CN113974526A - 一种自动调光频闪的光源装置及内窥镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调光频闪的光源装置及内窥镜***，本方案包括通信单元、反馈单元、控制单元、驱动单元以及照明单元。通信单元将接收到的成像模组工作状态信号转换为第一控制信号；同时通信单元还将产生的亮度调节指令发送至亮度调节单元；控制单元接收第一控制信号后判断内窥镜成像模组曝光工作状态，产生全局快门传感器的曝光时序信号，同时产生亮度调节信号。驱动单元接收到控制单元控制信号，推动照明单元进行亮度调节、闪频工作。本方案确保光源在内窥镜成像模组在曝光无效区域内不进行产生亮度，通过控制照明单元工作时间产生匹配卷帘快门传感器图像数据采集最佳曝光时序的光源；本方案可有效提高光源亮度的同时降低光源温度。

Description

一种自动调光频闪的光源装置及内窥镜

技术领域

本发明涉及内窥镜技术，具体涉及内窥镜中的光源技术。

背景技术

现有的内窥镜照明***中均采用冷光源为内窥镜***提供照明。目前内窥镜照明光源主要以氙灯光源和LED光源为主。其氙灯光源照明亮度可以达到使用内窥镜照明效果，但往往寿命只有500小时，每五百小时要进行更换氙灯灯泡，造成了工作的繁琐及成本的增加。而LED寿命可达到一万小时以上，所以随着技术的不断发展，LED光源逐渐运用到了内窥镜照明***中。

内窥镜LED光源多为外部装置，通过光纤将光传输到镜体头端，为成像模组提供所需照明。其主要组成部分包括：电源模块、驱动模块、控制模块、照明芯片及照明光路。随着高清晰度内窥镜需求的增加，光源照明质量直接影响了该内窥镜***的成像效果，所以内窥镜***对配套光源的亮度需求也越来越高。

现有使用在内窥镜LED光源中的照明芯片多为大功率的芯片，其中照明芯片的功率决定了产热的大小，而光路的耦合决定了镜体头端的光效。同时当亮度过高时会造成镜体头端温度较高，轻则对病人带来不适，重则造成一起医疗事故，所以在提高照明亮度的同时又要考虑到镜体头端温度的影响。

现有的一些内窥镜LED光源亮度调节方式为了能够实现将照明芯片亮度达到恒定，采用在光路中添加挡光片的方式来调节亮度，通过电机带动挡光网转动实现光源输出亮度调节，但该调节方式相应慢，不能精细调节光通量，使得医生观察效果不佳。

公开号CN101505651的专利申请，其公开了一种内窥镜装置中LED光源的调光方案。该调光方案主要是针对多个照明单元，由相应的摄像单元获得的影像信号分别检测多个各照明单元的照明区域上的亮度，基于该检测结果对每个各照明单元进行调光，由此来增加摄像单元采集图像亮度的均匀性，并不能够实现将照明单元的高亮度调节；同时该方案也无法实现Rolling Shutter Sensor内窥镜多光谱图像采集。

如此现有内窥镜LED光源方案在实际应用过程中存在如此问题：

(1)现有技术选用大功率照明芯片受到温度的限制仍然无法将亮度提升到极致，影响了成像模组采集图像的质量，不能更加清晰的观察待观察区域病灶信息。

(2)现有针对内窥镜光源的调光技术使用电机控制挡光片调节无法满足快速精细调节光源亮度，影响医生观察病灶的感官。

发明内容

针对现有内窥镜光源所存在的问题，本发明的目的在于提供一种自动调光频闪的光源装置，该光源装置使用频闪方式将照明芯片功率提高到极限而为成像模组提供更高的亮度，同时照明芯片间断性工作能够更好的降低镜体头端温度；本发明还进一步提供采用该光源装置的内窥镜装置。

为了达到上述目的，本发明提供的自动调光频闪的光源装置，包括：通信单元、反馈单元、控制单元、驱动单元以及照明单元，

所述照明单元，用于产生一个或以上照明光谱；

所述反馈单元与通信单元、驱动单元以及照明单元数据连接，用于检测照明单元的工作状态以及整个光源装置的安全状态；

所述通信单元接收外部调节光源指令和/或成像模工作状态信号，同时监测反馈单元的信号状态，在反馈单元信号正常状态下，将接收到的成像模工作状态信号转换为第一控制信号发送到控制单元；同时所述通信单元还将亮度调节指令发送到控制单元；

