一种荧光摄像系统的制作方法

1.本发明涉及的是医疗技术领域，具体涉及一种荧光摄像系统。


背景技术：

2.在近年的医疗中，使用荧光摄像系统的诊断等广泛的进行，荧光摄像系统是一种图像处理系统和激发激光的整合系统，包括设有摄像头和光源的手柄、荧光摄像主机和显示器，其中，荧光摄像主机用来处理摄像头采集的图像信息和提供手柄光源驱动供电，手柄用来采集图像和触发激光、显示器用来显示荧光摄像主机处理后的图像信息。
3.一般情况，荧光摄像主机只提供图像处理功能，而手柄提供图像采集和激光驱动及触发。但手柄为操作人员频繁活动加以体积较小，众多功能会导致电磁兼容问题和发热问题非常严重。
4.根据人体不同组织激光触发不同，手柄激光驱动、触发、控制均有差异，导致单台主机只能兼容一到两类手柄且不能进行迭代升级，极大浪费生产成本。
5.综上所述，本发明设计了一种荧光摄像系统。


技术实现要素：

6.针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种荧光摄像系统，对系统中多种激光源驱动和控制提出了整合设计，并为向上迭代兼容升级提供完整整合方式。另外也对系统中各辐射源、发热源、敏感设备和仪器风险管理针对性的进行处理，极大提高系统的电磁兼容稳定性、发热及散热稳定性、防火性等风险管理能力。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种荧光摄像系统，包括滤波器、开关电源、中央处理器、视频输出板、摄像头、显示器、光源驱动板、微处理器、恒流板和激光芯片，220v电源输入端连接至滤波器，滤波器通过开关电源分别与中央处理器、视频输出板、光源驱动板和恒流板相连，中央处理器分别与视频输出板、摄像头相连，视频输出板与显示器相连，光源驱动板分别与微处理器、恒流板相连，恒流板与激光芯片相连。
8.作为优选，所述的荧光摄像系统还包括荧光摄像主机，所述荧光摄像主机包括设置在机壳内的驱动组件、微处理器、中央处理器组件、开关电源、视频输出组件、风扇、铁氧磁环模块和滤波器，机壳一侧面板上设置有开关usb口、键盘usb口、usb读取口和视频输入接口。
9.作为优选，所述的机壳包括机架、外壳和散热孔，机架内插接有外壳，机架、外壳上均设置有散热孔，所述的散热孔的孔间距为机架和外壳缝隙的两倍，散热孔内侧设置有风扇。
10.作为优选，所述的驱动组件包括驱动板、恒流板、导热柔性材料和导热半导体，驱动板上插接有多个恒流板，恒流板上设置有导热柔性材料，导热柔性材料外侧设置有导热半导体，所述的恒流板竖直设置；驱动板为接入保护接地的功率地。该线路流经大电流，接入功率低可保证地线零电平的稳定。
11.作为优选，所述的微处理器为浮地，微处理器其作用为控制恒流板、识别外部摄像头组件按键信号、为外部摄像头组件的led指示灯供电；微处理器供电端口处串联第一磁珠l1、第二磁珠l2，防止微处理器中高频时钟信号空间耦合或传导接入微处理器和驱动组件之间浮地供电导线，产生差模辐射；防止向外部辐射耦合接入微处理器和驱动组件之间浮地供电导线，通过传导接入微处理器。
12.作为优选，所述的驱动板上设置有隔离调压供电电路，隔离调压供电电路的第一电容c1、差模滤波电感ldm1、第二电容c2等效为3阶π型低通滤波器，用于去除前端驱动板201上携带的因大电流而产生的共模辐射电流和纹波，以此达到稳定直流的目的。后端微处理器信号地dgnd和功率地gnd之间跨接安规电容cy1，用于吸收电磁兼容测试时抗扰度测试时高压干扰；dc-dc隔离调压芯片u1等效为交流逆变器、变压器和滤波整流器的整合。
