本公开涉及用于刚性联接的图像传感器可进行图像旋转的内窥镜式装置和系统。本公开允许远侧棱镜旋转，从而改变用户或操作人员的视角，同时传感器保持固定位置不变。这样，用户或操作人员可采用与预期相同的方法使用所述装置。用户或操作人员可旋转外腔，从而改变视角，同时传感器保持在固定位置，并且屏幕上可视的图像保持在恒定水平线上。棱镜旋转时传感器可以不旋转，使得用户不会失去方向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
科技的进步带动了医用成像能力的发展。由于构成内窥镜的部件的进步，内窥镜式外科手术成为享受这些最有利进步的领域之一。在例如关节镜手术和腹腔镜手术中使用的传统内窥镜被设计为使得图像传感器被放置在装置近侧端部的手持件单元内。在这样的构型中，内窥镜单元必须通过一组复杂的精确联接的光学部件，以最小的损失和失真将入射光沿着传感器的长度传入传感器。由于部件价格昂贵且采用劳动密集型制造工艺，所以内窥镜单元的成本主要取决于光学器件。此外，此类范围为精密机械，并且相对微小的冲击就可轻易损坏其部件或干扰其相对校准程度。为了维持图像质量，需要频繁而昂贵的维修周期。此问题的解决方案之一是将图像传感器置于内窥镜内的远侧端部处，从而可能获得类似于在手机相机中普遍实现的光学简单性、稳健性和经济性。然而，此方法的可接受的解决方案非常重要，因其引入了自有的一套工程挑战，而不仅仅是传感器必须设置在非常有限的面积内这一事实。对传感器面积的强制约束自然而然地推动了向着更少和/或更小像素的方向发展。降低像素数将直接影响空间分辨率。像素面积减小将降低可用信号容量和灵敏度。信号容量降低又将减小动态范围，即相机从大范围亮度场景中同时捕获所有有用信息的能力。存在多种方法，不仅可延伸像素本身的动态范围，还可延伸成像系统的动态范围。然而这些方法均存在某些类型的缺陷(例如分辨率或帧率方面的缺陷)，并且这些缺陷会引入不可取的人工痕迹，在极端情况下会成为难题。灵敏度降低的结果是需要更大的光功率才能将场景中的较暗区域调整至可接受的信号水平。减小光圈数也可弥补灵敏度损失，但会造成空间变形和焦深减小。将图像传感器置于内窥镜式装置的远侧端部引入了新的挑战，而当将图像传感器远离内窥镜式装置的远侧端部设置时并不存在这些挑战。例如，在手术期间，用户或操作人员通常会旋转或改变内窥镜式装置的角度，因此，图像传感器将改变方向，显示在屏幕上的图像水平线也将改变。需要将容纳图像传感器的装置和系统设置于内窥镜式装置的远侧端部，同时不改变方向并为使用者或操作人员保持恒定的图像水平线。正如将要看到的那样，本公开提供的装置和系统可高效完美地满足上述要求。【附图说明】本公开的非限制性具体实施和不完全具体实施参照以下附图进行描述，其中不同视图中的类似附图标号是指类似部件，除非另外指明。参照以下【具体实施方式】和附图，可更好地理解本公开的优点，其中:图1为内窥镜式系统的侧面剖视图，示出了位于内窥镜的尖端处的刚性联接图像传感器，并进一步示出了根据一个具体实施的固定式内腔和可旋转外腔；图2为图1的内窥镜式系统的侧面剖视图，以分解图形式示出了内腔和外腔及其各自的光学部件；图3为根据一个具体实施的图1中所示的内窥镜尖端的放大的详细视图；图4为根据一个具体实施的内窥镜尖端的放大的详细视图；图5示出内窥镜式装置的一个具体实施，示出了外腔沿内窥镜的远侧透镜和棱镜旋转同时保持图像传感器的位置以形成广角视野的能力；图6示出内窥镜式装置的一个具体实施，其中外腔相对于图5中的视图进行180度旋转，与图5相比以及根据一个具体实施示出有限的视野；图7A和图7B分别示出了单片传感器的具体实施的透视图和侧视图，此单片传感器具有根据本公开教导内容和原理的用于生成三维图像的多个像素阵列；图8A和图8B分别示出了在多个基板上构建的图像传感器的具体实施的透视图和侧视图，其中形成像素阵列的多个像素列位于第一基板上，并且多个电路列位于第二基板上，并示出了一个像素列至其相关联或对应的电路列之间的电气连接和通信；并且图9A和图9B分别示出了图像传感器的具体实施的透视图和侧视图，该图像传感器具有多个用于生成三维图像的像素阵列，其中多个像素阵列与图像传感器构建在多个基板上。