可視化儀器的制造方法
【專利說明】可視化儀器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年8月26日提交的美國臨時專利申請61/870,076的優(yōu)先權(quán)。所述專利申請的公開的全部內(nèi)容特此以援引方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體上涉及包括與顯示裝置通信聯(lián)接的相機的可視化儀器。更具體地，本公開涉及包括能插入內(nèi)部空間中的相機的可視化儀器。
【背景技術(shù)】
[0004]可視化儀器包括醫(yī)療和非醫(yī)療儀器。醫(yī)療可視化儀器用于大量手術(shù)，包括喉鏡檢查、結(jié)腸鏡檢查、照鼻鏡檢查、支氣管鏡檢查、膀胱鏡檢查、子宮鏡檢查、腹腔鏡檢查、關(guān)節(jié)鏡檢查等。通常，醫(yī)療可視化儀器包括相機和布置成在手術(shù)期間支承相機的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造用于特定手術(shù)，因此可對應(yīng)于手術(shù)為儀器命名。示例性的儀器包括喉鏡、氣管鏡、內(nèi)窺鏡等。非醫(yī)療可視化儀器用于觀察例如機器、建筑物和爆炸裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0005]在將喉鏡插入患者的口腔中之后，喉鏡提供聲襞和聲門的視圖。常常是在患者仰臥時執(zhí)行直接喉鏡檢查。在進行直接喉鏡檢查期間，通常在右側(cè)將喉鏡插入嘴中，將喉鏡朝向左側(cè)推動，使舌頭移到視線之外并且形成用于插入氣管導(dǎo)管的路徑?？商鸷礴R葉片，使其向上和向下運動來移動會厭并且使得可以看到聲門。一旦喉鏡就位，就可將氣管導(dǎo)管插入路徑內(nèi)。喉鏡葉片可設(shè)置有導(dǎo)向表面，用于引導(dǎo)氣管導(dǎo)管插入。
[0006]喉鏡可配備有光學(xué)裝置，用于向患者身體外部提供聲襞的視圖。光學(xué)裝置包括均適于傳遞光學(xué)圖像的透鏡、反射鏡和光纖。裝置還可被設(shè)置成獲取光學(xué)圖像并且在視頻顯示屏和/或監(jiān)視器中顯示對應(yīng)圖像。
[0007]傳統(tǒng)的可視化儀器具有如下限制:諸如起霧從而使照明不足以產(chǎn)生優(yōu)良的光學(xué)圖像，不能夠遠程投影圖像，有用于插入氣管導(dǎo)管的額外手術(shù)步驟和成本，這只是幾個例子。另外，需要減小相機大小來減少醫(yī)療手術(shù)和兒科護理的侵入性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文中公開了可視化儀器和制成可視化儀器的方法。在一個示例性實施方式中，所述可視化儀器是可視喉鏡。在另一個示例性實施方式中，所述可視化儀器被構(gòu)造用于非醫(yī)療使用。在可視化儀器的實施方式中，所述可視化儀器包括相機。所述相機包括:光源，所述光源被構(gòu)造成照亮目標空間中的結(jié)構(gòu)；圖像傳感器，所述圖像傳感器具有成像表面；以及光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個或多個透鏡并包括棱鏡。所述光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造成接收從被照亮的結(jié)構(gòu)反射的光并且將被照亮的結(jié)構(gòu)的光學(xué)圖像向著所述圖像傳感器折射。所述圖像傳感器生成圖像流，所述圖像流包括對應(yīng)于所述光學(xué)圖像的圖像。所述相機還包括:支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)支承所述光源、所述圖像傳感器和所述光學(xué)系統(tǒng)；以及外殼，所述外殼包圍所述支承結(jié)構(gòu)、所述光源、所述圖像傳感器和所述光學(xué)系統(tǒng)。