13.作为优选，所述的微处理器采用带有按键扫描接口的led驱动控制专用芯片u2，led驱动控制专用芯片u2有两个串行接口clk和dat，clk为数据时钟输入接口，dat为数据的输入输出接口；dat为输入模式时，通过数据传输接口把按键扫描的数据传给微处理器；经过微处理器软件的处理按键的扫描；dat为输入模式时，微处理器发送数据给led驱动芯片实现led驱动控制。
14.作为优选，所述的中央处理器组件和视频输出组件共同实现荧光摄像系统主机中视频处理和传输的功能。摄像头上电后，将采集到的图像信号传输到中央处理器中，视频输出板接收到中央处理器传来的处理好的视频信号，将其转换成显示器所需要的视频格式。
15.作为优选，所述的中央处理器组件包括中央处理器、中央处理器屏蔽散热壳、导热柔性材料、中央处理器散热块、螺柱，中央处理器通过螺柱与中央处理器屏蔽散热壳固定，中央处理器屏蔽散热壳上依次设置有导热柔性材料、中央处理器散热块；中央处理器工作产生热量，经中央处理器屏蔽散热壳和导热柔性材料传递进入中央处理器散热块。
16.作为优选，所述的视频输出组件包括视频输出板、视频输出板屏蔽散热壳、导热柔性材料和视频输出板散热块，视频输出板上依次设置有视频输出板屏蔽散热壳、导热柔性材料和视频输出板散热块；视频输出板工作产生热量，经视频输出板屏蔽散热壳和导热柔性材料传递进入视频输出板散热块；热量由设计的风道向外散热，防止视频输出板因热量过高导致芯片降频，以此保证视频输出板的稳定性。
17.作为优选，所述的中央处理器和视频输出板供电为保护接地，供电接口处设置有接口滤波电路，接口滤波电路采用5阶lc滤波器l3，5阶lc滤波器l3的b口和psg口与开关电源连接，cb口和cg口输出向中央处理器401和视频输出板601供电；所述的5阶lc滤波器l3的等效电路中第七电感l7、第八电感l8、第四电容c4等效组成共模滤波器，第九电感l9和第五电容c5组成lc低通滤波器，共同组成五阶低通滤波器。
18.作为优选，所述的中央处理器和视频输出板中视频信号线传输中，在图像输出板接口处信号传入共模滤波器u3。串联电感目的是防止双向的高频干扰，共模滤波器目的是滤除视频信号频率以外的cpu高频时钟信号，避免外部屏幕和屏幕数据线(dvi、hdmi)成为天线。esd保护器的目保护电磁兼容中的静电测试不黑屏闪屏，有效向大地滤波泄放。
19.作为优选，所述的铁氧磁环模块包括铁氧体磁环、导电柔性材料和铁氧体磁环固定件，导电柔性材料设置在铁氧体磁环和铁氧体磁环固定件之间，填补两者之间会存在的缝隙。
20.本发明的有益效果：本发明对系统中多种激光源驱动和控制提出了整合设计，并为向上迭代兼容升级提供完整整合方式。另外也对系统中各辐射源、发热源、敏感设备和风险管理针对性的进行处理，极大提高系统的电磁兼容稳定性、发热及散热稳定性、防火性等风险管理能力。
附图说明
21.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
22.图1为本发明的结构框架图；
23.图2为本发明的荧光摄像主机结构示意图；
24.图3为图2的侧视图；
25.图4为本发明的机壳分解结构示意图；
26.图5为本发明的散热孔布局示意图；
27.图6为本发明的散热风道示意图；
28.图7为本发明的驱动组件结构示意图；
29.图8为本发明的隔离调压供电电路示意图；
30.图9为本发明的微处理器的示意图；
31.图10为本发明的部分电路原理图；
32.图11为本发明的微处理器的控制电路图；
33.图12为本发明的中中央处理器组件的结构示意图；
34.图13为本发明的视频输出组件的结构示意图；
35.图14为本发明的接口滤波电路图；
36.图15为本发明的图14的等效电路图；
