CN107526158B - 一种调焦内窥镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种调焦内窥镜，所述内窥镜包括物镜壳、调焦螺杆、摄像头座、旋转元件和调焦操纵部，其中，所述物镜壳和摄像头座相对设置，所述物镜壳的凸起部可移动的设置在摄像头座上；所述调焦螺杆穿过物镜壳和摄像头座；所述旋转元件的一端与调焦螺杆连接，另一端与调焦操纵部连接；当所述调焦操纵部带动旋转元件旋转时，旋转元件带动调焦螺杆旋转；当所述调焦螺杆旋转时，带动物镜壳移动。本发明在软性内窥镜的插入管弯曲的情况下可实现镜片或镜片组的移动操作，从而既实现调焦或变焦功能，又实现内窥镜插入部直径的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及内窥镜技术领域，具体地，涉及一种调焦内窥镜。
背景技术
内窥镜是一种利用纤维光学和光学、精密机械及电子技术结合而成的精密仪器，在医疗、工业和军事等国民经济各个领域有着广泛的用途和重要作用。
内窥镜在使用时，不同工况时被观察物体与内窥镜头端的距离是有很大不同的。有的时候需要极近距离观察，有的时候又需要远距离观察。
现有技术中的内窥镜的头端部，由于其内置的光学系统是设定的，其景深是在装配时调校成不同的景深范围，但调校完即固定，不能再变，用户在使用时是无法再改变的。因此，目前主要是依靠光学技术解决该问题，即设计加工景深范围特别大的物镜光学系统去满足前述需求。但该技术方案是有技术极限的，目前能设计加工出景深范围为2-100mm的物镜光学系统，已经接近目前光学技术的极限了，只有少数国际顶尖水平的公司才能实现。因此，其成本自然也不菲。而且，景深范围越大，光学上无法兼顾的参数越多，因此图像质量会有所牺牲。
目前还有一种解决方案，如美国的GE、日本的OLYMPUS、中国的熠达等公司的内窥镜，提供了一种更换头，通过更换头实现不同的景深范围，从而满足不同工况的观察需求。但是，每次使用时必须选择正确的更换头，否则还得将内窥镜从使用工况中抽出，更换更换头后再行插入观察，给使用带来极大不便。当一次使用遇到几种不同工况，就更麻烦了。而且，一台内窥镜需要配不同景深范围的更换头，成本也不菲。
还有一种解决方案，如CN201620590716、US7961401B1所提供的一种变焦内窥镜，其变焦结构尺寸都比较大，不利于内窥镜插入部直径的小型化，从而对使用工况有极大限制。而且，如何在软性内窥镜的插入管弯曲的情况下实现可靠变焦操作，目前的解决方案是采用在内窥镜头端内置微型电机，不仅成本高，而且受制于微型电机的技术发展而导致内窥镜插入部直径很难做到小型化。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种调焦内窥镜。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种调焦内窥镜，所述内窥镜包括物镜壳、调焦螺杆、摄像头座、旋转元件和调焦操纵部，其中，
所述物镜壳和摄像头座相对设置，所述物镜壳的凸起部可移动的设置在摄像头座上；
所述调焦螺杆穿过物镜壳和摄像头座；
所述旋转元件的一端与调焦螺杆连接，另一端与调焦操纵部连接；
当所述调焦操纵部驱动旋转元件旋转时，旋转元件带动调焦螺杆旋转；当所述调焦螺杆旋转时，带动物镜壳移动。
优选地，所述摄像头座内设置有通道，所述摄像头座通过通道与物镜壳的凸起部配合；
所述物镜壳的凸起部可移动的设置在摄像头座的通道内；
所述物镜壳内安装有镜头组；所述镜头组的一部分位于凸起部内；
所述摄像头座的一侧和物镜壳相对设置，另一侧与摄像头连接；所述摄像头的轴线与镜头组的轴线平行。更优选地，所述摄像头的轴线与镜头组的轴线位于同一直线上。
优选地，所述物镜壳中设置有钢珠安装孔，所述钢珠安装孔和物镜壳的凸起部分别位于调焦螺杆的两侧；
