利用固态光源的喉部频闪仪的制作方法

背景技术：

1、喉部频闪仪用于生成发声喉部的图像序列，从而提供喉部的明显慢动作视频以供治疗专业人员查看。在通过电子相机和脊状或柔性喉镜对喉部进行成像期间，许多喉部频闪仪生成发声喉部的频闪照明。频闪光的脉冲定时能够被控制以使每个脉冲与发声喉部产生的声音的导出基频(例如，由喉部麦克风获得)同步。

技术实现思路

1、以下呈现本发明的一些实施例的简化概述，以便提供对本发明的基本理解。本
技术实现要素：
并不是对本发明的全面概述。其并非旨在识别本发明的重要/关键元件或描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些实施例，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。

2、本文描述的实施例涉及频闪内窥镜系统和相关方法。在许多实施例中，使用一种或更多种方法来增加由一个或更多个led产生的频闪光的量和/或增加由内窥镜发射、由一个或更多个led生成的频闪光的量，以提供对象(例如，发声喉部)的照明以对对象进行成像。

3、例如，在许多实施例中，频闪内窥镜系统被配置为在视频帧期间生成多个闪光，以重复地照明在视频帧期间发生的声带位移周期的匹配片段，从而增加在视频帧期间用于照明声带的光总量。此外，通过保持闪光的持续时间足够短以避免图像模糊并用闪光中的每一个照明相应声带段的同一段来抑制或避免图像模糊。

4、在许多实施例中，频闪内窥镜系统包括内窥镜、成像设备和一个或更多个led，所述一个或更多个led被间歇性地通电以产生由内窥镜发射的闪光的序列，以照明对象(例如，发声喉部)以供成像设备成像。在许多实施例中，所述一个或更多个led与散热器热耦合，散热器在间歇性地通电之前被预冷却。通过预冷却散热器，所述一个或更多个led能够以更高的功率水平(这会产生更大量的光)通电，而不会由于所述一个或更多个led的由此增加的冷却而对所述一个或更多个led的最终操作寿命产生不利影响。

5、在许多实施例中，频闪内窥镜系统包括内窥镜、成像设备、一个或更多个led和光重定向组件。所述一个或更多个led被间歇性地通电以生成由内窥镜发射的闪光的序列，以照明对象(例如，发声喉部)以供成像设备成像。在许多实施例中，光重定向组件被配置为增加由内窥镜发射的所述一个或更多个led生成的光量，以提供对象(例如，发声喉部)的照明，用于对对象进行成像。例如，在一些实施例中，光重定向组件包括一个或更多个半球形反射器，所述一个或更多个半球形反射器被配置为增加由内窥镜发射的由所述一个或更多个led生成的光量。在一些实施例中，光重定向组件包括一个或更多个全内反射器(totalinternal reflector)，其被配置为增加由内窥镜发射的由所述一个或更多个led生成的光量。通过增加由内窥镜发射的所述一个或更多个led生成的光量，所述一个或更多个led能够具有减少的光输出，从而降低成本和功耗。

6、因此，在一个方面，频闪内窥镜系统包括内窥镜、视频设备、第一发光二极管(led)、光传输组件、麦克风和控制器。内窥镜包括光导。视频设备被配置用于对经由内窥镜照明的患者的声带进行成像。光传输组件被配置为将由第一光源产生的光传输到光导。麦克风被配置为响应于患者的发声而产生麦克风输出信号。控制器与第一光源、视频设备和麦克风可操作地耦合。控制器被配置为处理麦克风输出信号以跟踪患者的基本发声频率。控制器被配置为在视频设备的第一视频帧期间对第一光源通电以产生与基本发声频率同步的两个或更多个闪光的序列，在该第一视频帧期间，声带完成至少两个完整的位移周期使得两个或更多个闪光的序列照明至少两个完整的位移周期的匹配段。控制器还可以被配置为在视频设备的第二视频帧期间对第一光源通电以产生与基本发声频率同步的单个闪光，在该第二视频帧期间，声带完成小于两个完整的位移周期使得单个闪光照明小于两个完整的位移周期的一个位移周期的选定段。在许多实施例中，单个闪光具有单个闪光持续时间。两个或更多个闪光的序列可以由两个闪光组成。两个闪光中的每一个闪光都可以具有任何合适的持续时间，例如，等于单个闪光持续时间的一半的持续时间。