所述控制单元对接收到的第一控制信号解析形成驱动单元中控制照明单元中照明芯片的闪烁频率的基准信号，并控制驱动单元将接收到的闪烁频率的基准转换为照明单元中照明芯片的闪频控制信号，所述闪频控制信号控制照明芯片工作的频率和成像模组状态信号进行同步；所述控制单元接收到亮度调节指令，对反馈单元实时检测到的照明单元当前亮度信号进行对比，并根据对比结果进行形成亮度调节信号给驱动单元；

所述驱动单元根据接收到的闪频控制信号确定成像模组曝光的有效区域和无效区域，控制照明单元中照明芯片的亮度在成像模组曝光无效区不进行工作，在无效区域内根据接收到的亮度调节信号改变工作模式。

进一步地，所述控制单元包括亮度调节单元和闪频控制单元；

所述亮度调节单元接收到亮度调节指令后，通过亮度对比分析处理形成目标亮度指令，其目标指令为控制单元产生驱动单元推动照明单元工作的亮度调节信号；

所述闪频控制单元可对接收到的第一控制信号解析形成驱动单元中控制照明单元中照明芯片的闪频控制信号，所述闪频控制信号控制照明单元中照明芯片工作的频率与成像模组工作状态信号进行同步的信号，在成像模组曝光无效区域内照明芯片不工作。

进一步地，所述亮度调节单元通过模拟量高精度线性调节电流的方式来形成对应的电流信号。

进一步地，所述亮度调节单元还获取照明单元中照明芯片工作时实际的亮度信息，并基于该实际的亮度信息进行照明芯片亮度自动校准。

进一步地，所述闪频控制单元可根据内窥镜成像模组工作状态进行调整闪频控制时间和频率；

所述闪频控制单元基于通信单元所形成的第一控制信号，进行解析得到成像模组完整曝光周期T，据此确定成像模组每帧曝光的开始信号和曝光时间；

所述闪频控制单元基于确定的成像模组每帧曝光的开始信号和曝光时间，确定成像模组在完整曝光周期T内的曝光有效时间区△t，以及对应的曝光无效区；

所述闪频控制单元在成像模组的曝光有效时间区△t内形成相应的基准信号，并根据成像模组的曝光有效时间区△t信息来产生基准信号的占空比；所述闪频控制单元将形成相应的基准信号，并传至驱动单元；

所述闪频控制单元在成像模组的曝光无效时间区内不形成相应的基准信号。

进一步地，所述通信单元包括图像处理器通信单元和成像模组同步单元；

所述图像处理器通信单元，用于与图像处理器进行通信，接收操作指令及反馈；

所述成像模组同步单元，用于将通内窥镜成像模组工作状态信号转换为第一控制信号。

进一步地，所述驱动单元根据所述闪频控制单元发送的闪频控制信号，在成像模组的曝光无效时间区内根据接收到的接收操作指令改变照明单元的工作模式。

进一步地，所述照明单元中的照明芯片之间可互为备用灯。

进一步地，所述光源装置可形成多种工作模式，每种工作模式由照明单元中一个或多个照明芯片同时或交替工作产生。

为了达到上述目的，本发明提供的内窥镜，所述内窥镜中采用上述的自动调光频闪的光源装置。

本发明提供的方案采用频闪控制方式将LED灯功率提高到极限而为成像模组提供更高的亮度；同时基于频闪控制，照明芯片进行间断性工作能够更好的降低镜体头端温度。

进一步地，本发明提供的方案具体使用模拟量高精度线性调节电流的方式达到高精度调节光源亮度。据此，在具体实施时，能够实现将光源调节分为4096个等级，在自动调光状态下能够更平滑的调节亮度，为诊治医生提供更佳的观察视野。

本方案确保光源在内窥镜成像模组在曝光无效区域内不进行产生亮度，通过控制照明单元工作时间产生匹配卷帘快门传感器(Rolling Shutter Sensor)图像数据采集最佳曝光时序的光源。同时本方案可有效提高光源亮度的同时降低光源温度。