37.图16为本发明的中央处理器和视频输出板中视频信号线传输电路图；
38.图17为本发明的铁氧高磁导率布线组件的结构示意图；
39.图18为本发明的电路布线图(图中a为保护接地线，b为市电网络线，c为12v工作电压线——接地，d为5v工作电压线——浮地隔离，e为恒流供电线，f为微处理器信号线，g为高频视频信号线，h为外部输入信号线)。
具体实施方式
40.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
41.参照图1-图18，本具体实施方式采用以下技术方案：一种荧光摄像系统，包括滤波器、开关电源、中央处理器、视频输出板、摄像头、显示器、光源驱动板、微处理器、恒流板和激光芯片，220v电源输入端连接至滤波器，滤波器通过开关电源分别与中央处理器、视频输出板、光源驱动板和恒流板相连，中央处理器分别与视频输出板、摄像头相连，视频输出板与显示器相连，光源驱动板分别与微处理器、恒流板相连，恒流板与激光芯片相连。
42.所述的荧光摄像系统还包括荧光摄像主机，所述荧光摄像主机包括设置在机壳1内的驱动组件2、微处理器3、中央处理器组件4、开关电源5、视频输出组件6、风扇7、铁氧磁环模块8和滤波器9，机壳1一侧面板上设置有开关usb口10、键盘usb口11、usb读取口12和视
频输入接口13。
43.所述的机壳1包括机架101、外壳102和散热孔103，机架101内插接有外壳102，机架101、外壳102上均设置有散热孔103，所述的散热孔103的孔间距为机架101和外壳102缝隙的两倍，散热孔103内侧设置有风扇7。散热孔103尺寸符合2023实行新版强制安全标准gb9706.1要求，且散热孔103孔间距符合机架101和外壳102缝隙的两倍的风险管理要求。其目的为防止人员手指或异物侵入主机，导致仪器损坏和人员安全风险，并提高仪器防火等级，以保证医疗仪器的稳定性。散热孔设计时根据不同辐射频率和波长在水平方向和竖直方向上强度不同，在内外层孔位排布上也做出针对调整。以保证符合电磁兼容中辐射发射和辐射抗干扰强度上均得到提升，从而提高仪器稳定性，也保护其他仪器免受干扰。
44.其中外壳在依据新版强制安全规范会导致仪器散热效果降低，以保证系统热稳定性的要求。对机架101上风扇7的排布位置，和各模块位置、方向、体积、材料都进行全面改进。以得到良好的散热风道，风道经过仪器主要发热源和热敏感模块，在保证仪器热稳定性的基础上不增加噪音分贝。
45.所述的驱动组件2包括驱动板201、恒流板202、导热柔性材料203和导热半导体204，驱动板201上插接有多个恒流板202，恒流板202上设置有导热柔性材料203，导热柔性材料203外侧设置有导热半导体204，所述的恒流板202竖直设置；驱动板201为接入保护接地的功率地。该线路流经大电流，接入功率低可保证地线零电平的稳定。其中驱动板201，也承担后端微处理器供电功能。由于驱动板201和微处理器3的功率不同，设计时将两者接地方式做出不同的处理方式。
46.其中恒流板202主要发热源，产生热量由导热柔性材料203传导至导热半导体204受热面，导热半导体204工作将热量单向传导至另一面。风道设计时让风道经过导热半导体204将热量带走。且每个恒流板202为竖直放置，散热能力充分，电转换效率不降低，以此来保证恒流板的热稳定性。
47.其中恒流板202是以插接的方式接入驱动板201。以标准化、模块化的角度进行技术设计，以此完成多种手柄的兼容性设计和迭代。可根据手柄中激光光源的功率，增减任意数量的标准恒流板202，极大的缩减研发成本和生产成本。