7、控制器还可以被配置为在视频设备的第三视频帧期间对第一光源通电以产生与基本发声频率同步的三个或更多个闪光的序列，在该第三视频帧期间，声带完成至少三个完整的位移周期使得三个或更多个闪光的序列照明至少三个完整的位移周期的匹配段。三个或更多个闪光的序列可以由三个闪光组成。三个闪光中的每一个闪光都可以具有任何合适的持续时间，例如，等于单个闪光持续时间的三分之一的持续时间。

8、控制器还可以被配置为在视频设备的第四视频帧期间对第一光源通电以产生与基本发声频率同步的四个或更多个闪光的序列，在该第四视频帧期间，声带完成至少四个完整的位移周期使得四个或更多个闪光的序列照明至少四个完整的位移周期的匹配段。四个或更多个闪光的序列可以由四个闪光组成。四个闪光中的每一个闪光都可以具有任何合适的持续时间，例如，等于单个闪光持续时间的四分之一的持续时间。

9、频闪内窥镜系统还能够包括散热器和热电冷却器。散热器能够与第一光源耦合，以将第一光源生成的热量传输到散热器。热电冷却器能够与散热器耦合，并且可操作以从散热器去除热量。控制器能够与热电冷却器可操作地耦合，并且被配置为在对第一光源通电以产生闪光的序列之前操作热电冷却器以将散热器冷却至低于散热器周围空气的环境温度。散热器能够被冷却到低于环境温度的任何合适的温度，例如，低于环境温度至少5摄氏度，或者低于环境温度至少10摄氏度。

10、频闪内窥镜系统还能够包括半球形反射器，半球形反射器被配置为将由第一光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到光导。频闪内窥镜系统还能够包括图像处理器，图像处理器被配置为对经由内窥镜捕获的图像执行色彩平衡，以补偿由半球形反射器引起的光谱的第一偏移。第一光源能够包括被配置为发射白光的磷光体涂层。

11、频闪内窥镜系统还能够包括全内反射器，该全内反射器被配置为经由全内反射将由第一光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到内窥镜以由内窥镜发射。第一光源能够被配置为产生单色光。光传输组件能够包括陶瓷磷光体。在一些实施例中，闪光的序列激发陶瓷磷光体，从而生成白色闪光的序列，白色闪光的序列被传输到光导中。在一些实施例中，所述陶瓷磷光体以反射模式被激发。在一些实施例中，所述陶瓷磷光体以透射模式被激发。

12、在另一方面，频闪内窥镜系统包括内窥镜、视频设备、第一光源、第二光源、光传输组件和控制器。内窥镜包括光导。视频设备被配置用于对经由内窥镜照明的患者的声带进行成像。光传输组件被配置为将由第一光源和第二光源产生的光传输到光导。光传输组件包括会聚透镜，所述会聚透镜被配置为将由第一光源产生的光和由第二光源产生的光中的每一个会聚到光导中。所述控制器可操作地与所述第一光源耦合并且被配置为对所述第一光源通电以产生用于照明患者的声带的闪光的序列。

13、频闪内窥镜系统能够包括散热器和热电冷却器。散热器能够与第一光源和第二光源耦合，以将第一光源和第二光源产生的热量传输到散热器。热电冷却器能够与散热器耦合，并且可操作以从散热器去除热量。控制器能够与热电冷却器可操作地耦合，并且被配置为在对第一光源和第二光源通电以产生闪光的序列之前操作热电冷却器以将散热器冷却至低于散热器周围空气的环境温度。散热器能够被冷却到任何低于环境温度的合适温度。例如，散热器能够被冷却到低于环境温度至少5摄氏度，或者冷却到低于环境温度至少10摄氏度。

