CN109602381A - 一种模块化体内模拟人眼的3d微型摄像头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头，包括，安装架、安装架两端分别与安装筒装配固定；安装筒内侧为安装内筒且安装内筒底部通过筒底封闭；安装内筒侧壁上固定有支撑块，支撑块与第五轴体可转动装配，且第五轴体两端分别穿出支撑块，且穿出支撑块的两端分别与第一涡轮、第一驱动转轮装配固定，第一涡轮与蜗杆部分啮合；蜗杆部分设置在第二轴体两端，第一驱动转轮上设置有第一摩擦弧面，第一摩擦弧面与支具外侧面贴紧、贴合；支具还与第二驱动转轮上的第二摩擦弧面贴紧、贴合，第二驱动转轮固定在第一轴体两端；支具安装在球槽内，且支具可在球槽内做球形滚动，球槽设置在安装壳内部；支具上安装有摄像头。

Description

一种模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头

技术领域

本发明涉及一种微型摄像头，特别是涉及一种模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头。

背景技术

目前腹腔镜及机器人手术在外科妇科等手术应用十分广泛，是传统剖腹手术的跨时代进步，其主要原理首先需要在腹腔内或体内通过气腹等方法成腔，它是在密闭的腹腔内进行的手术。摄像系统在良好的冷光源照明下，通过连接到腹腔内的腹腔镜体，将腹腔内的脏器摄于监视屏幕上，手术医师在高科技显示屏监视、引导下，于腹腔外操纵手术器械，对病变组织进行探查、电凝、止血、组织分离与切开、缝合等操作。目前的腔镜摄像头必须通过连接硬杆与体外进行操作，摄像头在硬杆头端固定呈0度30度45度角度等，只能做轻微的30度或45度旋转成像。

而且目前已有的腔镜下3d摄像头，也是在硬杆头端由两个小摄像头组合制成，由于硬杆直径为1cm，所以现在3D摄像两个小摄像头间距小于1cm，且无法运动，成像3d效果欠佳。而且现有腔镜的冷光源和摄像头固定一体，无法拆解，且如手术需要荧光成像则需要更换不同摄像头及其硬杆插入体腔内，存在无法进行普通摄像头、3D摄像头、荧光摄像头等同时显像等缺点。如需多摄像头显像，则需要在体腔上打多个戳孔，将不同摄像头及其连接杆插入体腔内。

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模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头，其摄像头具有十分灵活的转动设计，从而满足现有对于需要转动摄像头进行摄取图像的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头，包括，安装架、安装架内部为安装腔，安装架两端分别与安装筒装配固定；

所述的安装筒内侧为安装内筒且安装内筒底部通过筒底封闭，所述的筒底上设置有导线通孔、卡合通槽、开关半槽；

所述的安装内筒侧壁上固定有支撑块，支撑块与第五轴体可转动装配，且第五轴体两端分别穿出支撑块，且穿出支撑块的两端分别与第一涡轮、第一驱动转轮装配固定，所述的第一涡轮与蜗杆部分啮合；

所述的蜗杆部分设置在第二轴体两端，所述的第一驱动转轮上设置有第一摩擦弧面，第一摩擦弧面与支具外侧面贴紧、贴合；

所述的支具还与第二驱动转轮上的第二摩擦弧面贴紧、贴合，所述的第二驱动转轮固定在第一轴体两端；

所述的支具安装在球槽内，且支具可在球槽内做球形滚动，所述的球槽设置在安装壳内部；所述的支具上安装有摄像头。

优选地，安装腔上下两端面分别通过底板和顶板封闭。

优选地，所述的第一轴体、第二轴体位于安装腔内的部分上分别固定有第一斜齿轮、第二斜齿轮，所述的第一斜齿轮、第二斜齿轮分别与第一配合斜齿轮、第二配合斜齿轮啮合传动，且第一配合斜齿轮、第二配合斜齿轮分别固定在第三轴体、第四轴体一端，第三轴体、第四轴体另一端分别与第一电机、第二电机的输出轴连接固定。

