“近场成像”是指在内窥镜光纤的远端处(通常在光纤的尖端处)形成图像(成像物体、组织和/或其周围环境)。然后通常通过光纤将成像传送到检测器，可以通过近端光学元件。术语“近场成像”可涉及不同类型的光学系统，包括在成像物体或组织与光纤尖端之间没有任何光学元件的直接成像以及通过诸如透镜的光学元件成像。在本申请中使用的术语“远场成像”是指在内窥镜光纤的远端(例如，内窥镜光纤的远端在光学系统的孔径或瞳孔平面处)，通常在光纤的尖端处，成像物体、组织和/或其周围环境的傅立叶变换的形成。成像物体、组织和/或其周围环境的图像可以形成在内窥镜光纤的近端处，通常在光纤的近端尖端处或者直接在检测器上，可以通过近端光学元件。术语“远场成像”可以涉及不同类型的光学系统。在一个示例中，“远场成像”在某种意义上可以是直接的，即在成像物体或组织与远端光纤尖端之间不使用光学元件，其将沿着光纤进入光纤的辐射传送到光纤近端处的检测器。在另一示例中，“远场成像”可以利用位于成像物体或组织与远端光纤尖端之间的光学元件来执行，远端光纤尖端至少近似于光学元件的傅立叶平面(在不同环境中也称为孔径平面和瞳孔平面)。现在详细参考附图，强调所示的细节仅作为示例并用于说明性地讨论本专利技术的优选实施例的目的，并且是为了提供被认为是对本专利技术的原理和概念方面的最有用和容易理解的描述而呈现的。就这一点而言，不试图比对本专利技术的基本理解所必需的更详细地示出本专利技术的结构细节，附图中的描述使得本领域技术人员清楚本专利技术的几种形式是如何在实践中体现。在详细解释本专利技术的至少一个实施例之前，应当理解，在其应用中本专利技术不限于以下描述中阐述或附图中示出的部件的构造和布置的细节。本专利技术可应用于其它实施例或以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的短语和术语是为了描述的目的，而不应当被视为限制性的。提供了内窥镜、多芯内窥镜光纤以及配置和操作方法。光纤可以具有数百或数千个芯，并且可以包括工作通道和附加光纤。光纤可用于不同的光学配置以拍摄远端尖端处的组织和物体的图像，并增强图像的宽范围的光学特性，诸如分辨率、视场、景深、波长范围等。近场成像以及远场成像可在内窥镜中实现，且相应的光学特性可用于优化成像。光学元件可以在远端光纤尖端处使用，或者远端光纤尖端可以是无透镜的。可以实现诊断和光学治疗反馈环路，并且照明可以适于产生全彩色图像、深度估计、增强的视场和/或景深以及附加的诊断数据，如下所公开的。在下文中，公开了多芯内窥镜光纤的各种实施例。所描述的实施例大致地且不排他地以与下列特征相关的组来描述。某些内窥镜实施例可以实现远场成像(见下面的图1A)，例如在内窥镜光纤的近端处形成图像，而某些内窥镜实施例可以实现近场成像(见下面的图1B)，例如在内窥镜光纤的远端处形成图像。远场和近场实现都可以在成像物体或组织与远端光纤尖端之间具有远端光学元件(见下面的图1C)，或者可以在没有这种远端光学元件的情况下操作(见下面的图1D)。四种组合中的每一种(具有或不具有远端光学元件的远场和具有或不具有远端光学元件的近场)具有如表1中所例示的不同特征、优点和缺点，并且可以根据特定实现方案来选择。可以在应用之间或者实时地执行组合的交替，以组合不同配置类型的优点。还应注意，内窥镜可被设计成具有若干组合，例如，光纤表面的一部分(或某些光纤模块)具有用于成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有远端尖端和近端尖端的内窥镜，所述内窥镜包括：至少一个多芯光纤模块，包括以小于1/4的填充因子分布的至少100个芯，照明源，被配置为传送用于由所述至少一个多芯光纤模块成像的照明，至少一个光学元件，在所述远端尖端处与所述芯进行光通信，检测器，在所述近端尖端处与所述芯进行光通信，以及处理器，被配置为从所述检测器接收图像；其中，所述内窥镜被配置为通过在所述芯之间的间距距离上进行微扫描来实现超分辨率成像，以及其中，所述内窥镜被配置为通过相对于通过所述芯传送的辐射，按组地处理所述芯来实现三维感测，并且被配置为实现以下中的至少一个：通过配置所述至少一个光学元件，将所述内窥镜的视场增强至超出所述远端尖端处面向所述芯的区域，以及通过配置所述至少一个光学元件，将所述内窥镜的景深增强至超出与所述远端尖端一致的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 US 15/387,8051.一种具有远端尖端和近端尖端的内窥镜，所述内窥镜包括：至少一个多芯光纤模块，包括以小于1/4的填充因子分布的至少100个芯，照明源，被配置为传送用于由所述至少一个多芯光纤模块成像的照明，至少一个光学元件，在所述远端尖端处与所述芯进行光通信，检测器，在所述近端尖端处与所述芯进行光通信，以及处理器，被配置为从所述检测器接收图像；其中，所述内窥镜被配置为通过在所述芯之间的间距距离上进行微扫描来实现超分辨率成像，以及其中，所述内窥镜被配置为通过相对于通过所述芯传送的辐射，按组地处理所述芯来实现三维感测，并且被配置为实现以下中的至少一个：通过配置所述至少一个光学元件，将所述内窥镜的视场增强至超出所述远端尖端处面向所述芯的区域，以及通过配置所述至少一个光学元件，将所述内窥镜的景深增强至超出与所述远端尖端一致的区域。2.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述照明源被配置为应用基于Barker码的照明的相干调制，以减少散斑图案。3.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述照明源被配置为具有多个窄带波长。4.根据权利要求3所述的内窥镜，其中，所述处理器被配置为从在所述照明的不同波长处的测量导出诊断数据。5.根据权利要求3所述的内窥镜，其中，所述处理器被配置为使用相对于所述多个窄带波长的波长复用来增强所实现的超分辨率成像。6.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述照明源被配置为使用PCF(光子晶体光纤)提供宽带白光照明，所述PCF(光子晶体光纤)具有被选择以产生至少一个窄带源的光谱展宽的至少一个零色散点。7.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述照明源被配置为提供结构化光照明，并且所述处理器被配置为从检测到的图案导出3D(三维)数据。8.根据权利要求7所述的内窥镜，其中，所述处理器还被配置为通过应用时分复用超分辨率方法，使用所述结构化光照明来增强所实现的超分辨率成像。9.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述至少一个光学元件还被配置为对传送的照明进行光束成形。10.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述至少一个光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿萨夫·莎蒙，泽夫·扎列夫斯基，
申请(专利权)人：Z思快尔有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL