带有数字图像定向的斜角管道镜的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35u.s.c.§119(e)要求美国临时专利申请第62/613,368号的权益，该临时专利申请于2018年1月3日提交并且标题为“具有数字图像定向的斜角内窥镜”，通过引用以其整体并入本文。

技术实现要素：

本文公开了涉及管道镜的设备、系统和方法的各种实施例。在优选实施例中，本文公开的发明构思体现在诸如腹腔镜、内窥镜等的医疗管道镜内。

在一些优选实施例中，管道镜可包括手柄、管和在管的远端处的尖端。该尖端可根据需要包括一个或多个光源例如led灯、一个或多个图像传感器、透镜组件和/或其他合适的管道镜组件。一些实施例可以进一步包括加密狗，其可以例如通过电线或通过插入到设备中，例如插入到在该设备的手柄内形成的端口中而与该设备在通信上耦合。该加密狗可以包括存储元件和处理器，其可以用于处理来自设备中的图像传感器的图像数据。在一些实施例中，该加密狗可以与设备可移除地联接，使得它可以与多个不同的腹腔镜或其他管道镜联接。例如，该加密狗可包括数据端口，其可用于将加密狗与多个不同的管道镜和/或其他设备例如通用计算机耦合。以此方式，如上所述，从管道镜内获得的数据，例如使用数据，可以被存储在加密狗的存储元件中，并且最终在医疗过程之后被传输到另一台计算机/设备。

在一些实施例中，管道镜可以进一步包括传感器，例如电位器，其可以用来检测设备的一个部分相对于另一部分的旋转方向。例如，传感器可以被配置为感测手柄相对于管道镜的轴、管和/或尖端的旋转位置。传感器可用于处理来自尖端的图像数据并重新定向该图像数据，以使尖端、轴和/或管或包括图像传感器/摄像机的管道镜的另一个合适部分可以旋转而不会导致视频流或其他图像的旋转被输出。这可以允许以类似于传统的斜角腹腔镜的方式来使用该设备，但是在外科手术过程中不需要摄像机相对于管可旋转和/或在该设备的近端处保持在固定方位。在某些优选实施例中，摄像机/图像传感器因此可以被固定地定位在管中或者另外固定在轴和轴上，并且因此摄像机/图像传感器可以在操作期间旋转。

管道镜可以进一步配置使得来自上述传感器的位置/方向数据被用于执行数字操纵/旋转，以在监视器或其他显示器上保持期望的图像/视频流方向。在一些实施例中，加密狗可以接收位置/方向数据，并且可以被配置为处理数据并执行该操作/旋转以输出不随摄像机/图像传感器的旋转而旋转的视频流。这可以允许本文公开的新颖配置允许相对于管/轴固定摄像机/传感器，同时保留许多外科医生习惯的光学旋转行为。

根据一些实施例，在管道镜的更具体的示例中，例如腹腔镜或其他医用管道镜，管道镜可包括手柄以及与手柄可旋转地联接的轴和/或管。尖端可以位于轴/管的远端，并且可以包括被配置为生成图像数据的图像传感器。优选地，图像传感器相对于轴/管固定。旋转传感器可以被配置为检测手柄相对于管/轴的旋转方向，或者在其他实施例中，管道镜的另一合适的第一部分相对于管道镜的第二部分的旋转方向。

内窥镜可以进一步包括加密狗，其可以被配置为接收和处理来自图像传感器的图像数据。在一些实施例中，该加密狗可以进一步被配置为从旋转传感器接收并处理旋转方向数据以数字地重新定向图像数据。

在一些实施例中，该尖端可以包括摄像机模块，其可以至少部分地或完全地定位在管的内腔中或者可以联接至轴/管的远端。

一些实施例可以进一步包括旋转联接元件，例如蜗轮，其被配置为旋转地将管/轴与手柄联接或如前面所提到的，内窥镜的另一合适的第一部分相对于内窥镜的另一合适的第二部分旋转地联接。在一些这样的实施例中，该旋转联接元件可被配置成限制管/轴/第一部分相对于手柄/第二部分可旋转的程度。在一些实施例中，蜗轮或其他旋转联接元件可定位在手柄内。

