一种具有出光补偿功能的冷光源系统及方法与流程

本发明涉及医用冷光源，尤其涉及一种具有出光补偿功能的冷光源系统及方法。

背景技术：

1、近年来，由于内窥镜手术的普及，对医用冷光源设备的需求也日益增加。由于医用冷光源大多使用半导体发光源，长期使用后存在一定的老化现象，会导致出射光强度衰减并逐渐变暗，进而影响内窥镜系统的成像效果。作为冷光源与内窥镜连接的桥梁，导光束对光源传输性能的好坏也直接影响到整个内窥镜系统的使用效果。然而，在实际使用过程中，导光束需要经常进行高温压力蒸汽灭菌以及低温等离子灭菌处理，会导致导光束逐渐老化，且多次插拔使用后光传输端面易产生磨损，导致光源传输性能降低。因此，需要一种冷光源系统，不但可以检测出光强度，还能够及时对降低的出光进行补偿，维持系统出光稳定。

2、现有技术中提供了一种带有测光机构的冷光源，该冷光源包括：发光模块、测光模块、控制电路板、驱动电路板等部件，驱动电路板驱动发光模块发光后，测光模块对其光通量进行检测。虽然该装置可实现冷光源出射光强度的检测，但是其缺点在于检测后缺少进一步的老化补偿措施，且不能实现对导光束的老化衰减检测及补偿，无法提升冷光源系统的整体性能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种具有出光补偿功能的冷光源系统及方法，可实现光源模组以及导光束的出光检测及老化补偿，维持系统出光稳定，亦可有效延长二者的使用寿命。

2、现结合附图详细说明本发明的技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种具有出光补偿功能的冷光源系统，涉及导光束(1)，导光束(1)含导光束入光接口(11)、导光束出光接口(12)和光纤束(13)，其中导光束入光接口(11)是一圆柱形中空金属插头，用于连接发光源，导光束出光接口(12)是另一圆柱形中空金属插头，用于连接受光源，光纤束(13)是长玻璃光纤，呈圆柱形，用于光的传输，两端分别内嵌于导光束入光接口(11)与导光束出光接口(12)，所述冷光源系统含冷光源出光接口(2)、光源模组(3)、光源驱动模块(4)和主控模块(5)，其中冷光源出光接口(2)是一种金属材质机械结构件，内部为圆柱形中空结构，导光束入光接口(11)可从一端插入，另一端与光源模组(3)的出光端机械连接，中空结构的中心轴线与出光端中心轴线重合，光源模组(3)是大功率半导体发光源，含第一光源驱动接口(31)，第一光源驱动接口(31)是光源驱动电流输入接口，光源驱动模块(4)是发光源驱动器，含第二光源驱动接口(41)和第一信号接口(42)，其中第二光源驱动接口(41)是光源驱动电流输出接口，与第一光源驱动接口(31)电连接，第一信号接口(42)是接收主控模块(5)控制信号的输入接口，主控模块(5)是微控制器，含第二信号接口(51)、第三信号接口(52)、第四信号接口(53)和第五信号接口(54)，其中第二信号接口(51)是光源驱动模块(4)的控制信号输出接口，与第一信号接口(42)电连接，第三信号接口(52)是用于接收出射光光强处理结果的接口，第四信号接口(53)是用于接收导光束出光接口(12)位置信息的接口，第五信号接口(54)是用于接收入射光光强处理结果的接口，其特征在于，所述冷光源系统还含出射光反馈模块(6)与入射光反馈模块(7)，其中出射光反馈模块(6)是可以检测并处理出射光光强数据的器件，含第一光强检测模块(61)和第一处理模块(62)，所述第一光强检测模块(61)是可以检测出射光强度的传感器，与光源模组(3)一侧面机械连接，含第六信号接口(611)，第六信号接口(611)是用于传递出射光光强数据的接口，第一处理模块(62)是用于处理出射光光强数据的器件，含第七信号接口(621)与第八信号接口(622)，其中第七信号接口(621)是用于接收出射光光强数据的接口，与第六信号接口(611)电连接，第八信号接口(622)是用于传递出射光光强处理结果的接口，与第三信号接口(52)电连接，入射光反馈模块(7)是可以检测并处理入射光光强数据的器件，含入射光采集模块(71)和第二处理模块(72)，所述入射光采集模块(71)是导光束出光接口(12)的连接端以及入射光光强检测部件，含第九信号接口(711)、第十信号接口(712)、在位检测模块(713)、第二光强检测模块(714)、滤光模块(715)和入射光接口(716)，其中第九信号接口(711)是用于传递导光束出光接口(12)插入位置信息的接口，第十信号接口(712)是用于传递入射光光强数据的接口，在位检测模块(713)是可以检测导光束出光接口(12)是否插入到位的传感器，通过第九信号接口(711)与第四信号接口(53)电连接，第二光强检测模块(714)是可以检测入射光强度的传感器，滤光模块(715)是特定波长的圆形滤光片，用于按比例衰减入射光强度，入射光接口(716)是一种金属材质机械结构件，内部呈一大一小两个圆柱形中空结构，直径大的部分用于适配导光束出光接口(12)，其直径与导光束出光接口(12)的外径一致，其长度与导光束出光接口(12)的长度一致，直径小的部分用于入射光传输及光强检测，无发射孔，其直径与光纤束(13)的直径一致，从而保证所有入射光均可传输至后端，在位检测模块(713)机械连接于两个圆柱形结构交界处，第二光强检测模块(714)机械连接于入射光接口(716)的尾部居中位置，滤光模块(715)机械连接于入射光与第二光强检测模块(714)之间，导光束出光接口(12)插入入射光接口(716)后，其出光端面会接触到在位检测模块(713)的感应区域，且光纤束(13)中心轴线、滤光模块(715)中心轴线以及第二光强检测模块(714)的中心轴线均重合，第二处理模块(72)是用于处理入射光光强数据的器件，含第十一信号接口(721)与第十二信号接口(722)，其中第十一信号接口(721)是用于接收入射光光强数据的接口，与第十信号接口(712)电连接，第十二信号接口(722)是用于传递入射光光强处理结果的接口，与第五信号接口(54)电连接。