本方案可适用全局快门传感器(Global Shutter Sensor)内窥镜和卷帘快门传感器(Rolling Shutter Sensor)内窥镜。

本光源装置可形成多种工作模式，以形成多种不同的光谱，可以实现至少有两种以上的光谱循环工作。这样针对成像模组每帧曝光，光源装置可提供不同的照明光谱。

每个工作模式对应的光谱可由照明单元中一个或多个照明芯片同一时刻工作或交替工作产生，实现使用不同的光谱让病灶无处可藏为。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中自动调光频闪的光源装置的原理图；

图2为本发明实例中控制单元的构成原理图；

图3为本发明实例中亮度调节单元的构成原理图；

图4为本发明实例中频闪LED工作时序示例图；

图5为本发明实例中进行高精度自动亮度调节的流程示例图；

图6为本发明实例中自动调光频闪的光源装置的工作流程图。

图7为本发明实例中Rolling Shutter Sensor工作图。

具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，其所示为本方案给出的自动调光频闪的光源装置的构成示例方案。

由图可知，本光源装置主要由通信单元1、控制单元2、驱动单元3、照明单元5，反馈单元4配合构成。

这里的通信单元1控制连控制单元2和反馈单元4；与此同时，控制单元2与驱动单元3进行数据连接；而驱动单元3驱动连接照明单元5，同时与反馈单元4进行数据连接；照明单元5同时与反馈单元4进行数据连接。

本通信单元1，可接收外部调节光源指令和成像模组工作状态信号，同时监测反馈单元4信号是否正常，若反馈单元4的信号正常，则将接收到的成像模组工作状态信号转换为第一控制信号发到控制单元2。

与此同时，本通信单元1还可根据接收到的调节光源指令直接形成相应的亮度调节指令，并将亮度调节指令发送到控制单元2。

这里的成像模组工作状态信号指的是内窥镜内成像模组曝光信号和行场同步信号。

本装置中的控制单元2对接收到的第一控制信号进行解析形成驱动单元3中控制照明单元5中LED灯闪烁频率的基准信号；与此配合的，驱动单元3则将接收到的闪烁频率的基准转换为照明单元5中LED灯的闪频控制信号，据此通过闪频控制信号控制照明单元5中相应LED灯工作的频率和成像模组工作信号进行同步。

对于，本装置中的控制单元2在接收到通信单元1的亮度调节指令后，对当前亮度信号进行对比，并根据对比结果形成对应的亮度调节信号，且发送给驱动单元3。这里的当前亮度信号为由反馈单元4实时监测到的亮度信号。

与之配合的，本装置中的驱动单元3接收到闪频控制信号或/和亮度调节信号后，将接收的信号转换为控制照明单元5中LED灯的电流信号，以驱动LED灯工作时间和工作功率。

具体的，本驱动单元3根据形成的闪频控制信号确定成像模组曝光有效区域和无效区域，由此来控制照明单元5中LED灯的亮度在同步有效区域保持不变，在无效区域内根据接收到的操作指令(如亮度调节)进行改变工作模式。

由此构成的自动调光频闪的光源装置，可以实现高精度自动调光，同时照明单元间断性工作可实现提高照明亮度、降低镜体头端温度的效果。

在应用时，本自动调光频闪的光源装置可适用Global Sensor内窥镜和RollingSensor内窥镜。

在一些具体实施方式中，本装置中的照明单元5由若干的照明芯片构成，具体的构成模式和结构，此处不加以限定，可根据实际需求而定。

作为举例，本装置中的照明单元5包含2颗及以上照明芯片，如LED灯。

在一些具体实施方式中，本装置中的驱动单元3，优选能够同时能够驱动至少三路，每路至少80W以上大功率LED灯，和10mA以上高精度调节LED灯电流，和线性调节LED灯电流。

在一些具体实施方式中，本驱动单元3中可采用TLD5190QU电源驱动芯片推动半桥电路，由此构成的驱动单元中，芯片TLD5190QU用于将控制电流命令转换为推动半桥电路的驱动信号；与此同时，芯片TLD5190QU还通过采集电流、采样电阻电压进行和控制电流命令对比，以进行动态调整。