所述钢珠安装孔内安装有钢珠，所述钢珠与调焦螺杆接触；
所述调焦螺杆的外周设置有螺槽，所述钢珠与螺槽配合。
优选地，所述钢珠安装孔由物镜壳的一端至调焦螺杆的方向设置；所述钢珠安装孔的轴向方向与调焦螺杆的轴向方向垂直；
所述钢珠安装孔的孔径与钢珠的直径匹配。
优选地，所述钢珠安装孔的高度满足保证钢珠在钢珠安装孔内的转动，同时限制钢珠在钢珠安装孔内的平动和滚动。
优选地，所述调焦螺杆的轴向与物镜壳的凸起部平行；
所述调焦螺杆上螺槽的起始间距不小于物镜壳的凸起部在摄像头座中的可移动距离；
当所述旋转元件旋转时，带动调焦螺杆旋转；所述调焦螺杆通过钢珠带动物镜壳沿调焦螺杆的轴向移动，使得物镜壳内的镜头组靠近或远离摄像头。
优选地，所述旋转元件与调焦螺杆的连接处位于摄像头座内。
优选地，所述调焦内窥镜还包括头端部座，所述物镜壳、摄像头座和调焦螺杆均设置在头端部座内；
所述头端部座包括摄像头座安装孔和物镜壳止转配合面，所述摄像头座安装在摄像头座安装孔内，所述物镜壳的物镜壳止转面与物镜壳止转配合面配合；所述头端部座上分布有照明元件安装孔。
优选地，所述调焦操纵部包括旋转元件接管、调焦操纵螺杆和滑圈，所述旋转元件接管穿过调焦操纵螺杆(或部分位于调焦操纵螺杆内)，所述调焦操纵螺杆设置在滑圈内，所述滑圈通过销轴与调焦操纵螺杆连接；
所述旋转元件接管与旋转元件连接；
所述旋转元件为软性旋转元件。
优选地，所述滑圈的外周上设置有螺槽，所述销轴的一端设置在滑圈的螺槽中，另一端与钢珠座连接；所述钢珠座包括钢珠罩和钢珠，所述钢珠设置在钢珠罩内；
所述调焦操纵螺杆上分布有螺槽，所述钢珠座套设在调焦操纵螺杆的螺槽所在段，所述钢珠座中的钢珠与螺槽配合；
所述调焦操纵螺杆的螺槽起始间距与滑圈的螺槽起始间距一致；
当所述滑圈转动时，带动所述销轴沿调焦操纵螺杆的轴向移动；所述销轴的移动，带动调焦操纵螺杆的自身转动。
优选地，所述旋转元件接管上设置有滑槽，所述滑槽沿旋转元件接管的轴向设置；
所述调焦操纵螺杆上还分布有钢珠孔，所述钢珠孔内安装有与滑槽配合的钢珠；
所述滑槽的长度大于调焦操纵螺杆的钢珠孔之间的间距；
所述旋转元件与旋转元件接管紧固连接；
当所述调焦操纵螺杆转动时，带动旋转元件接管转动；所述旋转元件接管转动时，带动旋转元件转动。
当旋转元件和旋转元件接管在调焦操纵螺杆内轴向移动时，也不影响调焦操纵螺杆带动旋转元件接管、旋转元件转动。
优选地，所述调焦操纵部还包括调焦旋钮和连接体，调焦旋钮沿滑圈的周向设置，所述调焦旋钮的转动带动所述滑圈的转动；
所述连接体外套有滑圈，连接体中设有与销轴配合的长槽孔，所述长槽孔沿连接体的轴向设置；所述旋转元件、调焦操纵螺杆和旋转元件接管均穿设在连接体内；
所述旋转元件的一端与旋转元件接管连接，另一端穿过连接体的一端与调焦螺杆连接。
优选地，所述调焦操纵螺杆的两端设置有轴承，所述轴承通过轴承固定座进行固定。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、一次使用满足不同工况的观察需求，无须更换镜头，操作简单方便。
2、在软性内窥镜的插入管弯曲的情况下可实现镜片或镜片组的移动操作，改变镜片或镜片组与摄像头的距离，从而既实现调焦或变焦功能，又实现内窥镜插入部直径的小型化。由于镜片或镜片组的移动距离比较大，如果采用螺纹，则需要大螺距或多头螺纹结构，而且所需旋转圈数也会比较多，此时尺寸就无法小型化。
3、结构简单，成本低。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明调焦内窥镜的头端部的横截面示意图；
图2为本发明调焦内窥镜的头端部座内镜头调焦结构的立体结构示意图；
图3为本发明调焦内窥镜的头端部座的结构示意图；
图4为本发明调焦内窥镜的调焦操纵部的横截面示意图；