4、进一步的，上述系统所述光源驱动模块(4)可以是一种恒流或者恒压led驱动器件，输出的驱动电流大小可由主控模块(5)控制，且控制初始最大驱动电流低于光源驱动模块(4)的最大驱动能力一定的百分比。

5、进一步的，上述系统所述第一光强检测模块(61)与第二光强检测模块(714)可以是颜色传感器、光电二极管、光电三极管或者光电池。

6、进一步的，上述系统所述第一处理模块(62)与第二处理模块(72)可以是单片机、dsp或者数据比较器，可以进行数据的存储及实时对比运算。

7、进一步的，上述系统所述在位检测模块(713)可以是集成式的特定光发射与接收传感器、磁性收发霍尔传感器、接近触发传感器或者压电传感器，位于入射光接口(716)内两个圆柱形结构交界处，可检测导光束出光接口(12)是否插入到位，从而保证入射光光强检测的准确性。

8、基于上述具有出光补偿功能的冷光源系统，本发明还提供了一种出光补偿方法，所述方法包括以下步骤：

9、步骤s1：初次使用时，正确连接冷光源系统后，于最大档位下分别检测出射光与入射光的初始强度为x0与y0，于中间固定档位下分别检测出射光与入射光的初始强度为x′0与y′0，并设置允许的老化衰减百分比为z；

10、步骤s2：再次如步骤s1操作时，于最大档位下检测出射光的当前强度为xn，若|xn-x0|＞z*x0，提升驱动电流，直至第一光强检测模块(61)新的检测值为xm且满足|xm-x0|<z*x0，完成出射光的补偿，同时检测入射光的当前强度为yn；

11、步骤s3：对比计算入射光的初始强度y0与当前强度yn，若|yn-y0|＞z*y0，进一步提升驱动电流，直至第二光强检测模块(714)新的检测值为ym且满足|ym-y0|<z*y0，完成入射光的补偿；若驱动电流提升至预留的最大驱动能力时，仍存在|ym-y0|＞z*y0，则判断导光束(1)老化衰减严重，已无法进一步补偿，提示更换；

12、步骤s4：基于上述步骤s2，若驱动电流提升至预留的最大驱动能力时，仍存在|xm-x0|＞z*x0，则判断光源模组(3)老化衰减严重，已无法进一步补偿，提示更换；同时降低驱动电流，直至第一光强检测模块(61)的检测值为x′m且满足|x′m-x′0|<z*x′0，检测入射光的当前强度为y′m，若|y′m-y′0|<z*y′0，判断导光束(1)可继续使用；若|y′m-y′0|＞z*y′0，则提示导光束(1)也需要更换。

13、本发明所具有的积极效果在于：

14、1、手术前，医护人员可对整个系统进行自校准，对光源模组或者导光束老化产生的亮度衰减进行自适应补偿，亦可有效延长二者的使用寿命，避免频繁更换导致医疗资源的浪费。

15、2、手术时可实时检测出射光的光强度数值，当光源模组出现老化后，可对其衰减的亮度进行实时补偿，达到稳定出光亮度的目的，避免亮度衰减影响内窥镜系统的成像效果。