在根据其他实施例的管道镜的示例中，管道镜可以包括手柄和轴，其可以包括内腔并且可以与手柄可旋转地联接。内窥镜可进一步包括配置为生成图像数据的图像传感器和配置为检测图像传感器相对于手柄的旋转方向并生成包括指示图像传感器相对于手柄的旋转方向的数据的旋转方向数据的旋转传感器。该图像传感器可以与轴固定地联接。

管道镜或包括管道镜的合适系统可以进一步包括图像处理器，其被配置为接收并处理来自该图像传感器的图像数据和来自旋转传感器的旋转方向数据，该图像处理器可以被配置为使用旋转方向数据对图像数据数字地重定向。

在一些实施例中，旋转方向数据可以包括指示手柄相对于轴的旋转方向的数据。

一些实施例可以进一步包括包含图像传感器的摄像机模块。在一些这样的实施例中，该摄像机模块可以位于轴的远端。

一些实施例可以进一步包括与管道镜联接的加密狗，该加密狗可以从管道镜的手柄或另一合适的元件上移除和/或可以被配置为接收和处理来自图像传感器的图像数据。在一些这样的实施例中，加密狗可以包括图像处理器，并且因此可以被配置为从旋转传感器接收和处理旋转方向数据以数字地重新定向图像数据。

在根据一些实现方式的对来自管道镜的图像数据进行数字地重新定向的方法的示例中，该方法可以包括使用管道镜生成图像数据。管道镜可以包括包含图像传感器的第一部分，例如管道镜的轴和/或管，以及第二部分，例如管道镜的手柄，其可以可旋转地联接到第一部分。该方法可以进一步包括相对于第二部分旋转第一部分并且感测第一部分相对于第二部分的方向，诸如旋转方向，并且使用感测到的第一部分相对于第二部分的方向以数字地重新定向图像数据。

一些实现方式可以进一步包括显示包括图像数据的视频流，诸如优选地实时视频流。该视频流可以保持固定的定向，其中，但对于使用第一部分相对于第二部分的感测方向以数字地重新定向图像数据的步骤而言，该视频流将旋转。

一些实现方式可以进一步包括生成旋转定向数据，其包括指示管道镜的第一部分相对于管道镜传感器的第二部分的旋转定向的数据，并且传输该旋转定向数据和图像数据至与管道镜联接的加密狗。旋转定向数据和/或图像数据可以使用加密狗进行处理，以对图像数据进行数字地重定向并生成数字重定向的图像数据。然后可以优选实时地传输和/或显示数字重定向的图像数据的视频流。

在此公开的与一个实施例有关的特征、结构、步骤或特点可以在一个或多个替代实施例中以任何合适的方式结合。

附图说明

本文的书面公开描述了非限制性和非穷尽性的说明性实施例。参考附图中描绘的某些此类说明性实施例，其中：

图1示出了根据一些实施例的管道镜系统；

图2示出了根据一些实施例的管道镜的远端；

图3示出了根据其他实施例的管道镜的远端；

图4示出了管道镜的另一实施例的远端；

图5示出了根据又一实施例的管道镜的远端；

图6是根据一些实施例的用于检测管道镜的一部分相对于管道镜的另一部分的旋转位置的传感器的示意图；

图7是根据一些实施例的管道镜的剖视图；

图8是图7的管道镜的特写剖视图，示出了手柄的内部组件；和

图9是根据一些实施例的管道镜系统的示意图。

具体实施方式

容易理解的是，如本文的附图中总体上描述和示出的，本公开的组件可以以多种不同的配置进行布置和设计。因此，以下对设备的实施例的更详细的描述不旨在限制本公开的范围，而仅表示本公开的可能的实施例。在某些情况下，没有显示或详细描述众所周知的结构、材料或操作。

本文公开了涉及管道镜和其他相关医学管道镜检查诸如腹腔镜检查、内窥镜检查等的设备和方法的各种实施例。本发明人还预期了本文提供的发明教导结合工业应用例如发动机、涡轮机或建筑物检查的可能用途。在本文公开的一些实施例中，可以提供医疗管道镜，其通过使用装置中的传感器数字地操纵图像和/或视频流以在外科手术过程中维持期望的图像/视频定向，模仿更传统的斜角管道镜的行为。