14、频闪内窥镜系统能够包括第一半球形反射器和第二半球形反射器。第一半球形反射器能够被配置为将由第一光源生成的光重定向到光传输组件中以传输到内窥镜。第二半球形反射器能够被配置为将由第二光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到内窥镜。频闪内窥镜系统还能够包括图像处理器，图像处理器被配置为对经由内窥镜捕获的图像执行色彩平衡，以补偿由第一半球形反射器和第二半球形反射器引起的光谱的偏移。在一些实施例中，第一光源和第二光源中的每一个都包括被配置为发射白光的磷光体涂层。

15、频闪内窥镜系统能够包括第一全内反射器和第二全内反射器。第一全内反射器能够被配置为通过全内反射将由第一光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到光导中。第二全内反射器配置为通过全内反射将由第二光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到光导中。

16、第一光源和第二光源中的每一个都能够被配置为生成单色光。光传输组件能够包括陶瓷磷光体。在一些实施例中，闪光的序列激发陶瓷磷光体，从而产生白色闪光的序列，白色闪光的序列被传输到内窥镜中。在一些实施例中，所述陶瓷磷光体以反射模式被激发。在一些实施例中，所述陶瓷磷光体以透射模式被激发。

17、另一方面，频闪内窥镜系统包括内窥镜、成像设备、第一光源、光传输组件、散热器、热电冷却器和控制器。内窥镜包括光导。成像设备被配置用于对经由内窥镜照明的对象进行成像。光传输组件被配置为将由第一光源产生的光传输到光导中。散热器与第一光源耦合，以将第一光源产生的热量传递到散热器。热电冷却器与散热器耦合，并且可操作以从散热器去除热量。控制器与第一光源和热电冷却器可操作地耦合。所述控制器被配置为对所述第一光源通电以产生闪光的序列。控制器被配置为在对第一光源通电以产生闪光的序列之前操作热电冷却器以将散热器冷却至低于散热器周围空气的环境温度。

18、散热器能够冷却到任何低于环境温度的合适温度。例如，在一些实施例中，散热器被冷却到低于环境温度至少5摄氏度。在一些实施例中，散热器被冷却到低于环境温度至少10摄氏度。

19、作为在给第一光源通电以产生序列光之前对散热器进行预冷却的结果，第一光源能够以更高的功率被通电，同时由于第一光源的冷却增加而保持适当的预期操作寿命。例如，在一些实施例中，第一光源具有用于连续通电的最大推荐功率水平，频闪功率水平被间歇地施加到第一光源以产生闪光的序列，并且频闪功率水平是最大推荐功率水平的至少四倍。在一些实施例中，频闪功率水平是最大推荐功率水平的至少八倍。

20、频闪内窥镜系统能够包括任意合适数量的led，这些led被间歇性地通电以生成闪光的序列。例如，在许多实施例中，频闪内窥镜系统包括第二光源。散热器能够与第二光源耦合，以将第二光源产生的热量传递到散热器。控制器可以被配置为对第一光源和第二光源的结合通电以产生闪光的序列。

21、频闪内窥镜系统能够被配置为增加由内窥镜发射、由第一光源(以及第二光源，当包括第二光源时)产生的光量。例如，频闪内窥镜系统还可以包括半球形反射器，半球形反射器被配置为将由第一光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到光导中。在一些实施例中，频闪内窥镜系统能够包括图像处理器，图像处理器被配置为对经由内窥镜捕获的图像执行色彩平衡以补偿由第一半球形反射器引起的光谱的第一偏移。在一些实施例中，第一光源包括被配置为发射白光的磷光体涂层。频闪内窥镜系统还能够包括全内反射器，该全内反射器被配置为经由全内反射将由第一光源产生的光重定向到光传输组件中以传输到光导中。