在一些具体实施方式中，本装置中的反馈单元4，作为优选可用于检测LED灯的工作状态、整个照明装置的电路是否工作正常、照明装置中控制组件是否存在问题等。

进一步地，作为举例，本反馈单元4若检测到照明装置存在问题，则以声、光报警的方式体现出来，并将亮度降低到光源可承受范围内。

对于反馈单元4的具体构成可根据实际需求而定，此处不加以限定。

在一些具体实施方式中，本装置中的通信单元1，优选由图像处理器通信单元和成像模组同步单元配合构成。

其中，图像处理器通信单元，其用于和图像采集***进行通信，接收用户需要的操作指令及反馈；

成像模组同步单元，用于将处理器通信单元接收到的成像模组行场信号转换为相应的第一控制信号，使得LED在成像模组工作区域进行工作，由此来解决图像曝光抖动的问题。

在一些具体实施方式中，本装置中的控制单元2，优选由亮度调节单元6和闪频控制单元7配合构成(如图2所示)。

其中，亮度调节单元6接收到通信单元1的亮度调节指令，对反馈单元4实时检测到的当前亮度信号进行对比，并根据对比结果进行形成亮度调节信号给驱动单元3，为成像模组提供适当的亮度。

闪频控制单元7将LED灯的工作频率和接收到的第一控制信号进行同步，形成对应的闪频控制信号，该闪频控制信号可控制照明单元5中LED灯闪烁频率(即LED灯的工作频率)。如此能够实现确保LED灯在Rolling ShutterSensor曝光无效区域内不工作。

这里的有效区域和无效区域对应于成像模组曝光的有效区和无效区。本方案通过通信单元1将成像模组工作状态信号转换为第一控制信号，这样控制单元2中的闪频控制单元7由此即可计算出成像模组工作有效区和无效区的信号。如此闪频控制单元针对接收到的第一控制信号进行解析处理后产生控制驱动LED照明芯片的频闪信号(如图4所示)。

具体实现时，本闪频控制单元7针对通信单元1基于采集到的成像模组工作状态信号所转换形成的第一控制信号，进行解析形成对应的频闪工作时序，以实现LED频闪。如此的控制方案可适用于Rolling Sensor内窥镜。

参见图4，其所为根据成像模组工作状态信号，将该信号转换为LED频闪同步信号的示例图。

其中T为成像模组工作有效区域，同时配合相应的Sensor曝光时序，成像模组的完整曝光周期T内具有曝光有效时间区△t，与此同时△t之外均为曝光无效区，如时间区域△t1和时间区域△t2。

本方案通过通信单元1、闪频控制单元7以及亮度调节单元6之间的配合，实现控制照明单元5同步工作在成像模组曝光工作有效区域△t时间内，同时控制照明单元5在成像模组曝光工作无效区域的时间内进行调光，这里调光主要为照明单元5工作模式的调整。

具体的，基于照明单元5中LED灯自身工作的特性，本方案在照明单元5有效的工作时间△t(即同步于成像模组曝光工作有效区域△t)内，形成有亮度爬坡时间区域t3，以及亮度下坡时间区域t4。

如图4所示，照明单元5进入有效的工作时间△t内时，在t3区域，通过线性方式将照明单元5中的LED灯的亮度从零调整为预设亮度值，之后进入亮度保持，在t4区域时，通过线性方式将当前亮度降到零，之后进行休息状态，待下次t3到来重复之前工作。

作为举例，本方案在实现控制照明单元5中照明芯片的工作频率时，具体基于成像模组的曝光频率来控制照明单元5中照明芯片的工作频率。控制单元2通过解析接收到的第一控制信号产生推动驱动单元工作的闪烁频率基准信号，再由驱动单元基于相应的基准信号来驱动控制照明单元5中照明芯片工作。

具体的，控制单元2中的闪频控制单元7基于通信单元1所形成的第一控制信号，进行解析得到成像模组完整曝光周期T，据此确定成像模组每帧曝光的开始信号和曝光时间等。

在基础上，基于成像模组的自身属性确定，成像模组在完整曝光周期T内具有曝光有效时间区△t，以及对应的曝光无效区，如时间区域△t1和时间区域△t2等。

控制单元2中的闪频控制单元7进一步根据确定的成像模组的△t1和△t信息来产生基准信号频率的占空比，其中△t为占空比时间。这里的占空比指一个信号的高电平所占整个时间周期的百分比。

