用于重新调节最大光度的内窥镜测量装置的制作方法

本公开涉及一种具有测量装置的内窥镜装置，在该测量装置中可以重新调节最大光度。

背景技术：

1、例如由于劣化效应，在内窥镜或内窥镜装置的远端发射的光的光输出功率或光度会随着时间的推移而降低。劣化效应的示例包括在使用具有光纤的内窥镜装置的情况下，当光耦合到光纤中时，在单个光纤中发生光纤断裂以及增加光纤连接器损耗。关于内窥镜头的劣化效应的其他示例还包括现有的扩展光学器件(例如扩展镜头)或现有的光出射窗的雾度或污染。光出射窗可以设置在例如帽中，该帽可以插到内窥镜头上以覆盖(光经由例如扩展光学器件发射的)光出射开口、或者光出射窗或光出射区域和/或(例如集成在内窥镜头中的摄像机的)光入射开口、或光入射窗或光入射区。

2、因此，在内窥镜装置的远端处，在例如受试者的体腔中使用内窥镜头所需的光输出功率可能并不总是可用的。更换受劣化影响的元件通常耗时、材料密集且成本高。

3、因此，本公开的目的是提供一种能够消除这种缺点的内窥镜装置。

技术实现思路

1、本公开通过具有根据权利要求1的测量装置的内窥镜装置解决了上述问题。其实施例在从属权利要求中有详细说明。

2、具体地，公开了一种具有测量装置的内窥镜装置，该测量装置可安装在内窥镜头上，用于确定内窥镜装置的内窥镜照明(例如，照明组件或照明单元)的特征参数(例如，特征值或特征量或属性)，该内窥镜装置具有光检测单元和处理单元。内窥镜照明具有至少一个光学元件，光通过该光学元件。

3、测量装置的安装可以以不同的方式实现，例如(但不限于)通过放置在测量装置上或插入测量装置、借助于诸如夹具或支架等外部保持装置、通过诸如卡口锁等即插即转锁，和/或借助于磁性保持装置。

4、为了与内窥镜装置通信，测量装置可以无线地或者通过电线/电缆直接地或经由通信接口间接地连接到内窥镜装置。处理单元可以设置在内窥镜装置、测量装置、或者无线地或通过电线/电缆至少连接到内窥镜装置、测量装置或通信接口的外部装置中。

5、光检测单元适于或被配置为确定特征参数，其中内窥镜头具有或包括光出射区域或光输出区域(例如，光出射表面或光出射面)，内窥镜照明通过该光出射区域或光输出区域输出从光源发射的光的光量，从光源发射的光具有高达预设最大光度的光度或光输出功率。换句话说，由内窥镜照明发射的光可以被理解为输出光。由于损耗，该输出光的光度通常小于光源的预设最大光度。这意味着输出光可以被理解为由光源发射的光的一部分、一小部分或部分，即光量(例如，一部分光或一小部分光)。该关系适用于输出光的光度的变化可以由光源光度的变化引起。例如，如果光源的光度增加/减少，则输出光的光度、即光量上升/下降。

6、离开内窥镜头的光，即已经穿过内窥镜头的光出射区域的光，被称为光量。光出射区域由光学元件形成，光量通过该光学元件离开内窥镜头。例如，光出射区域可以由扩展(或扩展器)光学器件(例如扩展镜头)、位于内窥镜头的帽或盖中的光出射窗(光输出窗)、将来自光源的光引导至内窥镜头的光导、或者诸如led等布置在内窥镜头中的发光元件形成。

7、特征参数基于入射到光检测单元的光量。处理单元适于基于所确定的特征参数重新调节预设的最大光度。

8、借助于根据本公开的具有测量装置的内窥镜装置，可以重新调节与内窥镜相关联的光源的最大光度或最大光输出功率，使得在内窥镜装置远端发射的光的相关联的光度不低于预定的最小光度或最小光输出功率。因此，例如，可以避免更换内窥镜装置中受劣化影响的元件。这种劣化可能包括，例如，光源的光度降低、将光耦合到光导元件时损耗增加、光导元件破损或模糊不清、扩展光学器件有划痕或模糊不清、或者帽的光出射窗有划痕或模糊不清。因此，本公开允许节省时间、材料和成本。