[0009]在本公開的實施方式中，公開了一種可視化儀器，所述可視化儀器包括相機。所述相機包括:光源，所述光源適于照亮目標空間中的結(jié)構(gòu);支承結(jié)構(gòu)；扁平線纜；圖像傳感器，所述圖像傳感器與所述扁平線纜電聯(lián)接；以及光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個或多個透鏡并包括棱鏡。所述棱鏡與所述圖像傳感器相鄰地定位。所述圖像傳感器生成圖像流。所述光學(xué)系統(tǒng)被密封在所述支承結(jié)構(gòu)中。所述儀器還包括組件外殼，所述組件外殼包圍所述支承結(jié)構(gòu)、所述光源、所述圖像傳感器和所述光學(xué)系統(tǒng)。
[0010]在本公開的實施方式中，公開了一種制成可視化儀器的方法，所述方法包括:將圖像傳感器電聯(lián)接到扁平線纜;將光源安裝在支承外殼上；以及將光學(xué)系統(tǒng)插入所述支承外殼中。所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡和棱鏡。在將所述光學(xué)系統(tǒng)插入所述支承外殼中之后，將所述棱鏡與所述圖像傳感器相鄰地定位。所述方法還包括:將所述光學(xué)系統(tǒng)密封在所述支承外殼中；以及用組件外殼包圍所述支承外殼。
[0011]在本公開的實施方式中，將所述圖像傳感器附接于所述棱鏡。在將所述光學(xué)系統(tǒng)插入所述支承外殼中之前，可將所述圖像傳感器附接于所述棱鏡。
[0012]在本公開的實施方式中，所述儀器包括電路，所述電路被構(gòu)造成將所述圖像傳感器輸出的圖像流重新取向，使得重新取向的圖像流匹配被所述光源照亮的結(jié)構(gòu)的取向。在一個示例中，所述電路包括取向處理器。
[0013]本發(fā)明的特征和實現(xiàn)這些特征的方式將變得更清楚，通過參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式的描述，將更好地理解發(fā)明本身。
【附圖說明】
[0014]圖1和圖2是本公開中闡述的可視喉鏡的一個實施方式的后位和側(cè)向平面圖；
[0015]圖3是圖1和圖2的可視喉鏡的遠端的平面圖；
[0016]圖4是本公開中闡述的相機的一個實施方式的立體圖；
[0017]圖5和圖6是本公開中闡述的相機的實施方式的剖視圖；
[0018]圖7和圖8是對應(yīng)于本公開中闡述的相機的其它實施方式的示意圖；
[0019]圖9和圖10是本公開中闡述的相機的其它實施方式的部分立體圖和分解圖；
[0020]圖11、圖12和圖13是本公開中闡述的相機的光學(xué)組件的實施方式的平面圖；
[0021]圖14是本公開中闡述的相機的另外實施方式的分解圖；
[0022]圖15、圖16和圖17是本公開中闡述的相機的電子部件的實施方式的框圖；
[0023]圖18和圖19是與根據(jù)本公開中闡述的方法的實施方式的相機可拆除地連接的圖像呈現(xiàn)部件的平面圖和立體圖；
[0024]圖20和圖21是本公開中闡述的相機適配器的一個實施方式的側(cè)向平面圖；以及
[0025]圖22和圖23是本公開中闡述的相機適配器的另一個實施方式的立體圖。
[0026]在幾個視圖中，對應(yīng)的附圖標記始終指示對應(yīng)的部件。盡管附圖代表本發(fā)明的實施方式，但附圖不一定成比例并且可夸大某些特征以更好地例證和說明這些實施方式。本文中闡述的示例以許多形式示出本發(fā)明的實施方式并且這些示例不應(yīng)解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
