一种内窥镜及其照明系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种内窥镜及其照明系统。


背景技术：

2.内窥镜是医生在消化道检测、治疗手术时常用到的器械，其包括操作部、插入部和导光部。导光部通过导光软管与操作部连接。插入部包括插入管、弯曲部和头端部。其中，头端部集照明、传像、水气输送、钳道器械操纵等功能于一体。
3.在内窥镜头端布局中，照明窗口与物镜窗口之间通常具有一定的位移差，呈非对称分布。光源发射的照明光线经照明出口射出后在近景处以物镜光轴为中心的区域范围内照明均匀性不良、甚至远景处的照明均匀性也较差。
4.综上所述，如何有效地解决内窥镜照明均匀性较差等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种内窥镜及其照明系统，该内窥镜的照明系统的结构设计可以有效地解决内窥镜照明均匀性较差的问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种内窥镜的照明系统，包括光源、照明镜头和物镜，所述照明镜头的光轴距离所述物镜的光轴具有第一偏差；所述光源设置在所述照明镜头所在的通道内，用于发射照明光线；所述光源的光轴距离所述照明镜头的光轴具有第二偏差，以使照明光线向所述物镜的光轴偏移。
8.优选的，上述内窥镜的照明系统中，内窥镜所需的照明范围大于所述照明镜头的焦距，所述照明镜头为凸透镜时，所述光源的光轴相对所述照明镜头的光轴的偏移方向和所述物镜的光轴相对所述照明镜头的光轴的偏移方向相反；所述照明镜头为凹透镜时，所述光源的光轴相对所述照明镜头的光轴的偏移方向和所述物镜的光轴相对所述照明镜头的光轴的偏移方向相同。
9.优选的，上述内窥镜的照明系统中，所述第二偏差满足如下公式：
[0010][0011]
式中，h为第二偏差，δ为所述第一偏差，f
′
为所述照明镜头的焦距，d 为内窥镜所需的照明范围。
[0012]
优选的，上述内窥镜的照明系统中，包括多个所述光源，与各所述光源对应的分别设置有所述照明镜头，至少一个所述照明镜头相对其他照明镜头关于所述物镜呈非对称分布，且非对称分布的所述照明镜头的光轴距离所述物镜的光轴具有所述第一偏差，对应的所述光源的光轴距离所述照明镜头的光轴具有所述第二偏差。
[0013]
优选的，上述内窥镜的照明系统中，关于所述物镜呈对称分布的各所述照明镜头
与对应的所述光源同轴设置。
[0014]
优选的，上述内窥镜的照明系统中，包括关于所述物镜在x方向上对称分布的至少两个所述照明镜头，且两个所述照明镜头的光轴在y方向上分别具有所述第一偏差，两个所述照明镜头的光轴与对应的所述光源的光轴在y方向上分别具有所述第二偏差。
[0015]
优选的，上述内窥镜的照明系统中，各所述照明镜头关于所述物镜在y 方向上的所述第一偏差相同，各所述光源的光轴距离所述照明镜头的光轴在y方向上的所述第二偏差相同。
[0016]
优选的，上述内窥镜的照明系统中，所述光源为光纤。
[0017]
优选的，上述内窥镜的照明系统中，所述光源可活动的安装于所述内窥镜，以调整到所述照明镜头的光轴的距离。
[0018]
本实用新型提供的内窥镜的照明系统包括光源、照明镜头和物镜。其中，照明镜头的光轴距离物镜的光轴具有第一偏差；光源的光轴距离照明镜头的光轴具有第二偏差，以使照明光线向物镜的光轴偏移。
[0019]
应用本实用新型提供的内窥镜的照明系统，照明镜头的光轴距离物镜的光轴具有第一偏差，光源的光轴距离照明镜头的光轴具有第二偏差，则光源的照明光线经照明镜头的作用后，会产生偏移，且通过第二偏差相对第一偏差方向的设置及第二偏差的偏移量大小控制，照明光线向物镜的光轴方向偏移并能够在有效景深范围内形成较为均匀的照明。综上，本技术提供的照明系统，提升了近景处以物镜光轴为中心的区域范围内的照明均匀性，进而获得全景深范围内较为均匀的光照，提高内窥镜诊断中的诊断准确性与效率。
