[发明专利]一种内窥镜光源装置及系统

说明书

本发明公开了一种内窥镜光源装置及系统，包括光源，第一转盘以及驱动组件，所述第一转盘上具有至少一对相对分布设置的第一挡光区，以及至少一对相对分布设置的第一透光区，所述第一转盘可通过转动将其上的第一透光区或第一挡光区切入进光源产生的光路中；所述驱动组件驱动所述第一转盘相对光源产生的光路进行转动，并使得其上的第一透光区或第一挡光区切入进光源光路中，以形成101010的透光形式，据此产生Global Shutter Sensor的曝光时序，其中，1代表透光，0代表完全遮光。本方案通过控制相应的控光转盘的相对光路的位置，实现101010的光透过的形式，来产生匹配Rolling Shutter Sensor图像数据采集最佳曝光时序的光源。

技术领域

本发明涉及内窥镜技术领域，具体涉及内窥镜的成像技术。

背景技术

由于不同组织器官颜色、结构、组分不同，所需要的光源的光谱也不相同，因此需要根据组织器官对于不同光谱的实际需求进行光源光谱的设计，近些年内窥镜摄像技术取得了长足的进步，图像清晰度、对比度都得到了很大的提升，在普通的白光照明下，形态和颜色明显改变的病灶(如凸起的肿块和凹陷的溃疡)都能清晰的显像。对于微小的，扁平的早期癌变和异性增生等不易诊断甚至造成漏诊。近些年，内窥镜公司大量引用了诸如色素内镜、电子分光、窄带成像、光活检、荧光成像等技术，大大提高了早期癌变的诊断水平。

目前大部分内窥镜光源产品产生的光波段都只是特定的几个波段，无法产生全光谱光源。小部分光源能产生高光谱的光，使用的方法是照明光经过不同波段的滤光片投射出不同波段的光，机械结构为在旋转自由的转盘圆周排列设置了这些滤光片，通过一个电机控制一个旋转盘来改变光透过的滤光片，从而实现选择输出波长的功能。结构图如图1所示：

使用特殊光源照射组织器官，需要图像传感器与光源配合才能达到曝光的最佳效果。快门主要用来控制摄像头传感器的有效曝光时间。一般而言快门的时间范围越大越好。秒数低适合拍运动中的物体，不过当你要拍的是夜晚的车水马龙，快门时间就要拉长，常见照片中丝绢般的水流效果也要用慢速快门才能拍出来。

目前主要有两种曝光Shutter技术：Rolling Shutter和Global Shutter。

对于Rolling Shutter曝光技术：

参见图2，Rolling Shutter的Sensor的曝光是按照逐行曝光的方式实现。在曝光开始的时候，Sensor逐行扫描逐行进行曝光，直至所有像素点都被曝光。当然，所有的动作在极短的时间内完成。不同行像元的曝光时间不同。

对于Global Shutter曝光技术：

参见图3，与Rolling Shutter不同，是整幅画面同一时间曝光实现。摄像头传感器Sensor的所有像素点同一时间感应光线，同时曝光。Sensor读出的是同一时间的同一画面。

Global Shutter曝光时间更短，但会增加RMS读出噪声：Rolling Shutter可以达到更高的帧速，但当曝光不当或物体移动较快时，会出现部分曝光、斜坡图形、晃动等现象。快速运动的物体，行曝光时间内的微小位移造成：部分曝光现象、斜坡现象、晃动现象，这种Rolling Shutter方式拍摄出现的现象，就定义为果冻效应。曝光时间短的应用(如＜500μs)适合Global Shutter，曝光时间长(如＞500μs)时，选择Rolling Shutter可以有更低的噪声和帧速。

参见图4-图5，其所以为两种曝光技术原理示例。图4是Rolling Shutter的曝光方式，逐行扫描。而图5则是Global Shutter的曝光方式，所有像素点一起曝光。

进一步地，在拍照的时候，Rolling Shutter成像过程如下图：