【具體實施方式】
[0027]以下討論的本公開的實施方式不旨在是窮舉的或者將本發(fā)明限于下面的詳細描述中公開的精確形式。確切地，選擇并且描述實施方式，使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員可利用它們的教導(dǎo)。
[0028]總體上，在本文中闡述的相機的實施方式中，相機包括光學(xué)系統(tǒng)和具有成像表面的圖像傳感器。光學(xué)系統(tǒng)包括兩個或更多個透鏡，這些透鏡被排列成形成相機的視線。光學(xué)系統(tǒng)還可包括棱鏡，該棱鏡被構(gòu)造成將視線導(dǎo)向成像表面。光學(xué)系統(tǒng)接收從目標空間中的對象反射的光，并且圖像傳感器產(chǎn)生對應(yīng)的電子圖像或視頻，以用顯示屏進行呈現(xiàn)。棱鏡改變被透鏡反射的圖像流的取向，以使相機的構(gòu)造能夠具有減小的橫截面面積。電子圖像被傳送到可顯示電子圖像的裝置或者可在顯示電子圖像之前將電子圖像重新格式化。
[0029]由于醫(yī)療手術(shù)的侵入性可由相機的大小來決定，因此通過減小相機的橫截面面積，可啟用侵入性相對較少的醫(yī)療手術(shù)的性能或兒科患者體內(nèi)進行手術(shù)的性能。類似地，較小的相機還可使得可視化儀器能夠用在比之前可能更小的空間中。
[0030]在本文中還公開了包括以上提到的相機和其它的可視化儀器的實施方式和使用并制成可視化儀器的方法的實施方式?？梢暬瘍x器能被插入一空間中，用于拍攝位于空間中的組織或?qū)ο蟮膱D像。雖然本公開的實施方式可應(yīng)用于醫(yī)療和非醫(yī)療應(yīng)用中，但以下將參照可視喉鏡來描述可視化儀器的示例性特征。應(yīng)該理解，本發(fā)明不受此限制。下述的特征可同等地應(yīng)用于任何醫(yī)療和非醫(yī)療應(yīng)用和儀器。
[0031]如以上所述，相機包括光學(xué)系統(tǒng)和具有成像表面的圖像傳感器。光學(xué)系統(tǒng)包括兩個或更多個透鏡并且可包括棱鏡。光通過相機視口進入相機并且被光學(xué)系統(tǒng)向著圖像傳感器折射。如本文中使用的，棱鏡是光反射光學(xué)部件，由兩個或更多個面限定邊界，用于改變光傳播的方向。棱鏡包括射入面和射出面。在光通過射入面進入棱鏡之后在光通過射出面射出棱鏡之前，光會經(jīng)歷一次或多次折射。示例性的棱鏡包括直角棱鏡和五棱鏡。在直角棱鏡中，射入面和射出面成90度角度地設(shè)置。成像表面平行地與棱鏡的射出面相鄰。棱鏡可將光學(xué)圖像顛倒或翻轉(zhuǎn)(例如，重新取向圖像，使得對象看上去是顛倒的)和/或形成鏡像(例如，重新取向圖像，使得其右側(cè)看上去是鏡像圖像的左側(cè))。
[0032]圖像傳感器包括帶有成像表面的集成電路，成像表面被構(gòu)造成基于被棱鏡折射的光來產(chǎn)生電子圖像。在包括成像表面的平面上測得的集成電路的面積大于成像表面的面積。例如，成像表面的面積可包括集成電路的表面積的50%。因此，如果圖像傳感器與相機視口平行地定位，則可通過給定圖像傳感器的大小來確定該圖像傳感器的最小相機橫截面。如果圖像傳感器沒有與相機視口平行地定位，則相機的橫截面可減小。設(shè)置電子電路來處理圖像流，以補償圖像傳感器相對于相機視口的非平行取向。
[0033]參照圖1、圖2和圖3，用標號30指代的可視化儀器的實施方式包括圖像呈現(xiàn)部件32和葉片40。圖像呈現(xiàn)部件32包括將電池外殼36和顯示屏38相聯(lián)接的顯示器支承結(jié)構(gòu)34。葉片40包括與可插入部分44一體形成的操縱部分42。在本實施方式