优选地，安装壳上还分别设置有驱动让位槽，所述的第一驱动转轮安装在驱动让位槽内；

所述的安装壳底部与固定筒顶部连接固定，固定筒底部固定有固定板，所述的固定板与筒底端面贴紧。

优选地，所述的卡合通槽与开关半槽连通，所述的卡合通槽侧壁与销轴两端可转动装配，销轴穿过固定卡扣的卡扣连接板；

所述的卡扣连接板两端分别与卡扣部分、开关块部分连接固定，所述的卡扣部分顶面为导向弧面、底面为止退面，所述的止退面与固定板卡紧；所述的开关块部分安装在开关半槽内。

优选地，所述的卡扣连接板上固定有第一凸柱，所述的卡合通槽侧壁与第一凸柱正对处设置有第二凸柱，所述的第一凸柱、第二凸柱分别与弹簧两端套装固定。

优选地，两个摄像头之间相距2-5cm。

优选地，所述的筒底采用磁铁制成或能与磁铁吸附的材料制成。

优选地，在第一驱动转轮、第二驱动转轮外层设置有防滑层，防滑层采用弹性、防滑材料制成；防滑层与支具之间进行挤压、过盈配合。

优选地，在支具外壁上分别设置有第一润滑槽、第二润滑槽，所述的第一润滑槽、第二润滑槽内分别固定有第一润滑条、第二润滑条，所述的第一润滑条、第二润滑条分别通过连接条与储油体连接，所述的第一润滑条、第二润滑条、连接条、储油体均采用高导湿性材料制成；所述的第一润滑条、第二润滑条外侧表面与支具的球形表面平齐；

所述的储油体与摄像头之间通过弧形隔板分割，且弧形隔板固定在支具内侧，摄像头连接的数据线、电源线分别穿过弧形隔板且与之密封装配，然后穿过引导孔后从导线通孔引出。

本发明的有益效果是：

1.本发明的筒底采用铁质或磁性材料制成，从而与体外设备通过磁力吸引固定，可牢固固定于腹腔内，且仅通过一个安装架就可以放置多个支具，支具可根据需要做成不同规格大小，从而方便使用。

2. 本发明的支具可根据手术需要放置更换或增减，且支具上可以提前安装多种微型摄像、照明设备，从而方便更换、使用。

3.摄像头有两个且采用3D摄像头，两个摄像头可随着支具上下左右呈90度转动，从而较为真实地模拟人眼转动，以符合人类的实际观察方式，防止使用者出现头晕、眼花，影响手术。且在使用时，可以使用3D成像聚焦。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的安装筒处结构示意图。

图4是本发明的支具处结构示意图。

图5是本发明的支具处结构示意图。

图6是本发明的支具处结构示意图。

图7是图6中F1处放大图。

图8是本发明的支具处结构示意图。

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：

参见图1-图8，一种模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头，包括，安装架100、安装架100内部为安装腔101，且安装腔101上下两端面分别通过底板120和顶板110封闭，安装架100两端分别与安装筒130装配固定；

所述的安装筒130内侧为安装内筒131且安装内筒131底部通过筒底140封闭，所述的筒底140上设置有导线通孔141、卡合通槽142、开关半槽143；

所述的安装内筒131侧壁上固定有支撑块150，支撑块150与第五轴体250可转动装配，且第五轴体250两端分别穿出支撑块150，且穿出支撑块150的两端分别与第一涡轮350、第一驱动转轮360装配固定，所述的第一涡轮350与蜗杆部分340啮合，从而构成蜗轮蜗杆传动机构；

所述的蜗杆部分340设置在第二轴体220两端，所述的第一驱动转轮360上设置有第一摩擦弧面361，第一摩擦弧面361与支具610外侧面贴紧、贴合，且第一摩擦弧面361转动时，可以通过摩擦力驱动支具610转动；

所述的支具610还与第二驱动转轮330上的第二摩擦弧面331贴紧、贴合，当第二摩擦弧面331转动时，会通过摩擦力作用驱动支具610转动；所述的第二驱动转轮330固定在第一轴体210两端；

