CN107065170A - 电子内窥镜光源光路控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子内窥镜光源光路控制系统，在光源壳体内从前往后设有灯源、聚光透镜组和机械光圈，机械光圈具有底座，底座上开有第一光孔，在底座的一侧安装盖板，该盖板上正对第一光孔的位置开有第二光孔，底座的内腔中并排设置第一遮光片和第二遮光片，这两块遮光片在步进电机的驱动下能够朝着相反的方向运动；导光部连接座上的插入孔分成前中后三段，在插入孔的前段内嵌装直线轴承，该直线轴承的斜前方设有第二光电开关。本发明结构简单、紧凑，成本低，对电机扭力的需求小，能够根据需要调节光量的大小，调节精度高，可靠性好；本发明可实现镜体导光部未插入前始终保持机械光圈处于关闭状态，避免了对操作者造成刺眼等损伤。

Description

电子内窥镜光源光路控制系统

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体地说，特别涉及一种电子内窥镜光源光路控制系统。

背景技术

电子内窥镜系统在医疗检查及手术中越来越被广泛应用，光源为系统提供检查或手术过程中持续的照明及气压装置。其中的照明系统为镜体前端图像采集提供照明，根据实际检查或手术需要不同亮度的照明来配合，因此就需要对冷光源的光量进行对应的手动或自动调整。针对电子内窥镜光源光路控制系统，目前具有代表性的技术方案为：

一种光源光量调节结构案例(US06629925)，采用电机控制，电机顺时针转动时，向上拉左右遮光板，使得遮光板分别通过其各自的轨道运动，实现闭合；反之，电机逆时针转动时，实现遮光板的打开。这种结构加工相对比较复杂，电机扭力相对大，成本较高。

另外一种光源光量调节结构案例(CN101449962A)，通过电机控制遮光叶片的转动，达到遮光调节光源光量大小甚至完全遮挡的目的。这种方案对电机扭力也相对较大，且光量调节精度不高。

针对挡光保护措施，目前现有方案为一种机械结构(CN 20141058145)，利用弹簧或弹片自身弹性作用，导光插入部插入时，顶开挡光片；取出后，挡光片在弹性作用下自动复位，遮挡住光路，这种方案增加了结构成本，装配工艺也相对复杂。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电子内窥镜光源光路控制系统。

本发明技术方案如下：一种电子内窥镜光源光路控制系统，在光源壳体的后端安装导光部连接座，该导光部连接座上开设插入孔，光源壳体内从前往后设有灯源、聚光透镜组和机械光圈，其特征在于：所述机械光圈具有底座，底座上开有第一光孔，在底座的一侧安装盖板，该盖板上正对第一光孔的位置开有第二光孔，所述底座的内腔中并排设置第一遮光片和第二遮光片，第一遮光片位于第二遮光片的前侧，这两块遮光片在步进电机的驱动下能够朝着相反的方向运动，所述第一遮光片上开有第一调光孔，第二遮光片上开有与第一调光孔相配合的第二调光孔；

所述导光部连接座上的插入孔分成前中后三段，插入孔中段的直径最小、后段的直径最大，在插入孔的前段内嵌装直线轴承，该直线轴承的斜前方设有第二光电开关，第二光电开关位于机械光圈的后方，第二光电开关通过控制电路与步进电机连接。

采用以上技术方案，底座上的第一光孔和盖板上的第二光孔组成供光线通过的固定孔，而第一遮光片上的第一调光孔和第二遮光片上的第二调光孔组成大小可调的通光孔。当第一调光孔、第二调光孔、第一光孔和第二光孔四者的中心位于一条直线时，通光孔完全打开；当第一调光孔与第二调光孔完全错位时，通光孔完全关闭；当第一调光孔和第二调光孔部分重叠时，通光孔部分打开，并且可以通过调整第一调光孔与第二调光孔的重叠量来调节通光孔的大小，以满足实际的需要。与背景技术相同，本发明减少了专用的机械挡光结构，生产成本更低；同时，本发明零部件少，易于装配；两块遮光片由同一个步进电机驱动，运动的同步性好，并且控制精度高。

