与多观察元件内窥镜一起使用的白平衡外壳的制作方法
【专利说明】与多观察元件内窥镜一起使用的白平衡外壳
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本说明书的优先权依赖于2013年5月7日提交的名称为“White BalanceEnclosure for Use with a Mult1-Viewing Elements Endoscope (与多观察元件内窥镜一起使用的白平衡外壳)”的美国临时专利申请61/820，650。
[0003]本说明书还有关于2014年4月28日提交的名称为“Video Processing In ACompact Mult1-Viewing Element Endoscope System(在紧凑型多观察元件内窥镜系统中的视频处理)”的美国专利申请14/263，896以及2014年2月6日提交的名称为“Methodand System for Video Processing In AMult1-Viewing Element Endoscope (多观察元件内窥镜中视频处理的方法和系统)”的美国临时专利申请61/936，562。
[0004]上述提到的所有申请通过整体引用并入本文。
技术领域
[0005]本说明书总体涉及一种多观察元件内窥镜，并且更具体地涉及在一个实施例中被设计为盖(cap)的白平衡外壳(white balance enclosure)，用于一致且统一地将白平衡调整应用至由多个观察元件产生的图片图像或视频。
【背景技术】
[0006]内窥镜通常包括刚性的或柔性的细长管状轴，在其远端处具有视频摄像头和/或光纤透镜组件。该轴连接至手柄并且通过外部屏幕观察是可能的。各种手术工具可以通过内窥镜中的工作通道插入，用于执行不同的手术程序。
[0007]典型情况下，目前所用的内窥镜(例如结肠检查镜)具有用于观察内脏器官(例如结肠)的前摄像头、照明设备、用于清洗摄像头透镜的流体喷注器、以及用于插入手术工具(例如用于清除在结肠中发现的息肉)的工作通道。内窥镜常常还具有用于清洗其所插入的体腔(例如结肠)的流体喷注器(“喷口”)。常用的照明设备是光纤，所述光纤把从远程位置产生的光传入内窥镜端头段中。
[0008]内脏器官(例如胃、结肠、盲肠)的内侧一般是微红的。因此，当内脏器官使用不具有图片图像或视频信号的合适的颜色调整的内窥镜观察时，所获取的颜色图像和视频带有基本微红的色度。在常规的内窥镜中，为了防止该问题，执行白平衡调整；换言之，针对同等的三种基本颜色(例如红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B))形成图片图像或视频信号的值、因子或系数应用至由摄像头产生的视频信号。此外，白平衡调整还被执行以针对四种额外的颜色(例如，黄色(Ye)、蓝绿色(Cy)、品红色(Mg)、绿色(G))形成图片图像或视频信号的亮度，同样用于基于电荷耦合器件(CCD)的处理。这样的值、因子或系数通过对参考白色物体成像来产生。
[0009]然而，针对多观察元件内窥镜，所有摄像头均需要针对白平衡进行一致且统一地校准。因此，在本领域中存在一种需要，即能够对多观察元件内窥镜的所有观察元件实现一致且统一的白平衡校准。在本领域中也存在一种需要，即新颖且容易的使用参考白物体，出于白平衡校准的目的，该参考白物体将多观察元件内窥镜的所有观察元件暴露至相同的参考白水平。
【发明内容】
[0010]以下实施例和其特征是与系统、工具和方法结合说明和图示的，它们仅是示例性和示意性的，而不构成对本发明的范围的限制。
[0011]根据本说明书的一个实施例，多观察内窥镜的端头段包括至少一个前向观察元件和与其相关联的至少一个前照明设备；至少一个侧向观察元件和与其相关联的至少一个侧照明设备；前工作通道，其被配置为插入医疗工具；以及至少一个侧服务通道，其被配置为插入医疗工具。多观察元件内窥镜被连接至主控制单元，其管理内窥镜的多个可操作功能。至少一个显示设备可以连接至该主控制单元并且被配置为显示接收自多观察元件内窥镜的观察元件的图像流和/或视频流。
[0012]在一些实施例中，前向观察元件和至少一个侧向观察元件中每个包括图像传感器，例如但不限于，电荷耦合器件(CXD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。
[0013]在一个实施例中，主控制单元电路板的摄像头板输出视频输入，其接收自内窥镜的多观察元件，并输出至白平衡电路。在一个实施例中，内窥镜端头包括三个观察元件(一个前视观察元件和两个侧视观察元件)。因此，在一个实施例中，输出视频输入包括对应于内窥镜的三个观察元件的三个视频输入。