与此同时，控制单元2中的闪频控制单元7在成像模组的曝光有效时间区△t内形成相应的基准信号，并传至驱动单元3。驱动单元3在接收到基准信号后，根据基准信号在高电平时产生推动照明单元中照明芯片工作的电流信号，其中电流的大小由亮度调节单元根据反馈单元和通信单元所反馈的亮度值来实时产生调节电流大小的电压信号，由此实现控制照明单元5中照明芯片在成像模组曝光工作有效区域△t时间内工作。

控制单元2中的闪频控制单元7在成像模组的曝光在无效区域内将不产生用于控制驱动单元推动照明单元工作的基准信号(即基准信号为低电平)。这样当基准信号为低电平时，驱动单元3将不产生推动电流调节的信号，此时控制照明单元5中照明芯片在成像模组曝光工作无效区域时间内不工作，这样既可保证照明单元5中照明芯片在成像模组无效区内不工作。

进一步的，控制单元2中的闪频控制单元7在确定照明单元5中照明芯片的有效工作时间△t后，可据此进一步确定照明单元5中照明芯片有效工作时间△t的亮度爬坡时间t3以及亮度下坡时间t4。

这里的t3区域为驱动照明单元5中照明芯片从0到目标亮度的爬坡时间，t4区域为照明单元5中照明芯片目标亮度到0的下坡时间。

该时间t3、t4可根据在不影响成像模组曝光效果的前提下时间可适当增长，作为举例，t3和t4可均为△t的1/10时间。

作为举例，本光源装置方案应用在Rolling Sensor内窥镜中时，可配合RollingSensor实现Global Shutter曝光方式。

本光源装置应用于Rolling Sensor内窥镜时，则由控制单元中的闪频控制单元基于通信单元产生的第一控制信号确定成像模组每帧曝光的开始信号和曝光时间，并据此实现控制照明单元中照明芯片同步工作在内窥镜成像曝光有效区域△t时间内，同时控制照明单元在内窥镜成像曝光无效区域的时间内进行发送调光指令，并在内窥镜成像曝光有效区域△t时间进行执行。

如图7所示，其所示为Rolling Sensor曝光方式，其中，△t₁+△t+△t₂+△t₃为Sensor曝光时间。

由图可知，实现过程中，Rolling Sensor曝光时，行扫描过程中，每行比上一行延时一些时间，最后一行开始时间减第一行开始时间等于△t₁。

故而，在Rolling Sensor内窥镜中，基于Rolling Sensor来实现Global Shutter曝光方式，为了让每一行曝光均匀，本光源装置则在最后一行开始曝光时进行光源输出亮度，在第一行结束关闭亮度，即实现在△t时间内进行曝光。

具体实现时，本光源装置通过通信单元接收Rolling Sensor内窥镜中成像模组工作状态信号并进行处理，且传输给控制单元中分析处理后，得知RollingSensor曝光时第一行开始时间，以及对应的△t₁+△t+△t₂+△t₃时间周期；在此基础上，基于Rolling Sensor内窥镜中成像模组自身的参数特定，获取△t₁时间，该时间则为最后一行开始曝光时间；△t₁+△t表示第一行结束时间。据此具体的时间参数，控制实现在最后一行开始曝光时进行光源输出亮度，在第一行结束，则关闭亮度，即实现在△t时间内进行曝光。

在此基础上，采用本光源装置方案的Rolling Sensor内窥镜在进行特殊光处理时，比如：第一帧为红、第二帧为绿、第三帧为蓝，依次循环。若基于Rolling ShutterSensor工作时序特性，第一帧的结束会和第二针的开始时间有所重合，如图7中时间段△t₂即为重合时间，如果在△t₂内中进行曝光，这样则会造成成像色彩混乱。

为此，为保证每帧图像曝光均匀，则不能在Rolling Shutter Sensor两帧曝光的重复区域内进行△t₂曝光。同样的，如果在△t+△t₃的时间内进行曝光，则会出现图像上下亮度不均匀情况。