[0020]
本实用新型还提供了一种内窥镜，该内窥镜包括上述任一种照明系统。由于上述的照明系统具有上述技术效果，具有该照明系统的内窥镜也应具有相应的技术效果。
附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1为本实用新型一个具体实施例的照明系统的各光轴分布示意图；
[0023]
图2为第二偏差计算原理示意图；
[0024]
图3为内窥镜头端布局示意图；
[0025]
图4为照明范围、成像范围及相应照度分布示意图。
[0026]
附图中标记如下：
[0027]
钳道口01，物镜窗口02，照明窗口03，照明范围a，成像范围b；
[0028]
光源1，光源1的光轴11，物镜2，物镜2的光轴21，照明镜头3，照明镜头3的光轴31。
具体实施方式
[0029]
本实用新型实施例公开了一种内窥镜及其照明系统，以获得全景深范围内较为均匀的光照。
[0030]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
请参阅图1，图1为本实用新型一个具体实施例的照明系统的各光轴分布示意图。
[0032]
在一个具体实施例中，本实用新型提供的内窥镜的照明系统包括光源 1、照明镜头3和物镜2。
[0033]
其中，光源设置在照明镜头3所在的通道内，用于发射照明光线。照明镜头3的光轴31距离物镜2的光轴21具有第一偏差。光源1的光轴11距离照明镜头3的光轴31具有第二偏差，以使照明光线向物镜2的光轴21偏移。其中，第一偏差可以为光轴31在第一方向上距离光轴21的偏差，第二偏差可以为光轴11在第二方向上距离光轴31的偏差。第一方向和第二方向可以一致，例如，均为与内窥镜镜体的长轴垂直的某个方向。也就是对于照明镜头3的光轴31和物镜2的光轴21不同心的情况下，将光源1的光轴11与照明镜头3的光轴31也采用错位设置，即第二偏差，具体错位的方向及距离可根据照明镜头3的焦距、第一偏差的方向和大小、有效景深范围等进行相应设置，从而光源1射出的照明光线经照明镜头3的折射作用射出后，在物镜2光轴为中心的范围内形成较为均匀的照明。
[0034]
应用本实用新型提供的内窥镜的照明系统，照明镜头3的光轴31距离物镜2的光轴21具有第一偏差，光源1的光轴11距离照明镜头3的光轴31具有第二偏差，则光源1的照明光线经照明镜头3的作用后，会产生偏移，且通过第二偏差相对第一偏差方向的设置及第二偏差的偏移量大小控制，照明光线向物镜2的光轴21方向偏移并能够在有效景深范围内形成较为均匀的照明。综上，本技术提供的照明系统，提升了近景处以物镜2光轴为中心的区域范围内的照明均匀性，进而获得全景深范围内较为均匀的光照，提高内窥镜诊断中的诊断准确性与效率。
[0035]
具体的，内窥镜所需的照明范围大于照明镜头3的焦距，照明镜头3 为凸透镜时，光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31的偏移方向和物镜2的光轴21相对照明镜头3的光轴31的偏移方向相反；照明镜头3为凹透镜时，光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31的偏移方向和物镜2 的光轴21相对照明镜头3的光轴31的偏移方向相同。内窥镜所需的照明范围，根据有效景深范围相应确定，在其大于照明镜头3焦距的情况下，则根据照明镜头3的不同，相应光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31 的偏移方向与物镜2的光轴21相对照明镜头3的光轴31的偏移方向的对应关系不同，在照明镜头3为凸透镜时，二者采用反向设置，即若光源1 的光轴11位于照明镜头3的光轴31的上方，则物镜2的光轴21位于照明镜头3的光轴31的下方；在照明镜头3为凹透镜时，二者采用同向设置，即若光源1的光轴11位于照明镜头3的光轴31的上方，则物镜2的光轴 21也位于照明镜头3的光轴31的上方。由于凸透镜与凹透镜的焦距不同，采用上述设置能够更好地将照明光线向物镜2的光轴21方向偏移。