图5为本发明调焦内窥镜的旋转元件接管、调焦操纵螺杆和滑圈之间连接关系示意图；
图6为本发明调焦内窥镜的调焦操纵螺杆的结构示意图；
图7为本发明调焦内窥镜的旋转元件接管的结构示意图；
图中：1、物镜壳；101、物镜壳止转面；102、钢珠安装孔；2、调焦螺杆；3、钢珠；4、摄像头座；5、旋转元件；6、摄像头；7、头端部座；701、摄像头座安装孔；702、物镜壳止转配合面；703、元件安装孔；8、旋转元件接管；801、滑槽；9、调焦操纵螺杆；901、螺槽；902、钢珠孔；10、钢珠座；11、钢珠罩；12、销轴；13、滑圈；14、调焦旋钮；15、连接体；16、轴承固定座；17、轴承。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种调焦内窥镜，所述内窥镜包括物镜壳1、调焦螺杆2、摄像头座4、旋转元件5和调焦操纵部，其中，
所述物镜壳1和摄像头座4相对设置，所述物镜壳1的凸起部可移动的设置在摄像头座4上；
所述调焦螺杆2穿过物镜壳1和摄像头座4；
所述旋转元件5的一端与调焦螺杆2连接，另一端与调焦操纵部连接；
当所述调焦操纵部驱动旋转元件5旋转时，旋转元件5带动调焦螺杆2旋转；当所述调焦螺杆2旋转时，带动物镜壳1移动。
如图1所示，所述摄像头座4内设置有通道，所述摄像头座4通过通道与物镜壳1的凸起部配合，所述物镜壳1的凸起部可移动的设置在摄像头座4的通道内；
所述物镜壳1内安装有镜头组；所述镜头组的一部分位于物镜壳1的凸起部内；
所述摄像头座4的一侧和物镜壳1相对设置，另一侧与摄像头6连接；
所述摄像头的轴线与镜头组的轴线平行。优选地，所述摄像头的轴线与镜头组的轴线位于同一直线上。
如图2所示，所述物镜壳1中设置有钢珠安装孔102，所述钢珠安装孔102和物镜壳1的凸起部分别位于调焦螺杆2的两侧；
所述钢珠安装孔102内安装有钢珠3，所述钢珠3与调焦螺杆2接触；
所述调焦螺杆2的外周设置有螺槽，所述钢珠3与螺槽配合。
进一步，所述钢珠安装孔102由物镜壳1的一端至调焦螺杆2的方向上设置；所述钢珠安装孔102的轴向与调焦螺杆2的轴向垂直；
所述钢珠安装孔102的孔径与钢珠3的直径匹配。
所述钢珠安装孔102的高度满足保证钢珠3在钢珠安装孔102内的转动，同时限制钢珠3在钢珠安装孔内的平动和滚动。作为其中一个优选例，所述钢珠安装孔102内安装有两颗钢珠，所述钢珠安装孔102的高度与两颗钢珠的高度匹配。
如图1所示，所述调焦螺杆2的轴向与物镜壳1的凸起部平行；
所述调焦螺杆2上螺槽的起始间距不小于物镜壳1的凸起部在摄像头座4中可以移动的距离；
当所述旋转元件5旋转时，带动调焦螺杆2旋转；所述调焦螺杆2通过钢珠3带动物镜壳1沿调焦螺杆2的轴向移动，使得物镜壳1内的镜头组靠近或远离摄像头6。
如图3所示，所述调焦内窥镜还包括头端部座7，所述物镜壳1、摄像头座4和调焦螺杆2均设置在头端部座7内；
所述头端部座7包括摄像头座安装孔701和物镜壳止转配合面702，所述摄像头座4安装在摄像头座安装孔701内，所述物镜壳1的物镜壳止转面101与物镜壳止转配合面702配合；所述头端部座7上分布有照明元件安装孔703。
所述旋转元件5与调焦螺杆2的连接处位于摄像头座4内。调焦螺杆2与旋转元件5的连接方式可以为焊接等固定连接方式。
同时，如图4-7所示，所述调焦操纵部包括旋转元件接管8、调焦操纵螺杆9和滑圈13，所述旋转元件接管8部分设置在调焦操纵螺杆9中(或部分位于调焦操纵螺杆9内)，所述调焦操纵螺杆9设置在滑圈13内，所述滑圈13通过销轴12与调焦操纵螺杆9连接；
所述旋转元件接管8与旋转元件5连接；
所述旋转元件5为软性旋转元件。软性旋转元件，是指柔软可弯曲并可在弯曲状态下实现扭矩传递的元件。
对于旋转元件5，其一端与调焦螺杆2连接，另一端与旋转元件接管8连接。优选地，旋转元件5与调焦螺杆2和旋转元件接管8的连接方式均为固定连接。