系统启动后光圈自动关闭，当镜体导光部未插入之前，第二光电开关未检测到信号，机械光圈仍保持关闭；当镜体导光部插入后，第二光电开关检测到信号，此时系统控制机械光圈处于打开状态；当系统检测到处理器的调光指令后，即开始进行机械光圈的调节，从而使得对外输出的光量有相应的改变。本发发明可实现镜体导光部未插入前始终保持机械光圈处于关闭状态，使灯源发出的强光不会照射到光源设备外部，避免了对操作者造成刺眼等损伤。

在导光部连接座上设计有直线轴承，因直线轴承本身精度较高，其与导光部连接座配合精度也相对较高，当导光部插入后，导光部的位置精度就取决于直线轴承的位置精度，因此，能很好地保证导光部与光源聚焦后光斑的重合度，提高灯源光量的利用率。另外，导光部与直线轴承内孔配合，直线轴承内孔为若干高精度的滚珠，保证配合精度的同时，大大减少了插入及拔出的摩擦力，提高了操作便利性。

所述步进电机安装于底座的底部，该步进电机的输出轴伸入底座的内腔中，在步进电机的输出轴上套装拨杆，拨杆上具有两个对称布置的拨动柱，其中一个拨动柱伸入第一遮光片下端的第一横槽中，另一个拨动柱伸入第二遮光片下端的第二横槽中。以上结构简单、紧凑，通过拨动柱与横槽的配合，能够将伺服电机的扭矩转换成遮光片的上下运动，可靠性好。

为了确保遮光片只在上下方向运动，在所述底座的内腔中设置有左右两组导向柱，每组导向柱分成上下两个，各导向柱伸入第一遮光片上的第一导向槽或/和第二遮光片上的第二导向槽中，各导向槽从上往下延伸。

在所述底座内腔的顶部安装有能够感应第一遮光片的第一光电开关，该第一光电开关通过控制电路与步进电机连接。以上结构在第一遮光片运动至第一光电开关位置时，此时通光孔完全关闭，第一光电开关发出信号使伺服电机停止转动，既准确又可靠。

在所述底座的内腔中设置有两根左右对称的滑动导轨，该滑动导轨从上往下延伸，且滑动导轨的横截面为圆弧形，所述第一遮光片与两根滑动导轨的弧顶接触。以上结构第一遮光片与滑动导轨线性接触，大大减小了该遮光片在滑动过程中的摩擦力，对步进电机的扭矩也大大减低，能够节省成本。

所述第一遮光片和第二遮光片均由黑色不透光轻质材料制成。以上结构在满足功能要求的同时，重量非常轻，在运动过程中的摩擦力也非常小，也能减低步进电机的扭矩，节省生产成本。

作为优选，所述第一遮光片和第二遮光片均由PVC或PC制成。

为了便于对导光部插入导向，所述插入孔的中段为前小后大的锥孔。

作为优选，所述第二光电开关安装于开关支架的上端，开关支架的下端与光源壳体的内底壁相固定。

有益效果：本发明结构简单、紧凑，零部件少，易于装配，成本低，对电机扭力的需求小，能够根据需要调节光量的大小，调节精度高，可靠性好；一方面能够确保导光部的位置精度，以保证导光部与光源聚焦后光斑的重合度，从而提高了灯源光量的利用率，并且大大减少了导光部插入及拔出的摩擦力，提高了操作便利性；另一方面，本发明可实现镜体导光部未插入前始终保持机械光圈处于关闭状态，避免了对操作者造成刺眼等损伤，既简化了装配工艺，又降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明导光部插入后的状态图。

图3是机械光圈的结构示意图。

图4是机械光圈的结构分解图。

图5是通光孔完全打开的状态图。

图6是通光孔部分打开的状态图。

图7是通光孔完全关闭的状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4所示，在光源壳体8内从前往后依次设置灯源14、聚光透镜组15和机械光圈P。其中，机械光圈P由底座1、盖板2、第一遮光片3、第二遮光片4、步进电机5和拨杆6等构成。在底座1的上部开有第一光孔11，第一光孔11为圆孔。底座1的后端敞口，且底座1的敞口由盖板2封口，该盖板2通过螺钉与底座1相固定，在盖板2上正对第一光孔11的位置开有第二光孔21，第二光孔21也为圆孔。在底座1的内腔中并排设置第一遮光片3和第二遮光片4，第一遮光片3位于第二遮光片4的前侧。第一遮光片3和第二遮光片4均由黑色不透光轻质材料制成，可以是PVC、PC，或者其它适合的材料，厚度优选为0.2mm。