据此，该Rolling Sensor内窥镜中的光源装置通过控制在△t时间内进行曝光，则能够有效克服在△t₂时间内或△t+△t₃时间内曝光所带来的问题，继而实现保证每帧曝光均匀。

本光源装置方案在实际应用时，能够有效实现LED频闪，可以达到为成像模组提供多种照明方式，且可适用于为Rolling Shutter Sensor内窥镜和/或Global Sensor内窥镜，同时可降低光源温度，延长LED使用寿命。

在一些具体实施方式中，本装置中的亮度调节单元6优选根据接收到的信息通信单元的亮度调节指令，通过亮度对比分析处理，得出目标亮度指令，将目标指令转换为控制亮度到达值的电流信号，将指示该电流信号的亮度调节信号发送给驱动单元3。

具体的，本亮度调节单元6通过模拟量高精度线性调节电流的方式来形成对应的电流信号，由此保证自动调节亮度精度。

本亮度调节单元6通过模拟量高精度线性调节电流的方式调节电流大小，调节精度可根据控制电压决定。作为举例，调节电流公式如公式1所示：

其中，R_FB为电流采样电阻，该阻值在实际使用中保持固定，V_SET为模拟调节控制量，通过改变V_SET大小，即可实现调整LED等驱动电流。

本方案采用模拟量高精度线性调节电流的方式，实现由V_SET精度来确定调节电流I_OUT精度。

据此，本方案优选采用高精度DAC芯片来控制V_SET，从而可保证高精度快速自动调光。

进一步地，本方案为避免内窥镜观察病灶时因亮度自动调节产生图像抖动现象，由上可知，本方案通过对采集到的成像模组的行场同步信号进行解析，在LED工作在同步区域且成像模组工作在无效区域时进行调光，同时该调光的调节方式为线性调节，避免因电流过冲对LED芯片造成损伤。

由此，本方案基于上述的调节电流公式，形成如公式(2)的亮度调节公式：

Flux＝K·I_OUT (2)

K为调节系数，及调节亮度斜率；I_OUT精度为驱动LED工作亮度。

这里的K值采用如下公式计算：

其中，S为当前亮度值和预设亮度值的差值，T为用于调节时间，η为电流和光通量的关系系数。

据此方案，本方案中的亮度调节单元6在具体实施时可采用图3所示的构成方案。

即该亮度调节单元6由亮度线性调节子模块10、接收亮度调节信息子模块8、接收当前光源亮度信息子模块9之间配合构成。

其中，接收亮度调节信息子模块8，用于接收信息通信单元1发送的亮度调节指令，并将接收到的亮度调节指令通过亮度调节计算公式(即公式2)进行转变为控制电流信号。

接收当前光源亮度信息子模块9，用于通过模数的方式将采集到的亮度模拟信号转换为当前亮度数字信号。

亮度线性调节子模块10，该模块将接收当前光源亮度信息子模块9形成的当前亮度数字信号和接收亮度调节信息子模块8形成的控制电流信号同步进行对比，并计算出亮度调节空间量，通过设置光源亮度提升区域t3，在t3时间内将亮度从当前亮度均匀提升用户需要提升到的亮度；与之对应的，在光源亮度下降区域t4内，将光源亮度均匀下降到0。

据此形成的亮度调节单元6与闪频控制单元7和驱动单元3配合能够实现高精度的自动亮度调节。

作为举例，如图5所示，其所示为基于上述方案来实现亮度调节的一种示例过程。

由图5可知，这里给出的亮度调节过程如下：

步骤(1)，首先获取当前亮度下图像亮度值；

步骤(2)，判断当前亮度是否在预设范围内，如果不是转入步骤(3)，如果是转入步骤(6)；

步骤(3)，根据范围映射表选择亮度线性调节曲线K值，线性调整电流I，超出范围越多K值越大，亮度曲线越陡；超出范围越小K值越小，亮度调节曲线越缓慢；

步骤(4)，在处于t₃时间段时，根据上述公式(2)，对I值进行线性控制，在达到t₃时间结束前电流达到预设范围；

步骤(5)，判断调整后亮度是否在预设范围内，如果不是转入步骤(3)，如果是转入步骤(6)；

步骤(6)，保持亮度，直至结束。

作为进一步地改进方案，本亮度调节单元6可配合相应的感光模组来实现LED亮度自动校准。

作为举例，将感光模组放置LED侧面，不影响光路的地方，并能接受到LED一定光源，将感光模组信号转换为亮度信息。

在此基础上，本亮度调节单元6将该信号和控制端想要输出的亮度信息进行对比，调节自动校准电流以达到设置端LED灯亮度效果。如此不但解决了每个光源的差异性，而且提高了光通量控制的精准性。