【具体实施方式】本公开涉及用于刚性联接图像传感器可进行图像旋转的内窥镜式装置和系统。本公开允许远侧棱镜旋转，从而改变用户或操作人员的视角，同时传感器保持固定位置不变。这样，在使用传统刚性内窥镜系统方面具有丰富经验的用户或操作人员可采用与预期相同的方式使用本装置。用户或操作人员可旋转外腔，从而改变视角，同时传感器仍然保持在固定位置，屏幕上可视的图像也保持在恒定水平线上。棱镜旋转时传感器可以不旋转，这样用户将不会失去方向。本公开的下述【具体实施方式】将参考作为本文一部分的附图，其中以图示方式示出了可实践本公开的特定具体实施。应当理解，可以在不脱离本公开范围的前提下利用其他具体实施以及改变结构。应当注意，如本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一种”、“一个”和“该”包括多个指代物，除非上下文中明确指出相反情况。如本文所用，术语“包含”、“包括”、“含有”、“其特征在于”以及语法结构上等效的词为包含的术语或开放式术语，不排除其他未叙述的要素或方法步骤。另外，在适当的情况下，可在一个或多个硬件、软件、固件、数字部件或模拟部件中执行本文所描述的功能。例如，可对一个或多个专用集成电路(ASIC)进行编程，以执行本文所述的一个或多个系统和程序。下文整个【具体实施方式】和权利要求中使用的某些术语是指特定的系统部件。本领域的技术人员应当理解，部件可以通过不同的名称来指代。本文档不旨在区分名称不同的部件，但要区分功能不同的部件。现在参见附图，应当理解，图1不出了根据本公开的内窥镜式系统100的不例。内窥镜式系统100可以包括控制单元110、手持件120和内窥镜式装置130。应当理解，在一个具体实施中，控制单元110可以远离图像传感器140 (本文将进行更充分的讨论)定位或定位于手持件120内。在一个具体实施中，控制单元110可以远离图像传感器140定位，并且可以在不脱离本公开范围的情况下容纳在基座单元处。在一个具体实施中，手持件120可以包括主体122，该主体可以相对于内窥镜式装置130的内腔131固定并附接到其上。手持件120还可以包括弹簧加载机构。弹簧加载机构可包括邻近主体122定位的弹簧帽124。弹簧帽124可固定并附接到内窥镜130的内腔131。弹簧帽124中至少存在一个弹簧126，并且该弹簧可以作为弹簧加载机构的一部分。该弹簧加载机构可以用作在远侧透镜支架148与近侧透镜支架144之间保持连续接触，下文将相对于图3对此进行更充分的讨论。系统100还可以包括附接到弹簧套152的旋转杆150。弹簧套152可以附接到外腔133，使得旋转杆150和弹簧套152均可以相对于内腔131旋转。随着旋转杆150移动，可以操作弹簧126以推动弹簧帽124和弹簧套152，从而在远侧透镜支架148与近侧透镜支架144之间实现连续接触。应当理解，可以操作弹簧126以维持轴向压力并确保透镜元件146之间保持恒定距离，从而允许在不发生轴向移动或失去焦点的情况下进行旋转。应当理解，外腔133可以与手持件120机械连接。在一个具体实施中，外腔133在与手持件120的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种内窥镜式装置，包括：近侧部分和远侧部分，其中所述远侧部分包括尖端；用于提供区域可视化的图像传感器，其中所述图像传感器位于所述内窥镜式装置的所述尖端附近的所述远侧部分内；内腔；和外腔；其中所述图像传感器和所述内腔相对于所述外腔固定，并且其中所述外腔能够围绕所述内窥镜的轴并相对于所述图像传感器和所述内腔旋转。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JD亨莱，B迪安，
申请(专利权)人：奥利弗医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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