如图3、图4所示，在第一遮光片3上开有第一调光孔33，第二遮光片4上开有与第一调光孔33相配合的第二调光孔43，第一调光孔33和第二调光孔43均为圆孔。在底座1的底部安装步进电机5，该步进电机5的输出轴伸入底座1的内腔中，在步进电机5的输出轴上固定套装拨杆6，拨杆6上具有两个对称布置的拨动柱61，其中一个拨动柱61伸入第一遮光片3下端的第一横槽31中，另一个拨动柱61伸入第二遮光片4下端的第二横槽41中。当步进电机5驱动拨杆6旋转时，在拨动柱61与横槽的配合下，一块遮光片向上运动，而另一块遮光片向下运动。在底座1内腔的顶部安装有能够感应第一遮光片3的第一光电开关7，该第一光电开关7通过控制电路与步进电机5连接。

如图3、图4所示，在底座1的内腔中设置有两根左右平行并对称的滑动导轨13，该滑动导轨13从上往下延伸，且滑动导轨13的横截面为弧顶朝后的圆弧形，第一遮光片3与两根滑动导轨13的弧顶接触。底座1的内腔中还设置有左右两组导向柱12，每组导向柱12分成上下两个，各导向柱12伸入第一遮光片3上的第一导向槽32或/和第二遮光片4上的第二导向槽42中，各导向槽从上往下延伸，在导向柱和导向槽的配合下，遮光片只在上下方向运动，且不好发生左右方向的偏移。

如图1、图2所示，在光源壳体8的后端安装导光部连接座9，该导光部连接座9的布置位置及安装方式与现有技术相同，在此不作赘述。在导光部连接座9上开设有前后贯通的插入孔91，插入孔91分成前中后三段，插入孔91中段的直径最小、后段的直径最大，并且插入孔91的中段为前小后大的锥孔，起导向作用。在插入孔91的前段内嵌装直线轴承10，直线轴承10的内孔直径比插入孔91中段最小处的直径略小。直线轴承10的前端一体形成有环形凸台，该环形凸台与导光部连接座9的前端面贴合，且环形凸台通过螺钉与导光部连接座9相固定。

如图1、图2所示，在直线轴承10的斜前方设有第二光电开关11，第二光电开关11位于机械光圈P的后方，第二光电开关11安装于开关支架12的上端，开关支架12的下端与光源壳体8的内底壁相固定。当导光部13插入导光部连接座9的插入孔91后，导光部13与直线轴承10内孔配合，直线轴承10内孔为若干高精度的滚珠，保证配合精度的同时，大大减少了插入及拔出的摩擦力，提高了操作便利性；同时，能很好地保证导光部13与光源聚焦后光斑的重合度，提高灯源光量的利用率。第二光电开关11通过控制电路与步进电机5连接，第二光电开关11反馈信号自动控制机械光圈的打开及关闭，可实现镜体导光部13未插入前始终保持机械光圈处于关闭状态，这样灯源发出的强光不会照射到光源设备外部，避免了对操作者造成刺眼等损伤。

