可视化仪器的制造方法
【专利说明】可视化仪器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年8月26日提交的美国临时专利申请61/870,076的优先权。所述专利申请的公开的全部内容特此以援引方式并入本文中。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及包括与显示装置通信联接的相机的可视化仪器。更具体地，本公开涉及包括能插入内部空间中的相机的可视化仪器。
【背景技术】
[0004]可视化仪器包括医疗和非医疗仪器。医疗可视化仪器用于大量手术，包括喉镜检查、结肠镜检查、照鼻镜检查、支气管镜检查、膀胱镜检查、子宫镜检查、腹腔镜检查、关节镜检查等。通常，医疗可视化仪器包括相机和布置成在手术期间支承相机的结构。该结构可被构造用于特定手术，因此可对应于手术为仪器命名。示例性的仪器包括喉镜、气管镜、内窥镜等。非医疗可视化仪器用于观察例如机器、建筑物和爆炸装置的内部结构。
[0005]在将喉镜插入患者的口腔中之后，喉镜提供声襞和声门的视图。常常是在患者仰卧时执行直接喉镜检查。在进行直接喉镜检查期间，通常在右侧将喉镜插入嘴中，将喉镜朝向左侧推动，使舌头移到视线之外并且形成用于插入气管导管的路径。可抬起喉镜叶片，使其向上和向下运动来移动会厌并且使得可以看到声门。一旦喉镜就位，就可将气管导管插入路径内。喉镜叶片可设置有导向表面，用于引导气管导管插入。
[0006]喉镜可配备有光学装置，用于向患者身体外部提供声襞的视图。光学装置包括均适于传递光学图像的透镜、反射镜和光纤。装置还可被设置成获取光学图像并且在视频显示屏和/或监视器中显示对应图像。
[0007]传统的可视化仪器具有如下限制:诸如起雾从而使照明不足以产生优良的光学图像，不能够远程投影图像，有用于插入气管导管的额外手术步骤和成本，这只是几个例子。另外，需要减小相机大小来减少医疗手术和儿科护理的侵入性。
【发明内容】
[0008]本文中公开了可视化仪器和制成可视化仪器的方法。在一个示例性实施方式中，所述可视化仪器是可视喉镜。在另一个示例性实施方式中，所述可视化仪器被构造用于非医疗使用。在可视化仪器的实施方式中，所述可视化仪器包括相机。所述相机包括:光源，所述光源被构造成照亮目标空间中的结构；图像传感器，所述图像传感器具有成像表面；以及光学系统，所述光学系统包括一个或多个透镜并包括棱镜。所述光学系统被构造成接收从被照亮的结构反射的光并且将被照亮的结构的光学图像向着所述图像传感器折射。所述图像传感器生成图像流，所述图像流包括对应于所述光学图像的图像。所述相机还包括:支承结构，所述支承结构支承所述光源、所述图像传感器和所述光学系统；以及外壳，所述外壳包围所述支承结构、所述光源、所述图像传感器和所述光学系统。
[0009]在本公开的实施方式中，公开了一种可视化仪器，所述可视化仪器包括相机。所述相机包括:光源，所述光源适于照亮目标空间中的结构;支承结构；扁平线缆；图像传感器，所述图像传感器与所述扁平线缆电联接；以及光学系统，所述光学系统包括一个或多个透镜并包括棱镜。所述棱镜与所述图像传感器相邻地定位。所述图像传感器生成图像流。所述光学系统被密封在所述支承结构中。所述仪器还包括组件外壳，所述组件外壳包围所述支承结构、所述光源、所述图像传感器和所述光学系统。
[0010]在本公开的实施方式中，公开了一种制成可视化仪器的方法，所述方法包括:将图像传感器电联接到扁平线缆;将光源安装在支承外壳上；以及将光学系统插入所述支承外壳中。所述光学系统包括透镜和棱镜。在将所述光学系统插入所述支承外壳中之后，将所述棱镜与所述图像传感器相邻地定位。所述方法还包括:将所述光学系统密封在所述支承外壳中；以及用组件外壳包围所述支承外壳。
[0011]在本公开的实施方式中，将所述图像传感器附接于所述棱镜。在将所述光学系统插入所述支承外壳中之前，可将所述图像传感器附接于所述棱镜。
[0012]在本公开的实施方式中，所述仪器包括电路，所述电路被构造成将所述图像传感器输出的图像流重新取向，使得重新取向的图像流匹配被所述光源照亮的结构的取向。在一个示例中，所述电路包括取向处理器。
[0013]本发明的特征和实现这些特征的方式将变得更清楚，通过参照下面结合附图对本发明的实施方式的描述，将更好地理解发明本身。
【附图说明】
[0014]图1和图2是本公开中阐述的可视喉镜的一个实施方式的后位和侧向平面图；