9、此外，光源可以集成在内窥镜装置中。或者，光源可适于连接到内窥镜装置。

10、因此，根据本公开的测量装置不限于特定类型的光源，而是可应用于不同类型的光源。因此，可以想到，例如测量装置用于光源，光源的光经由光导元件(例如光纤)被引导到内窥镜装置的远端。如果光源被形成或实施为内窥镜头中的内部光源(例如以led的形式)，则也可以使用测量装置。

11、处理单元还可以适于重新调节预设的最大光度，使得光量的光度等于或小于预定义的光度阈值。

12、这样做的优点之一是，离开内窥镜头的光量的光度不足，例如由于光纤束中的个别光纤断裂或光出射窗有划痕、被污染(例如，沾有污渍或被弄脏)、模糊不清或有暗影，可以通过光源适当的重新调节或调节来抵消。在这些情况下可以防止整个光纤束的更换。一般而言，根据本公开的测量装置允许补偿由于使用光纤时光纤断裂和/或光纤连接器损耗而导致的内窥镜系统中的光导中的损耗。

13、内窥镜照明可以具有光导作为至少一个光学元件，光导适于将光源的光引导至内窥镜头，在内窥镜头处从光出射区域发射光量。

14、例如，这样的光导可以由至少一根光纤、至少一个单独光纤束、或者另一光导元件或介质来表示或实施。因此，根据本公开的测量装置可以用于不同类型的内窥镜装置。

15、另外，内窥镜照明还可以具有或包括扩展(或扩展器)光学器件(例如扩展镜头)和/或光出射窗作为另外的光学元件，其中光出射区域由扩展光学器件形成，或者只要(即，如果或假设)内窥镜照明包括光出射窗作为另一光学元件，则光出射区域由光出射窗形成。光出射窗可以形成在覆盖内窥镜头的远端的帽或盖中。

16、另外，测量装置可被适配为使得由至少一个光学元件(例如光导)发射并入射到光检测单元上的光量照射光检测单元上的截面，其中该截面的面积大于或等于该至少一个光学元件的横截面积。光检测单元还可以适于测量至少一个光学元件的发光面积(即，正在发光的面积)，并且确定至少一个光学元件的发光面积与至少一个光学元件的非发光面积(即，不发光的面积)的比率(即，例如，光检测单元可以测量光导的照明面积并将其表达为与光导的非照明面积的比率)。例如，这可以通过光检测单元知道预先定义的参考面积(例如，如果没有劣化，则为光导端部的发光面积的大小)来完成或实现，至少一个光学元件(例如光导)在该参考面积上发光。

17、还应当注意的是，例如，如果存在光出射窗，则上述测量过程原则上也可以应用于光出射窗。这意味着光出射窗的发光(照明)面积可以表示为与光出射窗口的非发光(非照明)面积的比率，或者光出射窗的发光强度较低(照明强度较低)的面积相对于光出射视窗的总面积的比率。强度较低的发光区域应理解为这样的区域，从该区域发出的光低于例如某个预定亮度阈值和/或低于例如从光出射窗的总面积发射的光的平均亮度某个百分比(10％、20％、30％或此处未列出的任何其他百分比)。

18、例如，如果光检测单元由多个像素的排列组成，则以这种方式入射在多个像素上的光量允许避免光的准直或聚焦，使得发光面积大于或等于光接收面积。这降低了单个像素被过度曝光的风险。换言之，其降低了多个像素中的一个或多个在预定时间段过去之前就将入射到它们上的光转换成电荷而达到饱和状态或水平的风险。