机械光圈的工作原理如下：

底座1上的第一光孔11和盖板2上的第二光孔21组成供光线通过的固定孔，而第一遮光片3上的第一调光孔33和第二遮光片4上的第二调光孔43组成大小可调的通光孔。系统运行后，当步进电机5收到指令需要减小通光孔或关闭通光孔时，步进电机5带动拨杆6顺时针旋转，拨杆6带动第一遮光片3往上移动，带动第二遮光片4往下移动，此时中间的通光孔尺寸逐渐减小(见图4)，达到通光孔径尺寸减小的目的，灯源光量也相对减小；当步进电机5旋转到一定角度后，第一遮光片3移动到光电开关7处，此时通光孔径完全关闭(见图5)，光电开关7发出信号通光孔已完全关闭，步进电机5停止转动。反之，当需要打开或增大通光孔时，步进电机5收到指令往逆时针方向旋转，拨杆6带动第一遮光片3往下移动，带动第二遮光片4往上移动，此时中间的通光孔尺寸逐渐增大，达到通光孔径尺寸增大的目的，灯源光量也相对增大；当步进电机5相对通光孔关闭的初始位置旋转一定步数后，两块遮光片移动到对应极限位置(即完全重叠)，通光孔径完全打开(见图3)。

本发明未叙及的结构与现有技术相同，在此不作赘述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子内窥镜光源光路控制系统，在光源壳体(8)的后端安装导光部连接座(9)，该导光部连接座(9)上开设插入孔(91)，光源壳体(8)内从前往后设有灯源(14)、聚光透镜组(15)和机械光圈(P)，其特征在于：所述机械光圈(P)具有底座(1)，底座(1)上开有第一光孔(11)，在底座(1)的一侧安装盖板(2)，该盖板(2)上正对第一光孔(11)的位置开有第二光孔(21)，所述底座(1)的内腔中并排设置第一遮光片(3)和第二遮光片(4)，第一遮光片(3)位于第二遮光片(4)的前侧，这两块遮光片在步进电机(5)的驱动下能够朝着相反的方向运动，所述第一遮光片(3)上开有第一调光孔(33)，第二遮光片(4)上开有与第一调光孔(33)相配合的第二调光孔(43)；

所述导光部连接座(9)上的插入孔(91)分成前中后三段，插入孔(91)中段的直径最小、后段的直径最大，在插入孔(91)的前段内嵌装直线轴承(10)，该直线轴承(10)的斜前方设有第二光电开关(11)，第二光电开关(11)位于机械光圈(P)的后方，第二光电开关(11)通过控制电路与步进电机(5)连接。

2.如权利要求1所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：所述步进电机(5)安装于底座(1)的底部，该步进电机(5)的输出轴伸入底座(1)的内腔中，在步进电机(5)的输出轴上套装拨杆(6)，拨杆(6)上具有两个对称布置的拨动柱(61)，其中一个拨动柱(61)伸入第一遮光片(3)下端的第一横槽(31)中，另一个拨动柱(61)伸入第二遮光片(4)下端的第二横槽(41)中。

3.如权利要求2所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：在所述底座(1)的内腔中设置有左右两组导向柱(12)，每组导向柱(12)分成上下两个，各导向柱(12)伸入第一遮光片(3)上的第一导向槽(32)或/和第二遮光片(4)上的第二导向槽(42)中，各导向槽从上往下延伸。

4.如权利要求1或2或3所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：在所述底座(1)内腔的顶部安装有能够感应第一遮光片(3)的第一光电开关(7)，该第一光电开关(7)通过控制电路与步进电机(5)连接。

5.如权利要求1所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：在所述底座(1)的内腔中设置有两根左右对称的滑动导轨(13)，该滑动导轨(13)从上往下延伸，且滑动导轨(13)的横截面为圆弧形，所述第一遮光片(3)与两根滑动导轨(13)的弧顶接触。

6.如权利要求1或2或3或5所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：所述第一遮光片(3)和第二遮光片(4)均由黑色不透光轻质材料制成。

7.如权利要求6所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：所述第一遮光片(3)和第二遮光片(4)均由PVC或PC制成。

8.如权利要求1所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：所述直线轴承(10)的前端一体形成有环形凸台，该环形凸台与导光部连接座(9)的前端面贴合，且环形凸台通过螺钉与导光部连接座(9)相固定。

9.如权利要求1所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：所述插入孔(91)的中段为前小后大的锥孔。

10.如权利要求1或8或9所述的电子内窥镜光源光路控制系统，其特征在于：所述第二光电开关(11)安装于开关支架(12)的上端，开关支架(12)的下端与光源壳体(8)的内底壁相固定。