如图5所示，所述滑圈13的外周上设置有螺槽，所述销轴12的一端设置在滑圈13的螺槽中，另一端与钢珠座10连接；所述钢珠座10包括钢珠罩和钢珠，所述钢珠设置在钢珠罩内；
如图6所示，所述调焦操纵螺杆9上分布有螺槽901，所述钢珠座10套设在调焦操纵螺杆9的螺槽901所在段，所述钢珠座10中的钢珠与螺槽901配合；所述调焦操纵螺杆9的螺槽901起始间距与滑圈13的螺槽起始间距一致；
当所述滑圈13转动时，带动所述销轴12沿调焦操纵螺杆9的轴向移动；所述销轴12的移动，带动调焦操纵螺杆9的自身转动。
如图7所示，在旋转元件接管8上设置有滑槽801，所述滑槽801沿旋转元件接管8的轴向设置；
在调焦操纵螺杆9上还分布有钢珠孔902，所述钢珠孔902内安装有与滑槽801配合的钢珠；
所述滑槽801的长度大于调焦操纵螺杆9的钢珠孔902之间的间距；
所述旋转元件5与旋转元件接管8紧固连接；
当所述调焦操纵螺杆9转动时，带动旋转元件接管8转动；所述旋转元件接管8转动时，带动旋转元件5转动。当旋转元件5和旋转元件接管8在调焦操纵螺杆9内轴向移动时，也不影响调焦操纵螺杆9带动旋转元件接管8、旋转元件5转动。
采用上述旋转元件接管8与调焦操纵螺杆9结构的原因是：如果不采用该结构，驱动旋转元件5旋转的销轴12就不是轴向移动，而是与旋转元件5同轴360°旋转，则内窥镜的信号线、弯角钢丝绳、传光元件等到达这后就中断了，无法到达后端。
旋转元件接管8与调焦操纵螺杆9的尺寸关系为旋转元件接管8可在调焦操纵螺杆9内轴向移动；但当调焦操纵螺杆9转动时，会带动旋转元件接管8转动。
进一步地，所述调焦操纵部还包括调焦旋钮14和连接体15，所述调焦旋钮14沿滑圈13的周向设置，调焦旋钮14的转动带动所述滑圈13的转动；
所述连接体15外套有滑圈13，连接体15中设有与销轴12配合的长槽孔，所述长槽孔沿连接体15的轴向设置；所述旋转元件5、调焦操纵螺杆9和旋转元件接管8均穿设在连接体15内；
所述旋转元件5的一端与旋转元件接管8连接，另一端穿过连接体15的一端与调焦螺杆2连接。
所述调焦操纵螺杆9的两端设置有轴承17，所述轴承17通过轴承固定座16进行固定。轴承的设置是为了减小旋转操作力量。
在本发明中，调焦旋钮14的转动带动滑圈13转动，滑圈13的转动带动销轴12沿连接体15的轴向移动，销轴12的轴向移动带动调焦操纵螺杆9的转动，调焦操纵螺杆9的转动带动旋转元件接管8的转动，而旋转元件接管8的转动带动旋转元件5的旋转，从而驱动内窥镜的调焦结构。
在本发明的一个变化例中，所述调焦操作部是电机调焦，调焦操纵部包括旋转元件接管8、调焦操纵螺杆9，所述旋转元件接管8穿过调焦操纵螺杆9，电机驱动调焦操纵螺杆9旋转，从而带动旋转元件接管8、旋转元件5旋转。
在软性内窥镜的插入管弯曲的情况下，本发明可实现镜片或镜片组的移动操作，改变镜片或镜片组与摄像头的距离，从而既实现调焦或变焦功能，又实现内窥镜插入部直径的小型化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (2)
1.一种调焦内窥镜，其特征在于，所述内窥镜包括物镜壳(1)、调焦螺杆(2)、摄像头座(4)、旋转元件(5)和调焦操纵部，其中，
所述物镜壳(1)和摄像头座(4)相对设置，所述物镜壳(1)的凸起部可移动的设置在摄像头座(4)上；
所述调焦螺杆(2)穿过物镜壳(1)和摄像头座(4)；
所述旋转元件(5)的一端与调焦螺杆(2)连接，另一端与调焦操纵部连接；
当所述调焦操纵部驱动旋转元件(5)旋转时，旋转元件(5)带动调焦螺杆(2)旋转；当所述调焦螺杆(2)旋转时，带动物镜壳(1)移动；
所述物镜壳(1)中设置有钢珠安装孔(102)，所述钢珠安装孔(102)和物镜壳(1)的凸起部分别位于调焦螺杆(2)的两侧；