在一些优选实施例中，管道镜可包括手柄、管和在管的远端处的尖端。该尖端可以包括一个或多个光源，例如led灯、一个或多个图像传感器、透镜组件和/或其他医疗内窥镜部件。在一些实施例中，该尖端可以进一步包括pcb和/或存储元件，例如闪存组件或其他非易失性存储组件，其可以用于存储各种类型的数据，例如持续时间和/或设备的使用次数和/或模型标识或校准数据，如在2015年12月3日提交的标题为“医疗管道镜和相关方法及系统”的美国专利申请序列号14/958,728中所述，其在此通过引用完整并入本文。

也如上述通过引用并入本文的专利申请中所描述的，一些实施例可以进一步包括加密狗，该加密狗可以与该设备通信地耦合，例如通过电线或通过插入该设备，例如插入形成在设备的手柄内的端口。该加密狗可以包括存储元件和处理器，其可以用于处理来自设备中的图像传感器的图像数据。在一些实施例中，该加密狗可以与设备可移除地联接，使得它可以与多个不同的腹腔镜或其他管道镜联接。例如，该加密狗可包括数据端口，其可用于将加密狗与多个不同的管道镜和/或其他设备例如通用计算机耦合。以此方式，如上所述，从管道镜内获得的数据，例如使用数据，可以被存储在加密狗的存储元件中，并且最终在医疗过程之后被传输到另一台计算机/设备。

在一些实施例中，设备可以进一步包括传感器，该传感器可以用于检测该设备的一部分的取向。例如，一些实施例可以包括旋转位置传感器，其被配置为感测诸如手柄的装置的一部分的相对于诸如装置的管和/或尖端的装置的另一部分的旋转位置。这可以允许以类似于传统的斜角腹腔镜的方式来使用该设备，但是在外科手术过程中不需要摄像机相对于管可旋转和/或在该设备的近端处保持在固定方位。

在某些优选实施例中，摄像机/图像传感器可以固定地定位在管中。因此，当管旋转时，视频流/图像固有地随管旋转。因此，代替使用传统腹腔镜通常使用的光学旋转，这样的实施例可以替代地使用数字旋转来模仿这种光学旋转。在一些这样的实施例中，具有图像传感器/摄像机的设备的第一部分，例如管，可以配置为相对于设备的第二部分例如手柄旋转，手柄包括传感器，例如旋转传感器，其被配置为感测第一部分的至少一部分相对于第二部分的至少一部分的旋转方向。以这种方式，设备的手柄或另一第二部分可以像摄像机在传统的腹腔镜中那样起作用。因此，医生可以在旋转管/第一部分的同时将手柄/第二部分保持在固定位置。

在优选实施例中，手柄可以包括旋转传感器，该旋转传感器被配置为感测手柄相对于管的位置和/或旋转方向，该旋转传感器又可以相对于手柄旋转。设备可以被配置为使得该位置/方向数据用于执行数字操纵/旋转，以在监视器或其他显示器上维持期望的图像/视频流方向。在一些实施例中，加密狗可以接收位置/方向数据并且可以被配置为执行该操纵/旋转，在一些这样的实施例中其连同先前提到的其他图像处理一起。因此，在优选实施例中，加密狗可以被配置为从摄像机/尖端捕获数字视频流，并处理原始图像传感器数据以将其转换为标准彩色hdmi或usb视频流，以在监视器/电视或计算机/平板电脑/电话上显示，并且还可以配置有电路来控制led或其他光源、图像传感器的曝光级别和/或视频流的旋转方向。此数字操作/旋转可用于保留管和手柄之间或设备的其他两个部分之间的旋转方向，以允许将摄像机/传感器相对于管固定并保留许多外科医生已经习惯的光学旋转的行为。

本文还公开了管道镜的某些实施例的其他新颖方面，例如摄像机/摄像机模块的联接方法和组件，用于散热的方法和结构，提供增加分辨率的视频流，用于检测旋转位置/方向的特定方法以及相关的改进。

通过参考附图可以最好地理解本公开的实施例，其中，相同的部分可以由相同的标记表示。容易理解的是，如本文的附图中总体上描述和图示的，所公开的实施例的组件可以以多种不同的配置进行布置和设计。因此，本公开的设备和方法的实施例的以下详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而仅是本公开的可能实施例的代表。另外，除非另有说明，否则方法的步骤不一定以任何特定顺序执行，甚至不必顺序执行，也不必仅将步骤执行一次。现在将参考附图更详细地描述关于某些优选实施例和实施方式的附加细节。