以下举例说明一下本实例给出的自动调光频闪的光源装置的工作过程，整个过程如图6所示，包括如下步骤：

步骤(1)，获取成像模组工作状态信号，亮度控制指令和安全及亮度检测指令。

步骤(2)，将安全及亮度信号进行分析，判断设备软硬件是否安全，保证安全情况下检测亮度是否符合指令要求，如果不符合则发出亮度调整指令，直至将亮度调整到符合范围。

步骤(3)，将成像模组工作状态信号(如成像模组行、场同步信号)转换为LED灯工作同步时序，控制LED光源频闪频率。

步骤(4)，将亮度控制信号进行分析，判断该信号是固定亮度命令，还是自动调光命令。若为固定亮度，则输出控制LED驱动单元固定电流指令；若为自动调光命令，则根据实际情况实时产生线性调节控制电流指令。

步骤(5)，确定设备安全的情况下，获取LED灯工作同步信号和亮度控制指令，将同步信号作为驱动LED灯使能，当接收到亮度调节指令时，通过频闪方式进行高效的亮度调节。

基于上述的工作流程，这里进一步给出本实例中自动调光频闪的光源装置的运行方式。

本自动调光频闪的光源装置，通过通信单元1接收图像处理器调节光源指令和成像模组工作状态信号，同时监测反馈单元4信号是否正常。

信号正常则将成像模组工作状态信号转换为第一控制信号发到控制单元2中的闪频控制单元7，该单元对第一控制信号解析后作为照明芯片闪烁频率的基准。同时通信单元1将亮度调节指令发送到控制单元2中的亮度调节单元6，该单元接收到亮度调节信号和当前亮度信号对比后，进行发送快速线性亮度调节信号给驱动单元3。

通过此控制模式可以实现高精度自动调光，同时照明芯片间断性工作可实现提高照明亮度、降低镜体头端温度的效果。

另外，本自动调光频闪的光源装置在具体应用时，其照明单元椎间盘每个照明芯之间可互为备用灯，可进一步提高整个光源装置的可靠性和稳定性。

本光源装置可形成多种工作模式，以形成多种不同的光谱，可以实现至少有两种以上的光谱循环工作。这样针对成像模组每帧曝光，光源装置可提供不同的照明光谱。

每个工作模式对应的光谱可由照明单元中一个或多个照明芯片(如LED灯)同一时刻工作或交替工作产生，实现使用不同的光谱让病灶无处可藏为。

针对不同的工作模式，本光源装置可通过通信单元将模式信息传输到控制单元，控制单元产生驱动单元可同时推动两种不同光谱的照明芯片进行工作的基准信号。

具体的，驱动单元根据控制单元中的闪频控制单元发送的闪频控制信号，在成像模组的曝光无效区域内根据接收到的接收操作指令改变工作模式。

在成像模组的曝光无效区域即上述△t之外时间域中，在该范围内可接收通信单元所产生的模式切换信息，比如：白光切蓝光等模式变化。当控制单元接收到该命令后执行准备工作，从白光(照明芯片)状态更换为蓝光(照明芯片)状态，但不输出推动照明芯片工作的电流信号，直到下一帧曝光时间△t到达后产生推动蓝光(照明芯片)工作的电流信号。

由上可知，本实例方案通过将接收到成像模组行场同步信号作为照明芯片工作频率，控制照明芯片闪烁频率，将照明芯片的工作频率和成像模组工作状态信号进行同步，确保照明芯片亮度在成像模组无效区域内不进行工作。如此能够有效提高光源亮度的同时降低光源温度。本方案在具体应用时，光源亮度提高，性能稳定性更优越，整个装置可靠性更高，寿命更长。同时本方案在具体应用时，可适用Global Sensor内窥镜和Rolling Sensor内窥镜。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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。