所述的第一轴体210、第二轴体220位于安装腔101内的部分上分别固定有第一斜齿轮311、第二斜齿轮321，所述的第一斜齿轮311、第二斜齿轮321分别与第一配合斜齿轮312、第二配合斜齿轮322啮合传动，且第一配合斜齿轮312、第二配合斜齿轮322分别固定在第三轴体230、第四轴体240一端，第三轴体230、第四轴体240另一端分别与第一电机410、第二电机420的输出轴连接固定，使用时，第一电机410、第二电机420通电，从而驱动第三轴体230、第四轴体240在周向上正反转，也就是驱动第一轴体、第二轴体正反转；

所述的支具610安装在球槽511内，且支具611可以在球槽511内做球形滚动，所述的球槽511设置在安装壳510内部，且安装壳510上还分别设置有驱动让位槽512，所述的第一驱动转轮360安装在驱动让位槽512内；

所述的安装壳510底部与固定筒520顶部连接固定，固定筒520底部固定有固定板530，所述的固定板530与筒底140端面贴紧；

所述的卡合通槽142与开关半槽143连通，所述的卡合通槽142侧壁与销轴270两端可转动装配，销轴270穿过固定卡扣160的卡扣连接板162；

所述的卡扣连接板162两端分别与卡扣部分161、开关块部分163连接固定，所述的卡扣部分161顶面为导向弧面1611、底面为止退面1612，所述的止退面1612与固定板530卡紧，从而固定固定筒520；所述的导向弧面1611用于当与固定板530向下移动时，能够通过导向弧面1611的导向作用将卡扣部分161向左挤压，从而使得固定卡扣160以销轴270为中心向左转动，也就使得固定板530穿过卡扣部分161进入止退面1612下方；

所述的卡扣连接板162上固定有第一凸柱261，所述的卡合通槽142侧壁与第一凸柱261正对处设置有第二凸柱262，所述的第一凸柱261、第二凸柱262分别与弹簧710两端套装固定，弹簧710用于产生使固定卡扣160以销轴270为中心顺时针转动的力，从而使得固定板530穿过卡扣部分161后，卡扣部分161回转以使止退面1612与固定板530卡合装配；

所述的开关块部分163安装在开关半槽143内，需要取出固定筒520时，只需要通过开关块部分163驱动卡扣部分161向左转动，直到止退面1612与固定板530脱离即可。

所述的支具610上安装有摄像头620，当支具转动时，可以驱动摄像头同步转动，从而模拟人眼球的转动，以方便操作者观察，且两个摄像头620之间相距2-5cm，从而模拟人两眼间距，两个摄像头620分别摄像后，数据通过导线传输至体外分析成像设备融合成3D显像，使得显像效果更加真实；也符合人眼的观察方式，从而避免医务人员观察时出现头晕、眼花等症状。

所述的筒底140采用磁铁制成或能与磁铁吸附的材料制成，实际使用时，直接将筒底与外部设备通过磁力吸紧即可直接使用，十分方便。

进一步地，由于第一驱动转轮360、第二驱动转轮330需要通过摩擦力驱动支具610转动，因此，第一驱动转轮360、第二驱动转轮330与支具610之间的摩擦力是否充足就十分重要，一旦它们之间发生打滑，则会导致无法驱动支具610转动或无法对支具进行相对准确的驱动，因此申请人，在第一驱动转轮360、第二驱动转轮330外层设置一层防滑层，防滑层采用弹性、防滑材料制成，如橡胶层、硅胶层等。使用时，防滑层与支具610之间进行挤压、过盈配合，此时，支具与防滑层之间的摩擦力比较大，也就能够防止其发生相对打滑的情况。当然，可以将第一驱动转轮360、第二驱动转轮330整体采用橡胶或硅胶制成，这样也能够增加摩擦力。

进一步地，由于支具610在球槽511内转动时，支具势必与球槽511内壁贴紧，如果支具610与球槽511之间的摩擦力过大，那么就会影响支具的转动，因此，基于上述考虑，就需要对球槽和支具之间进行润滑；

本案在支具610外壁上分别设置有第一润滑槽611、第二润滑槽612，所述的第一润滑槽611、第二润滑槽612内分别固定有第一润滑条631、第二润滑条632，所述的第一润滑条631、第二润滑条632分别通过连接条640与储油体650连接，所述的第一润滑条631、第二润滑条632、连接条640、储油体650均采用高导湿性材料制成，如海绵。使用时，采用凡士林与酒精溶合的溶液作为润滑剂，润滑剂存储在储油体650内，且通过第一润滑条631、第二润滑条632逐渐引出涂抹在球槽511内壁上，从而实现润滑。