图1描绘了根据一些实施例的管道镜100。如该图所示，管道镜100包括手柄110、管120以及在管120的远端处的尖端122。尽管在图1中不可见，优选地，尖端122包括图像传感器、透镜、一个或多个光源、微处理器、电源管理芯片和/或存储组件。优选地，尖端被配置为数字化图像/视频流并控制led或其他光源照明。而且，在图1的优选实施例中，尖端122包括斜角尖端，其改善了在外科手术过程中控制图像选择的能力，如图1中所参考的角度所示。斜角尖端122的角度可以根据需要变化。例如，在一些优选实施例中，该角度可以是三十度，因此管道镜100可以被认为是“30度范围”。

如图1中箭头所示，优选地，管120被配置为相对于手柄110旋转。因此，优选地，手柄包括传感器，该传感器配置成检测手柄相对于管的旋转方向。然而，可以想到的是，在替代实施例中，管可以替代地包括这种旋转传感器。还可以想到，在其他替代实施例中，管道镜100的其他部分可以相对于彼此旋转和/或包括这种旋转传感器。

加密狗140可以与手柄110通信地耦合。在优选的实施例中，包括图1所示的实施例，加密狗140可以被配置为插入手柄110或管道镜100的另一合适部分。

加密狗140又可以与诸如计算机/平板电脑/电话的移动通用计算设备150和/或诸如电视或监视器的显示器160通信耦合。再次，尽管在图中描绘了电缆/电线，例如hdmi和/或usb电缆，但是可以预期，可以根据需要使用任何其他合适的联接技术/结构。例如，在一些实施例和实现方式中，加密狗140可以根据需要从手柄110上拔下并插入到移动通用计算设备150和/或显示器160中。

图2示出了管道镜200的第二实施例的一部分。更特别地，图2描绘了管道镜200的管220的远端或尖端222。在该实施例中，可以包括透镜和/或成像组件224的摄像机模块221被密封到管220的远端。因此，在该实施例中，摄像机模块221在管220的外部，并且可能需要在管220的远端和摄像机模块之间的密封，例如环氧树脂或其他粘合剂。在该实施例中，管220的远端可以包括pcb233和电线232与pcb233的联接的封装231。尽管在图2中未示出，电线232可以与加密狗或配置为接收这种加密狗的端口联接。

图3描绘了管道镜300的替代实施例的管320的远端或尖端322。在该实施例中，再次可以包括透镜和/或成像组件324的摄像机模块321被定位在管320的内部，而不是如在管道镜200中那样被密封到管的远端。因此，摄像机模块321可以被插入到管320中并且例如通过使用在形成于管320的远端的粘合剂储器325内的适当的环氧树脂或其他粘合剂密封在适当的位置。相对于图2的设计，这可以导致密封的改进。例如，即使在没有控制的环氧树脂分配的情况下，操作员也可以填充储器并目视观察密封填充是否均匀。这也可以改善摄像机模块321的附接的完整性和稳定性。

与管道镜200一样，管道镜300还可包括pcb333和电线332与pcb333联接的封装331。

可以想到，在一些实施例中，led/光源和图像传感器可以被放置在单个pcb上并使用可固化的粘合剂封装。然而，在一些实施例中，该配置可能导致不期望的图像传感器发热。因此，在替代实施例中，led/光源可以相对于图像传感器定位在分开的pcb上。在一些实施例中，诸如透镜壳体之类的壳体然后可以被用作封装特征而不是可固化的粘合剂。

在一些优选实施例中，可以使用高分辨率图像传感器，例如，分辨率为1920×1080、像素为1.4×1.4μm的图像传感器。其他实施例可以替代地使用较低分辨率的传感器，例如具有1.75x1.75μm像素的1280x720图像传感器。在一些实施例中，多个图像传感器和/或透镜组件可以被配置为在管道镜中彼此互换。然而，因为相对于720p管道镜，使用1080p传感器使具有相同帧速率(例如30fps)的像素数量增加了一倍，因此可以在电缆中提供未使用的差分对来承载额外的串行流，以便串行线的带宽要求不增加。

图4描绘了管道镜400的另一实施例的远端，其包括管道镜400的管420的尖端422。在该实施例中，再次可包括透镜和/或成像组件424的摄像机模块421被密封到管420的远端。模块421可以进一步包括一个或多个照明元件428，例如led等。然而，如本领域普通技术人员将理解的，与定位在尖端422中的其他元件一样，这样的照明元件可以单独地联接至管道镜400，而不是作为整体组件的一部分。