Claims (10)

1.自动调光频闪的光源装置，其特征在于，包括：通信单元、反馈单元、控制单元、驱动单元以及照明单元；

所述照明单元，用于产生一个或以上照明光谱；

所述反馈单元与通信单元、驱动单元以及照明单元数据连接，用于检测照明单元的工作状态以及整个光源装置的安全状态；

所述通信单元接收外部调节光源指令和/或成像模组工作状态信号，同时监测反馈单元的信号状态，在反馈单元信号正常状态下，将接收到的成像模工作状态信号转换为第一控制信号发送到控制单元；同时所述通信单元还将亮度调节指令发送到控制单元；

所述控制单元对接收到的第一控制信号解析形成驱动单元中控制照明单元中照明芯片的闪烁频率的基准信号，并控制驱动单元将接收到的闪烁频率的基准信号转换为照明单元中照明芯片的闪频控制信号，所述闪频控制信号控制照明芯片工作的频率和成像模组状态信号进行同步；

所述控制单元接收到亮度调节指令，对反馈单元实时检测到的照明单元当前亮度信号进行对比，并根据对比结果进行形成亮度调节信号给驱动单元；

所述驱动单元根据接收到的闪频控制信号确定成像模组曝光的有效区域和无效区域，控制照明单元中照明芯片在成像模组曝光无效区不进行工作，在无效区域内根据接收到的亮度调节信号改变工作模式。

2.根据权利要求1所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述控制单元包括亮度调节单元和闪频控制单元；

所述亮度调节单元接收到亮度调节指令后，通过亮度对比分析处理形成目标亮度指令，其目标亮度指令为控制单元产生驱动单元推动照明单元工作的亮度调节信号；

所述闪频控制单元可对接收到的第一控制信号解析形成驱动单元中控制照明单元中照明芯片的闪频控制信号，所述闪频控制信号控制照明单元中照明芯片工作的频率与成像模组工作状态信号进行同步的信号。

3.根据权利要求2所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述亮度调节单元通过模拟量高精度线性调节电流的方式来形成对应的电流信号。

4.根据权利要求3所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述亮度调节单元还获取照明单元中照明芯片工作时实际的亮度信息，并基于该实际的亮度信息进行照明芯片亮度自动校准。

5.根据权利要求3所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述闪频控制单元可根据内窥镜成像模组工作状态进行调整闪频控制时间和频率；

所述闪频控制单元基于通信单元所形成的第一控制信号，进行解析得到成像模组完整曝光周期T，据此确定成像模组每帧曝光的开始信号和曝光时间；

所述闪频控制单元基于确定的成像模组每帧曝光的开始信号和曝光时间，确定成像模组在完整曝光周期T内的曝光有效时间区△t，以及对应的曝光无效区；

所述闪频控制单元在成像模组的曝光有效时间区△t内形成相应的基准信号，并根据成像模组的曝光有效时间区△t信息来产生基准信号的占空比；所述闪频控制单元将形成相应的基准信号，并传至驱动单元；

所述闪频控制单元在成像模组的曝光无效时间区内不形成相应的基准信号。

6.根据权利要求1所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述通信单元包括图像处理器通信单元和成像模组同步单元；

所述图像处理器通信单元，用于与图像处理器进行通信，接收操作指令及反馈；

所述成像模组同步单元，用于将通内窥镜成像模组工作状态信号转换为第一控制信号。

7.根据权利要求3所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述驱动单元根据所述闪频控制单元发送的闪频控制信号，在成像模组的曝光无效时间区内根据接收到的接收操作指令改变照明单元的工作模式。

8.根据权利要求1所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述照明单元中的照明芯片之间可互为备用灯。

9.根据权利要求1所述的自动调光频闪的光源装置，其特征在于，所述光源装置可形成多种工作模式，每种工作模式由照明单元中一个或多个照明芯片同时或交替工作产生。

10.内窥镜***，其特征在于，所述内窥镜中采用权利要求1-9中任一项所述的自动调光频闪的光源装置。

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