48.所述的微处理器3为浮地，微处理器3其作用为控制恒流板202、识别外部摄像头组件按键信号、为外部摄像头组件的led指示灯供电；以上需求均为小电流信号，易受到干扰，做为浮地以保证该部分稳定。微处理器3供电端口处串联第一磁珠l1、第二磁珠l2，防止微处理器中高频时钟信号空间耦合或传导接入微处理器3和驱动组件2之间浮地供电导线，产生差模辐射；防止向外部辐射耦合接入微处理器3和驱动组件2之间浮地供电导线，通过传导接入微处理器。
49.所述的驱动板201上设置有隔离调压供电电路，隔离调压供电电路的第一电容c1、差模滤波电感ldm1、第二电容c2等效为3阶π型低通滤波器，用于去除前端驱动板201上携带的因大电流而产生的共模辐射电流和纹波，以此达到稳定直流的目的。后端微处理器信号地dgnd和功率地gnd之间跨接安规电容cy1，用于吸收电磁兼容测试时抗扰度测试时高压干扰；dc-dc隔离调压芯片u1等效为交流逆变器、变压器和滤波整流器的整合，以此实现为微处理器提供稳定且持续的供电。
50.微处理器3，具有时钟信号提供、数据传输、按键信号接收，led驱动信号发送、恒流
模块继电器通断控制、pwm波形控制等功能。因为手柄传输线信号数量有限，为了以最少导线数量，极高的电磁兼容稳定性来实现功能，对微处理器上做了针对性设计。
51.所述的微处理器3采用带有按键扫描接口的led驱动控制专用芯片u2，led驱动控制专用芯片u2有两个串行接口clk和dat，clk为数据时钟输入接口，dat为数据的输入输出接口；dat为输入模式时，通过数据传输接口把按键扫描的数据传给微处理器；经过微处理器软件的处理按键的扫描；dat为输入模式时，微处理器发送数据给led驱动芯片实现led驱动控制。
52.驱动led驱动控制专用芯片u2后，将多根且数量固定的易受干扰的模拟信号线，减少到仅有两根且可扩展兼容的数字信号线。在数字信号线上串联共模滤波器，以此保证传输信号稳定性。
53.其中通过微处理器3的dat端对手柄进行识别，再通过pb端控制继电器，来实现不同激光芯片所需恒流板202的数量和类别的适配。通过改变恒流板即可实现各种手柄的兼容性和迭代升级的技术性问题。pb端控制继电器数量及类别，en端控制恒流板输出电流大小，以此调节激光发射器光功率。
54.所述的中央处理器组件4和视频输出组件6共同实现荧光摄像系统主机中视频处理和传输的功能。摄像头上电后，将采集到的图像信号传输到中央处理器中，视频输出板接收到中央处理器传来的处理好的视频信号，将其转换成显示器所需要的视频格式。
55.所述的中央处理器组件4包括中央处理器401、中央处理器屏蔽散热壳402、导热柔性材料203、中央处理器散热块403、螺柱404，中央处理器401通过螺柱404与中央处理器屏蔽散热壳402固定，中央处理器屏蔽散热壳402上依次设置有导热柔性材料203、中央处理器散热块403；中央处理器401工作产生热量，经中央处理器屏蔽散热壳402和导热柔性材料203传递进入中央处理器散热块403。热量由设计的作用风道向外散热，防止中央处理器401因热量过高导致芯片降频，以此保证中央处理器401热稳定性。
56.其中中央处理器401在工作时会产生高频时钟频率和高频视频信号频率，在竖直方向会产生电磁波干扰发射，会导致整机系统的电磁兼容能力下降。使用中央处理器屏蔽散热壳402将竖直方向电磁波干扰发射进行屏蔽吸收，通过螺柱404泄放进入机架101的保护接地，以此保证传输信号稳定性和电磁兼容性。
57.所述的视频输出组件6包括视频输出板601、视频输出板屏蔽散热壳602、导热柔性材料203和视频输出板散热块603，视频输出板601上依次设置有视频输出板屏蔽散热壳602、导热柔性材料203和视频输出板散热块603；视频输出板601工作产生热量，经视频输出板屏蔽散热壳602和导热柔性材料203传递进入视频输出板散热块603；热量由设计的风道向外散热，防止视频输出板601因热量过高导致芯片降频，以此保证视频输出板601的稳定性。