在图4的实施例中，摄像机模块421部分在管420的外部，但是摄像机模块421的一部分凹入在管420的远端开口内。因此，该实施例还可在管420的远端与摄像机模块421之间包括密封件，例如环氧树脂或其他粘合剂。但是，可以想到的是，可以通过其他方式和/或位置，例如从管420内进行联接。优选地由玻璃或其他透明材料形成的覆盖窗426可以位于管420的远端，与摄像机模块421的成像元件相邻。窗口/玻璃426可以是摄像机模块421的一部分，或者可以是联接到摄像机模块421和/或管道镜400的单独的元件。

管道镜400进一步包括pcb433和灌封化合物431或其他密封剂，以保持导线432与pcb433的一致电连接，pcb433紧邻摄像机模块421且位于摄像机模块421的近端。导线432可以与加密狗或配置为接收这种加密狗的端口联接，如前所述。

图5描绘了管道镜500的又一替代实施例的远端或尖端522。管道镜522包括位于管腔或管520的远端的斜角尖端522。在该实施例中，再次可以包括透镜和/或成像组件524和/或一个或多个照明元件528的摄像机模块521完全位于管520的内部。因此，在一些实施例中，可以将摄像机模块521和/或期望的任何其他元件插入管520中，并使用粘合剂储器525密封在适当的位置。相对于图2的设计，这可以导致密封的改进。

如先前结合各种其他实施例所述，管道镜500可进一步包括pcb533和封装531或其他密封剂，以促进电线532与pcb533的稳定联接。如前所述，led/光源528和图像传感器可以放置在单个pcb上，并使用可固化的粘合剂封装，或者可以相对于图像传感器放置在单独的pcb上。在一些实施例中，诸如透镜壳体之类的壳体然后可以被用作封装特征而不是可固化的粘合剂。与管道镜400一样，管道镜500可以进一步包括覆盖窗526，该覆盖窗再次可以由玻璃或其他透明材料制成，并且可以位于管520的远端，与摄像机模块521的成像元件相邻。窗口/玻璃526可以是摄像机模块521的一部分，或者可以是联接到摄像机模块521和/或管道镜500的单独的元件。

图6中描绘了适合与本文公开的一个或多个管道镜结合使用的旋转传感器670的示意性实例。如前所述，在优选实施例中，传感器670可以定位在设备的手柄中，并且管可以相对于手柄旋转。优选地，传感器670被配置为感测管相对于手柄的旋转位置/方向。然而，如前所述，设想了替代实施例，其中传感器670可以位于其他地方和/或设备的其他部分可以相对于彼此旋转。

如图6所示，在一些实施例中，传感器670可以包括电位计或其他分压器电路672和模数转换器(adc)674。电位计672的电刷可被配置为随着管道镜的管旋转而移动，这产生与旋转量/旋转度成比例的电压。然后可以将该电压馈送到adc674，如图4所示，以数字化电压并执行管道镜图像的数字旋转，这即使在管以及因此管的远端上的摄像机/图像传感器在外科手术过程中旋转时也可以保留视频流的旋转方向。

然而，本领域的普通技术人员将理解，图6的传感器670可以是出于说明的目的，并且还可以提供多种其他传感器/解决方案以对来自管道镜的视频和/或图像进行数字重新定向。例如，其他可能的解决方案包括轴编码器或单圈旋转电位计，它们可以连接到管上。

图7更详细地示出了管道镜700的手柄710的结构，并且更具体地示出了手柄710与管720之间的联接，其可以允许传感器770以期望的方式操作。如该图所示，手柄710可以包括电位计770或其他传感器以及可以与传感器770联接的诸如蜗轮的旋转联接元件780，以允许管720相对于手柄710旋转，并且允许旋转位置被转换成线性位置并由电位计770或其他传感器感测。在一些实施例中，管720可以与蜗轮或其他旋转联接元件780一体地构造。在管720的远端示出了尖端722，其可以是斜角的，并且可以包括各种元件中的任何一种，例如照明、成像、存储器和/或处理元件和/或包含这类元件的模块。旋转刻度盘或把手790也可邻近手柄710形成，以促进管720相对于手柄710的手动旋转。