19、至少一个光学元件(例如，光导)可以具有第一光学元件(第一光导)和第二光学元件(第二光导)，并且光检测单元被入射光量照射的截面可以具有第一截面和第二截面。在这种情况下，测量装置可以被适配为使得经由第一光学元件发射的光量的第一部分照射光检测单元的第一截面，经由第二光学元件发射的光量的第二部分照射光检测单元的第二截面，光检测单元的第一截面和第二截面彼此不重叠。在这种情况下，如果光检测单元被实施为成像传感器系统的形式，则是有利的。

20、这种配置原则上提供了基于通过光检测单元的第一截面和第二截面检测到的信息来区分第一光学元件和第二光学元件(第一光导和第二光导)的可能性。这意味着原则上提供了例如基于所获得的信息，仅更换两个光导中的一个和/或单独地重新调节两个光导中每一个的最大预设光度的可能性。

21、此外，处理单元可以适于基于从第一截面和第二截面获得的特征参数的区别来区分第一光学元件(例如第一光导)和第二光学元件(例如第二光导)，并且分别重新调节第一光学元件(例如第一光导)和第二光学元件(例如第二光导)的预设最大光度。

22、基于第一光学元件和第二光学元件的上述可区分性，除其他外，这产生了已经示出的优点，可以单独地检测、评估和实现例如第一光学元件和第二光学元件的预设最大光度的重新调节。如果两个光学元件的劣化状态不同，则可以降低其中一个光学元件过载(例如过度应变或应力)或不正确加载(例如不正确应变或应力)的风险。

23、特别地，测量装置还可以包括远心镜头(例如，远心物镜)，该远心镜头被布置为使得光量在穿过光出射区域之后穿过远心镜头，并且入射在布置在测量装置中的光检测单元上。

24、通过使用远心镜头，可以操纵或改变从内窥镜装置的内窥镜头发射的光的光束路径。因此，可以通过远心镜头在内窥镜设备的远端处/上垂直观察，例如在至少一个光学元件(即，例如，至少一根光纤或至少一个光纤束)的发光端处/上垂直观察。

25、光检测单元还可以是成像传感器系统，该成像传感器系统还适于基于入射在成像传感器系统上的光量作为特征参数来确定图像数据。换句话说，在这种情况下，成像传感器系统可以被实施为例如集成在测量装置中的摄像机，或者基于入射光生成图像数据并将其例如无线地或通过电线/电缆传输到外部装置以进一步处理的图像传感器。显示单元可以用于显示例如示出包括光出射区域的平面的平面图的图像(作为从图像数据获得或导出的图像信息)。这意味着，如果使用诸如纤维束等光导元件，则图像可以显示这些纤维束的发光远端部。图像数据可以识别或表示但不限于(最大、最小)光强度值或光强度分布、(最大、最小)对比度值或对比度分布(例如，发射不同强度光的截面和不发射光的截面之间的对比度)和/或(最大、最小)亮度值或亮度分布。

26、这原则上提供了基于处于发光和/或非发光状态的内窥镜装置远端的至少一幅图像来评估内窥镜装置的劣化状态的可能性(只要测量装置在图像采集期间提供用于照明的单独光源)。