[0014]在一个实施例中，白平衡电路被实现为在主控制单元电路板上的现场可编程门阵列(FPGA)的一部分。
[0015]在另一实施例中，白平衡电路被实现为用于视频信号的数字信号处理器(DSP)的一部分，该白平衡电路被置于集成电路(DSP 1C)内或FPGA内。
[0016]在另一实施例中，白平衡电路被实现为用于视频信号的数字信号处理器(DSP)的一部分，该白平衡电路被嵌入互补金属氧化物半导体(CMOS)视频传感器中。
[0017]在一个实施例中，本说明书针对用于能够实现内窥镜端头中的第一观察元件和第二观察元件的统一白平衡的装置，其包括:壳体(housing)，其限定封闭的容腔并且具有用于接收所述内窥镜端头的开口，其中所述开口具有被配置为紧贴地(snugly)接收所述内窥镜端头使得当所述内窥镜端头插入其中时防止外部光穿过所述开口进入的第一直径，并且其中封闭的容腔具有当所述内窥镜端头插入其中时距离第二观察元件一段预定距离的表面区域；以及从表面区域延伸出来并且在封闭的容腔内的构件，其中所述构件被配置为将所述第一观察元件定位在距离表面区域的预定距离处。
[0018]第一观察元件和第二观察元件中每个具有视场，其中封闭的容腔的表面区域在第一观察元件的所述第一视场内可以是第一颜色，其中封闭的容腔的表面区域在第二观察元件的所述第二视场内可以是第二颜色，并且其中第一颜色和第二颜色可以相同。
[0019]进一步地，封闭的容腔的表面区域在所述第二视场内的一部分距离第二观察元件至少10毫米。
[0020]在一些实施例中，外壳包括在所述表面区域上的至少一个指示器，其中所述指示器定位在所述表面区域上，使得所述指示器通过所述至少一个侧观察元件是能够可见的，所述指示器向用户指示所述端头正确地定位在所述外壳内。
[0021]构件可以是从所述表面区域向内延伸的并且被配置为接触所述内窥镜端头的远侧表面的止动件部件。
[0022]在一个实施例中，壳体可以包括连结在一起以形成所述壳体的至少第一部分和第二部分。
[0023]在一个实施例中，该装置包括用于将所述壳体紧固到内窥镜系统的控制单元的联接机构。该联接机构可以是吊钩(hanger)或磁性联接器件(magnetic coupler)中的至少一个。
[0024]在一些实施例中，封闭的容腔具有圆柱形或球形形状。
[0025]进一步地，限定所述封闭的容腔的壳体可以具有第二直径，所述第二直径等于所述第一直径加上两倍的所述距离。
[0026]在另一实施例中，本说明书设计一种能够实现内窥镜端头中的第一观察元件、第二观察元件和第三观察元件的统一白平衡的白平衡系统，其中所述第一观察元件定位在所述端头的远侧表面上而所述第二观察元件和第三观察元件定位在所述端头的侧部，所述白平衡系统包括:限定封闭的容腔并且具有用于接收所述内窥镜端头的开口的壳体，其中所述开口具有被配置为紧贴地接收内窥镜端头使得当内窥镜端头插入其中时防止外部光穿过所述开口进入的第一直径，其中封闭的容腔具有当所述内窥镜端头插入其中时处于距离第二观察元件第一预定距离并且处于距离第三观察元件的第一预定距离的表面区域；以及从表面区域延伸出来并且在封闭的容腔内的构件，其中所述构件被配置为将所述第一观察元件定位在距离表面区域的第二预定距离处。
[0027]在一个实施例中，第一预定距离和第二预定距离可以是相同的或不同的。
[0028]进一步地，白平衡系统可以包括控制单元，其连接至所述内窥镜并且包括用于由所述第一观察元件、第二观察元件、和第三观察元件得到的图像的白平衡处理的白平衡电路；以及至少一个显示设备，其连接至所述控制单元用于显示所处理后的图像。
[0029]在一些实施例中，白平衡外壳包括与所述白平衡电路相关联的用于控制所述白平衡处理的时间段的计时器。时间段的范围可以在3秒至5秒内。
[0030]在一些实施例中，白平衡外壳进一步包括与所述白平衡电路相关联的用于将白平衡命令分路至与每个观察元件相关联的数字信号处理器的分路器(splitter)。
[0031 ] 在一个实施例中，第一观察元件、第二观察元件和第三观察元件中每个均具有视场，并且其中封闭的容腔在所述视场内的表面区域包括白色。
[0032]在一个实施例中，封闭的容腔的所述表面区域的在第二视场内的一部分距离第二观察元件至少10毫米，并且其中封闭的容腔的所述表面区域的在第三视场内的一部分距离所述第三观察元件至少10毫米。
[0033]进一步地，限定所述封闭的容腔的壳体可以具有第二直径，所述第二直径等于所述第一直径加上两倍的所述距离。
[0034]构件可以是从所述表面区域向内延伸的并且被配置为接触所述内窥镜端头的远侧表面的止动件部件。
[0035]在又另一实施例中，本说明书设