所述钢珠安装孔(102)内安装有钢珠(3)，所述钢珠(3)与调焦螺杆(2)接触；
所述调焦螺杆(2)的外周设置有螺槽，所述钢珠(3)与螺槽配合；
所述钢珠安装孔(102)由物镜壳(1)的一端至调焦螺杆(2)的方向设置；所述钢珠安装孔(102)的轴向方向与调焦螺杆(2)的轴向方向垂直；
所述钢珠安装孔(102)的孔径与钢珠(3)的直径匹配；
所述调焦螺杆(2)的轴向与物镜壳(1)的凸起部平行；
所述调焦螺杆(2)上螺槽的起始间距不小于物镜壳(1)的凸起部在摄像头座(4)中的可移动距离；
当所述旋转元件(5)旋转时，带动调焦螺杆(2)旋转；所述调焦螺杆(2)通过钢珠(3)带动物镜壳(1)沿调焦螺杆(2)的轴向移动，使得物镜壳(1)内的镜头组靠近或远离摄像头(6)；
所述调焦内窥镜还包括头端部座(7)，所述物镜壳(1)、摄像头座(4)和调焦螺杆(2)均设置在头端部座(7)内；
所述头端部座(7)包括摄像头座安装孔(701)和物镜壳止转配合面(702)，所述摄像头座(4)安装在摄像头座安装孔(701)内，所述物镜壳(1)的物镜壳止转面(101)与物镜壳止转配合面(702)配合；所述头端部座(7)上分布有照明元件安装孔(703)；
所述调焦操纵部包括旋转元件接管(8)、调焦操纵螺杆(9)和滑圈(13)，所述旋转元件接管(8)穿过调焦操纵螺杆(9)，所述调焦操纵螺杆(9)设置在滑圈(13)内，所述滑圈(13)通过销轴(12)与调焦操纵螺杆(9)连接；
所述旋转元件接管(8)与旋转元件(5)连接；
所述旋转元件(5)为软性旋转元件；
所述滑圈(13)的外周上设置有螺槽，所述销轴(12)的一端设置在滑圈(13)的螺槽中，另一端与钢珠座(10)连接；所述钢珠座(10)包括钢珠罩(11)和钢珠，所述钢珠设置在钢珠罩(11)内；
所述调焦操纵螺杆(9)上分布有螺槽(901)，所述钢珠座(10)套设在调焦操纵螺杆(9)的螺槽(901)所在段，所述钢珠座(10)中的钢珠与螺槽(901)配合；
当所述滑圈(13)转动时，带动所述销轴(12)沿调焦操纵螺杆(9)的轴向移动；所述销轴(12)的移动，带动调焦操纵螺杆(9)的自身转动；
所述旋转元件接管(8)上设置有滑槽(801)，所述滑槽(801)沿旋转元件接管(8)的轴向设置；
所述调焦操纵螺杆(9)上还分布有钢珠孔(902)，所述钢珠孔(902)内安装有与滑槽(801)配合的钢珠；
所述滑槽(801)的长度大于调焦操纵螺杆(9)的钢珠孔(902)之间的间距；
所述旋转元件(5)与旋转元件接管(8)紧固连接；
当所述调焦操纵螺杆(9)转动时，带动旋转元件接管(8)转动；所述旋转元件接管(8)转动时，带动旋转元件(5)转动；
所述调焦操纵部还包括调焦旋钮(14)和连接体(15)，所述调焦旋钮(14)沿滑圈(13)的周向设置，调焦旋钮(14)的转动带动所述滑圈(13)的转动；
所述连接体(15)外套有滑圈(13)，连接体(15)中设有与销轴(12)配合的长槽孔，所述长槽孔沿连接体(15)的轴向设置；所述旋转元件(5)、调焦操纵螺杆(9)和旋转元件接管(8)均穿设在连接体(15)内；
所述旋转元件(5)的一端与旋转元件接管(8)连接，另一端穿过连接体(15)的一端与调焦螺杆(2)连接。
2.根据权利要求1所述的调焦内窥镜，其特征在于，所述摄像头座(4)内设置有通道，所述摄像头座(4)通过所述通道与物镜壳(1)的凸起部配合，所述物镜壳(1)的凸起部可移动的设置在摄像头座(4)的通道内；
所述物镜壳(1)内安装有镜头组；
所述摄像头座(4)的一侧和物镜壳(1)相对设置，另一侧与摄像头(6)连接；所述摄像头(6)的轴线与镜头组的轴线平行。
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