58.其中频输出板601在工作时会产生高频时钟频率和高频视频信号频率，在竖直方向会产生电磁波干扰发射，导致整机系统的电磁兼容能力下降。使用视频输出板散热块603将竖直方向电磁波干扰发射进行屏蔽吸收，泄放进入机架101的保护接地，以此保证传输信号的稳定性和电磁兼容性。
59.所述的中央处理器401和视频输出板601供电为保护接地，供电接口处设置有接口滤波电路，防止驱动板大电流的辐射传导进入视频信号。接口滤波电路采用5阶lc滤波器
l3，5阶lc滤波器l3的b口和psg口与开关电源5连接，cb口和cg口输出向中央处理器401和视频输出板601供电；所述的5阶lc滤波器l3的等效电路中第七电感l7、第八电感l8、第四电容c4等效组成共模滤波器，第九电感l9和第五电容c5组成lc低通滤波器，共同组成五阶低通滤波器。减少直流中纹波强度，减弱因空间干扰耦合进入供电线的辐射干扰。同时避免中央处理器401和视频输出板601中高频时钟信号和emi辐射传导进入其他模块，或进入市电网络。
60.驱动板201的功率地和中央处理器401、视频输出板601的地虽然都接在机壳上属于保护接地(共地)，但因为机壳是大面积导电材料，依据趋肤效应机壳的泄放辐射能力较强，以此保证两个不同共地的零电位的稳定。
61.所述的中央处理器401和视频输出板601中视频信号线传输中，在图像输出板接口处信号传入共模滤波器u3。串联电感目的是防止双向的高频干扰，共模滤波器目的是滤除视频信号频率以外的cpu高频时钟信号，避免外部屏幕和屏幕数据线(dvi、hdmi)成为天线。esd保护器的目保护电磁兼容中的静电测试不黑屏闪屏，有效向大地滤波泄放。
62.所述的铁氧磁环模块8包括铁氧体磁环801、导电柔性材料802和铁氧体磁环固定件803，导电柔性材料802设置在铁氧体磁环801和铁氧体磁环固定件803之间，填补两者之间会存在的缝隙。铁氧体磁环801中穿过市电网络和整机工作电压线路，防止外部高频干扰传导进入主机，防止主机内部高频时钟信号频率和高频数据信号频率传导进入市电网络。
63.铁氧体磁环固定件803、导电柔性材料802共同组成铁氧体磁环801固定，且因为使用导电性能良好的材料，可以提升屏蔽吸收效率。
64.铁氧体磁环801内部流过电流，而铁氧体磁环固定件803为零电平，会因为缝隙而形成单极子天线，向外传播高频辐射导致系统稳定性下降。导电柔性材料802位于铁氧体磁环801和铁氧体磁环固定件803之间，填补两者之间会存在的缝隙。
65.本具体实施方式的市电网络220v电压高压线避开机箱内部其他走线，防止高压电路共模干扰辐射。同时将线长缩短，防止因为过长而导致形成环路天线，产生辐射发射；保护接地线穿过铁氧磁环，短且直的接入机箱底板，因为趋肤效应，相机内部模块产生的高频辐射、高压辐射都经过极低阻抗泄放进入大地。这对高频信号中电磁兼容的宽频辐射有极强减弱作用，保证整机保护接地的稳定性和可靠性；直流供电部分和高频数据信号不相交，保证高频和低频互不影响，提高电磁兼容稳定性；网络的高压220v和整机工作电压12v分离，可防止主机的时钟信号或数据信号通过传递或者空间耦合方式进入市电网络，防止市电网络干扰进入主机控制和供电部分；将12v工作电压线和5v工作电压线隔离且远离，以保证微处理器的稳定运行和对外部光源的控制精度。
66.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。