27、无论测量装置的实际实现方式如何，基于图像数据，图像信息(即，从图像获得的信息，例如上述纤维束远端部的图像以及从中确定的发光区域的图像，该图像是基于所获得的图像数据生成的)还可以包括处于发光状态的至少一个光学元件的端部的至少一幅图像。处理单元还可以适于基于图像信息导出与端部的总面积相比的端部的发光面积的一小部分，和/或，只要内窥镜装置包括作为至少一个光学元件的光导并且该光导包括多个光纤，为了导出多个光纤的劣化程度(例如，由于端部的雾度/污染，与参考亮度值相比，亮度损失为5％、10％或15％(或此处未提及的任何其他阈值))，和/或导出多个光纤中的有缺陷和/或无缺陷光纤的数量(有缺陷或断裂光纤的数量大于预设阈值，例如10％、15％或20％(或此处未提及的任何其他阈值))。具体而言，例如，可以确定总面积的发光面积与总面积之间的比率。例如，如果总面积由多根光纤的远端部确定，则比率为1表示所有光纤都发光。例如，如果该比率为低于1的值，则相反，存在不发光并且断裂的光纤。该比率偏离理想值1越大，可以估计出的光纤断裂数量越大。如果达到预定义的阈值，例如阈值0.7、0.6或0.5(或这里未提及的任何其他阈值)，并且如果预设最大光度已经以这种方式重新调节(例如，在重新调节预设最大光度的过程中，达到预设的重新调节阈值，例如，初始预设的最大光度的120％、130％或140％(或此处未提及的任何其他阈值))，使得预设最大光度的进一步重新调节不能补偿光纤的条件或状态，或者使得不允许预设最大光度进一步重新调节，则处理单元可以发出或输出，更换(受影响光纤束的)受影响光纤作为替代动作或动作过程。

28、此外，处理单元可以适于导出光出射窗的划痕和/或雾度(例如浊度)和/或污染。这意味着，处理单元还可以适于基于图像信息以污染(例如污垢或污渍)、划痕或雾度的至少一种的形式导出光出射窗的损伤(劣化)程度。在这种情况下，用户可以(例如，通过光出射窗的目视检查)估计违反(超过)损伤阈值。可替换地，光出射窗(和/或例如内窥镜头内部摄像机的光入射窗或光进入窗)在其当前状态下的图像可以与表示例如不同劣化状态的光出射窗的参考图像或多个参考图像进行比较，并且可以使用例如图像处理方法或用户的估计能力来导出光出射窗的当前劣化状态。

29、因此，根据本公开的测量装置使得能够以有针对性的方式研究多个不同潜在劣化效应的个体潜在劣化效应。

30、如果劣化程度超过预设劣化程度阈值(劣化程度的预设阈值)和/或有缺陷光纤的数量(如果存在)超过预设数量阈值(所述有缺陷光纤的数量的预设阈值)，则处理单元还可以适于执行预设最大光度的重新调节。

31、通过这种方式，在使用单个光纤的光纤束的情况下示例性地示出，可以避免更换由单个光纤制成的整个光纤束。相反，例如，如果超过了劣化程度的预设阈值和/或(所述有缺陷光纤的)数量的预设阈值，则可以导出或推断对光纤发光端的加工或处理，例如清洁或抛光作为替代动作或动作过程，以降低所确定的劣化程度。可替换地或者此外，可以重新调节预设的最大光度，以补偿光纤的发光端处和/或单个有缺陷或断裂的光纤的劣化条件或状态。例如，如果光纤受到劣化的影响达到这样的程度(例如，如果达到如下所述的预定损伤度)，使得加工/处理和/或重新调节不能/不可补偿由劣化造成的损耗/光度损耗，则可能需要更换光纤。

32、可替换地或者此外，如果光出射窗的损伤度超过损伤度的预设阈值(预设损伤度阈值)，则处理单元还可以适于阻止重新调节预设最大光度。

33、根据以上讨论的实施例，由测量装置提供的信息提供了针对内窥镜装置的不同元件并以不同方式确定内窥镜装置的劣化状态的优点。特别地，所收集的信息允许基于图像的评估(所获得的图像数据，用于生成用于获得图像信息的图像)。可替代地，测量装置可被配置为将内窥镜头发射的光量反射回集成于内窥镜头中的摄像机。在这种情况下，经由内窥镜头的摄像机获得图像数据，并且从由内窥镜装置生成的内窥镜图像导出图像信息。同时，在适当选择光圈的情况下，摄像机还可以检测光出射区域的/影响光出射区域(和/或例如镜头表面(扩展光学器件/镜头))的污染(例如污渍或污垢)、划痕和雾度。这需要具有足够景深的摄像机来检测连续的纤维束层(如果存在)和镜头表面。