[0015]图3是图1和图2的可视喉镜的远端的平面图；
[0016]图4是本公开中阐述的相机的一个实施方式的立体图；
[0017]图5和图6是本公开中阐述的相机的实施方式的剖视图；
[0018]图7和图8是对应于本公开中阐述的相机的其它实施方式的示意图；
[0019]图9和图10是本公开中阐述的相机的其它实施方式的部分立体图和分解图；
[0020]图11、图12和图13是本公开中阐述的相机的光学组件的实施方式的平面图；
[0021]图14是本公开中阐述的相机的另外实施方式的分解图；
[0022]图15、图16和图17是本公开中阐述的相机的电子部件的实施方式的框图；
[0023]图18和图19是与根据本公开中阐述的方法的实施方式的相机可拆除地连接的图像呈现部件的平面图和立体图；
[0024]图20和图21是本公开中阐述的相机适配器的一个实施方式的侧向平面图；以及
[0025]图22和图23是本公开中阐述的相机适配器的另一个实施方式的立体图。
[0026]在几个视图中，对应的附图标记始终指示对应的部件。尽管附图代表本发明的实施方式，但附图不一定成比例并且可夸大某些特征以更好地例证和说明这些实施方式。本文中阐述的示例以许多形式示出本发明的实施方式并且这些示例不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
【具体实施方式】
[0027]以下讨论的本公开的实施方式不旨在是穷举的或者将本发明限于下面的详细描述中公开的精确形式。确切地，选择并且描述实施方式，使得本领域的其它技术人员可利用它们的教导。
[0028]总体上，在本文中阐述的相机的实施方式中，相机包括光学系统和具有成像表面的图像传感器。光学系统包括两个或更多个透镜，这些透镜被排列成形成相机的视线。光学系统还可包括棱镜，该棱镜被构造成将视线导向成像表面。光学系统接收从目标空间中的对象反射的光，并且图像传感器产生对应的电子图像或视频，以用显示屏进行呈现。棱镜改变被透镜反射的图像流的取向，以使相机的构造能够具有减小的横截面面积。电子图像被传送到可显示电子图像的装置或者可在显示电子图像之前将电子图像重新格式化。
[0029]由于医疗手术的侵入性可由相机的大小来决定，因此通过减小相机的横截面面积，可启用侵入性相对较少的医疗手术的性能或儿科患者体内进行手术的性能。类似地，较小的相机还可使得可视化仪器能够用在比之前可能更小的空间中。
[0030]在本文中还公开了包括以上提到的相机和其它的可视化仪器的实施方式和使用并制成可视化仪器的方法的实施方式。可视化仪器能被插入一空间中，用于拍摄位于空间中的组织或对象的图像。虽然本公开的实施方式可应用于医疗和非医疗应用中，但以下将参照可视喉镜来描述可视化仪器的示例性特征。应该理解，本发明不受此限制。下述的特征可同等地应用于任何医疗和非医疗应用和仪器。
[0031]如以上所述，相机包括光学系统和具有成像表面的图像传感器。光学系统包括两个或更多个透镜并且可包括棱镜。光通过相机视口进入相机并且被光学系统向着图像传感器折射。如本文中使用的，棱镜是光反射光学部件，由两个或更多个面限定边界，用于改变光传播的方向。棱镜包括射入面和射出面。在光通过射入面进入棱镜之后在光通过射出面射出棱镜之前，光会经历一次或多次折射。示例性的棱镜包括直角棱镜和五棱镜。在直角棱镜中，射入面和射出面成90度角度地设置。成像表面平行地与棱镜的射出面相邻。棱镜可将光学图像颠倒或翻转(例如，重新取向图像，使得对象看上去是颠倒的)和/或形成镜像(例如，重新取向图像，使得其右侧看上去是镜像图像的左侧)。
[0032]图像传感器包括带有成像表面的集成电路，成像表面被构造成基于被棱镜折射的光来产生电子图像。在包括成像表面的平面上测得的集成电路的面积大于成像表面的面积。例如，成像表面的面积可包括集成电路的表面积的50%。因此，如果图像传感器与相机视口平行地定位，则可通过给定图像传感器的大小来确定该图像传感器的最小相机横截面。如果图像传感器没有与相机视口平行地定位，则相机的横截面可减小。设置电子电路来处理图像流，以补偿图像传感器相对于相机视口的非平行取向。
[0033]参照图1、图2和图3，用标号30指代的可视化仪器的实施方式包括图像呈现部件32和叶片40。图像呈现部件32包括将电池外壳36和显示屏38相联接的显示器支承结构34。叶片40包括与可插入部分44一体形成的操纵部分42。在本实施方式