[0036]
具体的，第二偏差由第一偏差、照明镜头3的焦距及内窥镜所需的照明范围确定。即根据第一偏差的大小及方向、照明镜头3的焦距及内窥镜所需的照明范围，确定第二偏差的大小及方向。例如采用实验的方式确定第二偏差的大小及方向，或者也可以通过建立第二偏差与第一偏差、照明镜头3的焦距及内窥镜所需的照明范围的对应关系，如函数关系来确定具体情况下第二偏差的大小及方向。
[0037]
为了精确地确定光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31的偏移方向和偏移量，则
第二偏差按如下公式计算：
[0038][0039]
式中，h为第二偏差，δ为第一偏差，f
′
为照明镜头3的焦距，d为内窥镜所需的照明范围。具体的，通过建立直角坐标系，确定各参数的相对位置大小及表征相对位置方向的正负关系。在一个实施例中，请参阅图2，以物镜2光轴位于物镜2表面上的点为圆心，以照明镜头3的光轴31相对物镜2光轴的方向为y向正方向，内窥镜所需的照明范围的方向为x向正方向建立坐标系，则根据第一偏差及照明镜头3的焦距、内窥镜所需的照明范围即可计算获得第二偏差。计算获得的h为正值时，光源1的光轴11 相对照明镜头3的光轴31向远离物镜2的光轴21的方向偏移，即在安装内窥镜头端时将光源1往远离物镜窗口的方向移动对应的距离；计算获得的h为负值时，光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31向靠近物镜2 的光轴21的方向偏移，即在安装内窥镜头端时将光源1往靠近物镜窗口的方向偏移对应的距离。若计算获得的h＝0，则光源1的光轴11与照明镜头 3的光轴31同心设置。根据需要，直角坐标系的建立也可以通过其他位置作为原点，并相应的确定x方向和y方向的正方向。
[0040]
以支气管内窥镜为例，请参阅图1，最需要均匀照明的照明范围为50mm 即d＝50mm，照明镜头3焦距为-0.808mm即f
′
＝-0.808mm，物镜2的光轴距离照明镜头3的光轴31偏差1.45mm即δ＝1.45mm，通过上述公式计算获得光源1应与照明镜头3偏移距离h＝-0.023mm，即光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31向靠近物镜2光轴的方向偏移0.023mm。图1中，则为光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31向下偏移0.023mm。
[0041]
在物镜2前方d＝50mm处，用照度计测量90％视场带任选四个正交方位的照度值，照度计平面应与测量位置点的所选视场切面重合，偏移前后照明不均匀性结果如下表。
[0042]
表1 光源相对照明镜头偏移前后照度对比
[0043][0044][0045]
可见，通过光源1的光轴11相对照明镜头3的光轴31向靠近物镜2 光轴的方向偏移0.023mm，照明均匀性提高了6.59％(由yy1028-2008(中华人民共和国医药行业标准中的《纤维上消化道内窥镜》)第5.3.5.1节中提供的方法进行模拟和计算，值越小，均匀性越好)。
[0046]
在上述各实施例中，包括多个光源1，与各光源1对应的分别设置有照明镜头3，至少一个照明镜头3相对其他照明镜头3关于物镜2呈非对称分布，且非对称分布的照明镜头3的光轴31距离物镜2的光轴21具有第一偏差，对应的光源1的光轴11距离照明镜头3的光轴