34、然后可以随时间统计地检测光量的光度的劣化或降低，例如根据与亮度控制的各个值(曝光时间、增益)相关的所有像素强度(即单个像素值)的总和。此外，基于图像的图像动态(例如对比度)评估允许得出关于摄像机窗口/影响摄像机窗口的和/或光出射窗的污染和/或雾度的结论。

35、由于各种原因，可以阻止或中断/不进一步进行预设最大光度的重新调节。简单来说，内窥镜装置和/或内窥镜照明(例如至少一个光学元件)的现有劣化状态/劣化程度可能已经发展到(进一步)重新调节预设的最大光度将无法补偿这种高级劣化状态或由此产生的损失/光度损失的程度。

36、此外，该测量装置可安装在内窥镜装置的内窥镜头上，并且还包括具有漫反射内表面的乌布利希球(积分球)，其适于在光量照射或到达光检测单元之前漫反射光量。这种情况下的光检测单元是光电传感器。

37、测量装置与乌布利希球的结合提供了一种技术上易于实施的选择。此外，应当注意的是，结合乌布利希球的实施方式也可以在光导的情况下用作具有例如第一光导和第二光导的至少一个光学元件。

38、测量装置还可以安装在内窥镜装置的内窥镜头上并且包括漫射器，该漫射器适于在光量照射或到达光检测单元之前不透明地漫射光量。这种情况下的光检测单元是光电传感器。

39、测量装置与漫反射器的结合提供了一种技术上易于实施的选择。此外，应当注意的是，结合漫射器的实施方式也可以在光导作为至少一个光学元件的情况下使用，该光导具有例如第一光导和第二光导。

40、另外，测量装置还可以包括暗场光检测单元，其适于确定与光量的暗场光量相对应的暗场特征参数(例如暗场特征值或暗场特征量或特性)。在这种情况下，光在例如内窥镜头中的光导元件或led的远端部处发射，并且穿过光出射窗(其限定光出射区域)，该光出射窗优选地形成在内窥镜头的帽中。如上所述，光出射窗后面(光出射区域后面)的光，即已经穿过光出射窗的光，被称为光量。例如，由于雾度、划痕或污染，一些光在通过光出射窗时被散射，即原始光束路径被改变。因此，简单来说，光量可以理解为具有两个分量，一方面是具有(几乎)不变的光束路径(在光出射窗处没有散射)的光，另一方面是在光出射窗处散射的光。暗场光检测单元被布置在测量装置中，使得具有(几乎)不变的光束路径的光不照射或不入射到暗场光检测单元上。然而，暗场光检测单元被布置在测量装置中，使得散射光或散射光的一部分照射或入射在暗场光检测单元上。照射到暗场光检测单元的这种光被称为光量的暗场光量。

41、这样，暗场光量在光出射窗的光出射区域被散射，并且照射在暗场光检测单元上。如上所述，暗场光检测单元布置在光出射窗的暗场中。此外，在这种情况下，处理单元适于至少基于所确定的特征参数或所确定的暗场特征参数，至少重新调节预设最大光度和/或输出关于光出射窗的反射率的信息。

42、暗场光检测单元的使用允许获得关于内窥镜装置的潜在劣化状态的附加信息。特别地，可以评估光出射窗的状态/条件和影响。因此，可以额外规定可能的劣化的评估和处理。

43、此外，如果反射率超过反射率的预定阈值(预定反射率阈值)，则处理单元还可以适于阻止重新调节预设的最大光度。

44、如上所述，这意味着内窥镜装置和/或内窥镜照明的现有劣化状态可能已经发展到这样的程度，即预设最大光度的重新调节不能补偿由这种高级劣化状态造成的损失/光度损失。

45、处理单元的这种适配具有的优点是，如果例如更换或抛光/清洁光出射窗(和/或可替换地，摄像机的光入射窗或光进入窗)被认为有利于降低检测到的反射率，从而降低存在的光度损失，则不需要重新调节预设的最大光度。因此可以避免由于重新调节预设的最大光度而对光源和至少一个光学元件(例如光纤)的额外需求或使用。