在其他实施例中，轴/管720可以制造有外部凹槽，出于类似的目的，该外部凹槽可以代替蜗轮而被使用。在其他实施例中，可以使用扭转电位计代替滑动电位计。这样的替代性电位器可以例如在近端或在侧面上通过另一齿轮机构直接联接到轴/管720。在其他实施例中，直接齿轮可用于联接至旋转电位计，霍尔效应传感器可用于轴编码，和/或可以使用光学轴编码器。这些中的每一个都是用于感测在管道镜的第一部分和相对于第一部分可旋转的管道镜的第二部分之间的旋转的装置的示例。

在一些实施例中，可以通过校准每个管道镜将传感器读数转换为旋转角度。在一些实施例中，这些校准设置可以存储在管道镜的存储元件中，例如在尖端中。因此，在一些实施例中，可以存储多个校准点(例如，四个)，并且可以将内插用于校准点之间的角度读数。

考虑在替代实施例中，电位计770的adc可定位在管道镜的尖端和/或管中。在一些这样的实施例中，可以使用两芯电缆来将模拟电压从管中的手柄中的电位计向下传递到尖端/管中的adc。但是，本发明人已经发现，该模拟电压在电灼过程中可能容易受到来自em辐射的干扰。因此，对于某些应用，可能优选的是将adc和电位计770或其他传感器的电路放置在手柄710中，而将来自手柄710的数字信号在信号转换之后发送(到尖端，或者直接发送到例如加密狗)。这种配置可以提供消除或至少实质上减少由电灼引起的em干扰的益处。

如前所述，一些实施例可包括电线/电缆，该电线/电缆从管道镜的末端穿过管并伸出手柄或终止于手柄。本发明人还发现，由于在优选的实施例中管可以被配置为相对于手柄旋转，并且由于电线/电缆优选地固定在手柄的内部，因此电线/电缆在它的长度上必然吸收旋转，具有适当的应力消除。由于这个原因，可能优选将手柄相对于管旋转的能力限制为预定量。例如，在一些实施例中，蜗轮780或另一合适的部件可用于将这种旋转限制为不超过单个完整旋转。在一些这样的实施例中，旋转可以被限制为小于完整旋转，例如在任一方向上的四分之一旋转。在替代实施例中，管/轴可以被配置为沿顺时针或逆时针方向连续旋转，而对旋转的程度或次数没有任何限制。

图8是包括手柄710的管道镜700的近端的特写剖视图。如该附图中最佳示出的，在所示实施例中包括蜗轮的旋转联接元件780可操作地联接到管/轴720和手柄710内的手柄710，以允许管/轴720相对于手柄710旋转。如前所述，在优选实施例中，蜗轮780或其他旋转联接元件构造成将管/轴720旋转地联接至手柄710，以便限制这种旋转可在任一方向上发生的程度。

传感器770可以包括电位计或其他合适的元件以感测管道镜的两个元件之间的旋转程度，其也定位成与手柄710一起紧邻蜗轮780，以允许蜗轮780的旋转位置转换成线性位置并由电位计770或其他合适的传感器感测。可以包括围绕管/轴720的期望部分(在所示实施例中，与手柄710的远侧部分邻接的部分)延伸的环形结构的旋转盘或把手790可以固定地联接至管/轴720，并且因此可旋转地联接手柄720(通过管/轴720相对于手柄720的旋转联接)，以提供表面以改善外科医生/操作者相对于手柄710旋转管/轴720的能力。盘/把手790可以包括各种其他特征，例如凸块、旋钮、凹槽、粗糙表面等，以进一步根据需要促进

图9是示出了管道镜900的优选实施例的各个方面的框图，该管道镜包括手柄910、在轴/管的端部的尖端922和加密狗940。如前所述，尖端922可以包括图像传感器924。尽管在图9中未示出，各种其他元件也可以定位在尖端922中，例如一个或多个光源例如led灯、一个或多个图像传感器、透镜组件、pcb和/或存储元件，例如闪存组件或其他非易失性存储组件。

同样如前所述，可以提供传感器970，例如位置传感器。在优选实施例中，位置传感器970可以定位在手柄910中，并且手柄910可以旋转地联接到管道镜900的管/轴。因此，位置传感器970可以被配置为检测手柄910相对于管/轴和/或尖端922的旋转位置，从而可以对来自图像传感器924的图像和/或视频流进行数字操作以在使用过程中将它们旋转到所需的构造。