31具有第二偏差。也就是在设置多个光源1的情况下，若多个光源1对应的照明镜头3分别关于物镜2呈对称分布，则多个光源1可以与对应的照明镜头3同心设置，多个光源1共同配合也能够形成较为均匀的照明。当然，根据需要也可以将对称分布的各照明镜头3根据其单独相对于物镜的偏差作为第一偏差，并相应的设置光源1的第二偏差。在多个光源1对应的各照明镜头3中至少一个照明镜头3的光轴31相对其他照明镜头3的光轴31关于物镜2呈非对称分布时，则将呈非对称分布的照明镜头3对应的光源1采用错位设置，即非对称分布的照明镜头3的光轴31距离物镜2的光轴21作为第一偏差，对应的光源1的光轴11距离照明镜头3的光轴31相应设置第二偏差。而至于剩余呈对称分布的各光源1与对应的照明镜头3则既可以采用同心设置，也可以采用错位设置。需要说明的是，此处的对称分布与非对称分布，具体可以从相互垂直的x方向和y方向上分别来看各照明镜头3 的分布情况。即若多个照明镜头3关于物镜2在x方向上对称分布，在y 方向上呈非对称分布，则将照明镜头3在y方向上的偏差作为第一偏差，并相应的设置光源1与照明镜头3在y方向上的第二偏差。对于呈对称分布的x方向则可以采用x方向无偏移的设置。
[0047]
具体的，包括关于物镜2在x方向上对称分布的至少两个照明镜头3，且两个照明镜头3的光轴31在y方向上分别具有第一偏差，两个照明镜头 3的光轴31与对应的光源1的光轴11在y方向上分别具有第二偏差。如图3所示，为了节省体积，缩小头端外径，在一种内窥镜头端布局中，钳道口01位于头端外圆内最上方，物镜窗口02在钳道口01正下方，两个照明窗口03分布于物镜窗口02的上方两侧。
[0048]
照明镜头3和与其对接的光源1如照明光纤若采用同心设计，也就是对于两个照明窗口02，内部的光源1的光轴11与各自的照明镜头3的光轴 31同轴。以光源1为光纤为例，由于光纤等出光口为圆柱形，单根光纤照明的范围关于光纤轴圆对称，因此图3所示布局虽然在物镜左右两侧照明平衡，但在上下方向上就会出现一定的照明差异，如图4所示，照明均匀性较差。因此，在两个照明镜头3的光轴31在x方向上对称，在y方向上分别具有第一偏差的情况下，设置两个照明镜头3的光轴31与对应的光源1的光轴11在y方向上分别具有第二偏差，从而避免在上下方向上的照明差异。对于x方向上由于照明镜头3呈对称分布，则光源1与对应的照明镜头3在x方向可以不设置偏差，进而简化了结构，便于第二偏差的控制。
[0049]
进一步地，各照明镜头3关于物镜2在y方向上的第一偏差相同，各光源1的光轴11距离照明镜头3的光轴31在y方向上的第二偏差也相同。结构相对简单，照明均匀性更好。根据需要，在各照明镜头3关于物镜2 在y方向上的第一偏差及各光源1的光轴11距离照明镜头3的光轴31在 y方向上的第二偏差也可以设置为不同。
[0050]
在上述各实施例中，光源1为光纤，光纤出光口为圆柱形。根据需要光源1也可以采用其他常规光源类型。
[0051]
根据需要，光源1可活动的安装于内窥镜，以调整到照明镜头3的光轴31的距离。则根据需要均匀照明位置的不同，对应光源1与照明镜头3 的第二偏差的大小不同，通过将光源1活动安装，能够根据需要方便的调整光源1相对照明镜头3的位置，以满足相应均匀照明范围的需求。当然，光源1固定于内窥镜中，结构更为简单，连接相对可靠。
[0052]
基于上述实施例中提供的照明系统，本实用新型还提供了一种内窥镜，该内窥镜包括上述实施例中任意一种照明系统。由于该内窥镜采用了上述实施例中的照明系统，所以该内窥镜的有益效果请参考上述实施例。
[0053]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0054]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。