22、第一光源(以及第二光源，当包括第二光源时)能够具有任何合适的配置。例如，在许多实施例中，第一光源被配置为产生单色光，光传输组件可以包括陶瓷磷光体，并且闪光的序列激发陶瓷磷光体以产生白色闪光的序列，白色闪光的序列被传输到光导中。在一些实施例中，所述陶瓷磷光体以反射模式被激发。在一些实施例中，所述陶瓷磷光体以透射模式被激发。

23、另一个方面，捕获频闪图像的方法包括操作热电冷却器以将散热器冷却至低于散热器周围空气的环境温度。在散热器被冷却到低于环境温度之后，对第一光源通电以产生闪光的序列。第一光源热耦合到散热器以在生成闪光的序列期间冷却第一光源。将来自闪光的序列的光传输到内窥镜的光导中。由内窥镜发射来自闪光的序列的光。捕获由内窥镜发射的光照明的对象的图像。

24、在该方法的许多实施例中，散热器被冷却到低于环境温度至少5摄氏度。在该方法的一些实施例中，散热器被冷却到低于环境温度至少10摄氏度。

25、在该方法的许多实施例中，使用显著高于连续操作功率水平的功率水平来对第一光源通电。例如，在许多实施例中，第一光源具有用于连续操作的最大推荐功率水平，频闪功率水平被间歇地施加到第一光源以产生闪光的序列，并且频闪功率水平是最大推荐功率水平的至少四倍。在本方法的一些实施例中，频闪功率水平是最大推荐功率水平的至少八倍。

26、在本方法的一些实施例中，两个或更多个led被通电以生成闪光的序列。例如，在本方法的许多实施例中，在散热器被冷却到低于环境温度之后，第二光源与第一光源一起被通电以产生闪光的序列。第二光源能够热耦合到散热器以在生成闪光的序列期间冷却第二光源。

27、在本方法的许多实施例中，由第一光源产生的原本不会被引导以便传输通过内窥镜和由内窥镜发射的一些光被重定向，使得这些光传输通过内窥镜和由内窥镜发射，从而增加了由所述第一光源产生的由所述内窥镜发射而不是被浪费的光的百分比。例如，在一些实施例中，该方法包括通过半球形反射器重定向由第一光源产生的光以传输到光导中。在一些实施例中，该方法包括由图像处理器对经由内窥镜捕获的图像执行色彩平衡，以补偿半球形反射器引起的光谱的第一偏移。在本方法的一些实施例中，第一光源包括被配置为发射白光的磷光体涂层。在一些实施例中，该方法包括经由全内反射重定向由第一光源产生的光以传输到光导中。

28、第一光源(以及第二光源，当包括第二光源时)能够具有任何合适的配置。例如，在本方法的许多实施例中，第一光源被配置为产生单色光，光传输组件可以包括陶瓷磷光体，并且闪光的序列激发陶瓷磷光体以产生白色闪光的序列，白色闪光的序列被传输到光导中。在本方法的一些实施例中，所述陶瓷磷光体以反射模式被激发。在本方法的一些实施例中，所述陶瓷磷光体以透射模式被激发。

29、另一方面，频闪内窥镜系统包括内窥镜、成像设备、第一光源、光传输组件、半球形反射器和控制器。内窥镜包括光导。成像设备被配置用于对经由内窥镜照明的对象进行成像。光传输组件被配置为将由第一光源产生的光传输到光导中。半球形反射器被配置为将由第一光源生成的光重定向到光传输组件中以传输到光导中。控制器与第一光源可操作地耦合。所述控制器被配置为对所述第一光源通电以生成闪光的序列。

30、另一方面，频闪内窥镜系统包括内窥镜、成像设备、第一光源、光传输组件、全内反射器和控制器。内窥镜包括光导。成像设备被配置用于对经由内窥镜照明的对象进行成像。光传输组件被配置为将由第一光源产生的光传输到光导中。全内反射器被配置为经由全内反射将由第一光源产生的光重定向以传输到光导中。控制器与第一光源可操作地耦合。所述控制器被配置为操作所述第一光源以产生闪光的序列。

31、为了更全面地理解本发明的性质和优点，应当参考下面的详细描述和附图。