如图9所示，可以将诸如视频流之类的图像数据从管道镜尖端922中的图像传感器924传送至加密狗940，例如加密狗940的现场可编程门阵列(fpga)942。fpga942可以被配置为对图像数据进行串行化，并将一个或多个设置(例如曝光设置)应用于管道镜尖端。位置数据(例如旋转位置数据)可以从位置传感器970传输到加密狗940。然后可以使用串行化的图像数据和来自传感器970的旋转位置数据执行图像数据的数字旋转/操作。

在执行图像数据的数字旋转时，可能期望以全帧速率实现尽可能低的延迟旋转。由于至少两个原因，期望低延迟。首先，延迟影响外科医生执行实时手术的能力。视频流中的延迟可能会导致过度校正、工具错位等。其次，如前所述，可能希望模仿传统腹腔镜的光学旋转。传统腹腔镜的旋光通常不会引起任何延迟。

为了在消除或至少减少延迟的同时保持期望的帧速率，数字旋转可以利用高速随机访问帧缓冲器。例如，在0度图像旋转下，像素将被顺序地从帧缓冲器中读出。但是，在图像旋转90度的情况下，必须从给定的行中读取一个像素，然后必须从非顺序位置或从彼此不位于同一位置的位置访问列。在这样的实施例中，不要求访问是顺序的。

尽管考虑某些实施例可以利用dram进行帧缓冲，但是这样做可能会给提供用于实时图像旋转的高速随机访问带来困难。因此，优选实施例可以代之以双缓冲器方式包括两个高速sram，以实现实时数字旋转。因此，如图9所示，加密狗940可以包括第一sram944a和第二sram944b，它们可以与fpga642和传感器970的位置数据一起，共同提供来自图像传感器924的图像数据的实时或接近实时的数字旋转。更具体地，在一些实施方式中，一个sram944a可以接收当前帧，而第二sram944b正在读取并旋转前一帧。然后，当帧完成时，sram944的作用被反转(sram944b接收当前帧，并且sram944a读取并旋转前一帧)。这可以实现实时数字旋转，同时仅增加一帧延迟时间，这对于大多数外科手术应用来说是可以接受的，并被视为“实时”。

在一些实施例中，可以提供专用的图形处理单元(gpu)来代替两个离散的sram单元944a和944b。尽管gpu由于利用集成的高速sram而可以能够有效地执行实时图像旋转，但它也会增加费用。因此，对于某些应用，如图9所示，优选地使用离散的sram，作为获得实时、低延迟的数字图像旋转的一种更具成本效益的方法。

同样如图9所示，加密狗940可以执行各种其他处理步骤，例如去马赛克、颜色校正、锐化和/或颜色空间转换。可以使用dram单元946来执行这些步骤中的一个或多个。在对图像流进行数字旋转和处理之后，该流可以被传递至例如显示器960(诸如监视器或tv)，至移动通用计算设备950(诸如计算机、平板电脑或智能电话，或两者。在一些实施例中，加密狗可以包括例如hdmi或usb的常用的、通用的和/或非定制的显示连接器，使得诸如移动通用计算设备的显示器的常用的、非定制的、非专有的显示器可以用于显示来自设备的图像。尽管电缆在图9的示意图中示出，应当理解，可以想到替代实施例，其中可以无线地或通过适当的连接器来传递处理的图像数据，连接器例如，优选地，上述的常用的、通用的和/或非定制的显示连接器)，以及仅内部电线/电缆。

本领域技术人员将理解，可以在不脱离本文所呈现的基本原理的情况下对上述实施例的细节进行改变。可以考虑各种实施例或其特征的任何适当组合。

本文公开的任何方法包括用于执行所描述的方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以彼此互换。换句话说，除非实施例的正确操作需要特定的步骤或动作顺序，否则可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”或“该实施例”的任何提及表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书中叙述的引用短语或其变型不一定都指的是同一实施例。

类似地，应当理解，在以上对实施例的描述中，出于简化本公开的目的，有时在单个实施例、附图或其描述中将各种特征组合在一起。然而，本公开的方法不应被解释为反映以下意图：任何权利要求均需要比该权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，发明方面在于少于任何单个前述公开实施例的所有特征的组合。对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不脱离本文阐述的基本原理的情况下对上述实施例的细节进行改变。

同样，上面已经关于各种实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。但是，益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更加明显的任何要素都不应被解释为是关键的、必要的或必要的特征或要素。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书确定。