46、光检测单元还可以适于在不同的时间点确定多个特征参数。在这种情况下，处理单元还适于基于多个特征参数导出劣化信息，并基于劣化信息重新调节预设的最大光度。

47、通过这种方式，可以进一步规定统计评估，例如考虑潜在光度损失的时间变化。

48、此外，光检测单元还可以适于在不同的时间点确定多个暗场特征参数。在这种情况下，处理单元还适于基于所述多个暗场特征参数导出暗场劣化信息，并基于暗场劣化信息重新调节预设的最大光度。

49、通过这种方式，可以额外规定统计评估。

50、此外，处理单元还可以适于在预设最大光度的重新调节达到更换指示状态时终止重新调节和/或确定至少更换光学元件、光出射区域或光源中的至少一个。

51、通过这种方式，可以确定替代动作或动作过程，其实施可以使得消除已经发生的劣化成为可能，即使通过重新调节预设的最大光度不能/不可再实现或获得补偿。

52、此外，如上所述，更换指示状态可以与阻止或中断预设最大光度的重新调节相关联。意味着内窥镜装置和/或内窥镜照明的元件(例如至少一个光学元件)的劣化状态可能已经达到更换指示状态，例如，如果存在的劣化程度已经发展到预设最大光度的(进一步)重新调节也不能/不可补偿所产生的损失/光度损失的程度(也参见上面给出的损伤度阈值、反射比阈值)。如下所示，达到更换指示状态可导致重新调节的终止和/或确定替代动作或动作过程等。

53、例如，如果预设的最大光度已经被重新调节到预定的最大重新调节光度(使得继续重新调节可能导致内窥镜装置的光源或光源的发光体损坏)，则可以达到这种更换指示状态。可替代地或另外，例如，当(如上所述)光纤束的多个劣化光纤，例如断裂光纤，达到预定(光纤束)损伤度阈值时和/或当影响光出射区域(例如，光出射窗或扩展光学器件)和/或镜头表面(例如，扩展光学器件)的污染、划痕和/或雾度达到预定的损伤度阈值和/或反射率阈值时，从该预定的阈值开始阻止或中断对预设最大光度重新调节。作为代替此或除此之外，处理单元可以确定建议/替代动作或动作过程，其可能正在更好内窥镜装置受影响元件和/或内窥镜照明(在可能的情况下)。对于每个这样的元件，例如光纤束的光纤、光出射区域、镜头表面和/或扩展光学器件，例如，都可以使用预定的损伤度阈值来确定是否继续重新调节。例如，预定的损伤度阈值可以是不发光光纤，例如断裂光纤的个数或数量，诸如至少70％、80％或90％(或此处未提及的任何其他阈值)。这意味着，例如，如果70％或更多的光纤断裂，则阻止或中断重新调节预设的最大光度。在污染、划痕和/或雾度影响光出射区域、镜头表面和/或扩展光学器件的情况下，例如，可以基于已经劣化的和/或准备好的参考元件来定义预定的损伤度阈值。现有的损伤度阈值可以通过与这样的参考元件的比较来确定。此外，现有的损伤度阈值可以被理解为由测量装置确定的特征参数。

54、因此，处理单元可以被配置为做出关于是否将执行或继续预设最大光度的重新调节、或者是否将阻止或中断重新调节的决定。如果处理单元做出阻止重新调节的决定，则处理单元(如已经提到的)还可以适于确定替代动作或动作过程。例如，替代动作或动作过程可以是更换光纤束、更换光出射区域、镜头表面和/或扩展光学器件、或者更换内窥镜的光源或光源的发光体。如前所述，当达到预定的损伤度阈值时，可以确定替代动作或动作过程。关于光源或光源的发光体，达到与预定参考光度的预定偏差可能导致建议更换光源或光源发光体。