更进一步地，所述的第一润滑条631、第二润滑条632外侧表面与支具610的球形表面平齐，这种设计可以防止第一润滑条631、第二润滑条632影响支具610的正常转动，且还能增加第一驱动转轮360、第二驱动转轮330与支具610之间的摩擦力。

所述的储油体650与摄像头620之间通过弧形隔板660分割，且弧形隔板660固定在支具610内侧，摄像头620连接的数据线、电源线分别穿过弧形隔板660且与之密封装配，然后穿过引导孔651后从导线通孔141引出。所述的引导孔651设置在储油体650上。

支具610上还可以根据需要安装不同的设备，如微型3D摄像头、微型荧光摄像头、微型LED灯等。本发明另一个主要设备为人眼模拟3D微型摄像头，该3D摄像头由两个微型摄像头组成，其特点是1直径均小于1厘米，两摄像头可固定于支具上间距模拟人眼间距为2-5厘米，并可在支具支架上下左右运动，且控制该摄像头可做模拟人眼的上下左右运动，该摄像头间距及运动均模拟人眼，并可产生3D效果，并可以自由安装在支具支架上移动。

摄像头与外部分析设备通讯、导电连接，分析设备将两个摄像头获取的图像融合为3D图像。且可通过第一电机、第二电机分别控制摄像头的转角，转角可达上下左右90度，以模拟人眼运动，可根据手术需要自由聚焦观察不同部位，此处聚焦主要是采用软件聚焦，可以参考手机相机的聚焦方式。

本发明中两个摄像头获取的图像融合为3D图像的技术十分成熟，如公开号为CN104820964A、CN108470379A、CN106204511A等中国专利申请中记载的技术方案。甚至可以直接采用3D摄像头采集3D图像（如DepthSense541），然后进行拼接。目前主要的拼接技术为利用双目立体视觉成像原理进行立体成像，如Leap Motion。

本发明的电机均为微型步进电机或减速电机。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

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)

1.一种模块化体内模拟人眼的3D微型摄像头，包括，安装架、安装架内部为安装腔，安装架两端分别与安装筒装配固定；其特征是：

所述的安装筒内侧为安装内筒且安装内筒底部通过筒底封闭，所述的筒底上设置有导线通孔、卡合通槽、开关半槽；

所述的安装内筒侧壁上固定有支撑块，支撑块与第五轴体可转动装配，且第五轴体两端分别穿出支撑块，且穿出支撑块的两端分别与第一涡轮、第一驱动转轮装配固定，所述的第一涡轮与蜗杆部分啮合；

所述的蜗杆部分设置在第二轴体两端，所述的第一驱动转轮上设置有第一摩擦弧面，第一摩擦弧面与支具外侧面贴紧、贴合；

所述的支具还与第二驱动转轮上的第二摩擦弧面贴紧、贴合，所述的第二驱动转轮固定在第一轴体两端；

所述的支具安装在球槽内，且支具可在球槽内做球形滚动，所述的球槽设置在安装壳内部；所述的支具上安装有摄像头。

2.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：安装腔上下两端面分别通过底板和顶板封闭。

3.如权利要求2所述的3D微型摄像头，其特征是：所述的第一轴体、第二轴体位于安装腔内的部分上分别固定有第一斜齿轮、第二斜齿轮，所述的第一斜齿轮、第二斜齿轮分别与第一配合斜齿轮、第二配合斜齿轮啮合传动，且第一配合斜齿轮、第二配合斜齿轮分别固定在第三轴体、第四轴体一端，第三轴体、第四轴体另一端分别与第一电机、第二电机的输出轴连接固定。

4.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：安装壳上还分别设置有驱动让位槽，所述的第一驱动转轮安装在驱动让位槽内；

所述的安装壳底部与固定筒顶部连接固定，固定筒底部固定有固定板，所述的固定板与筒底端面贴紧。

5.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：所述的卡合通槽与开关半槽连通，所述的卡合通槽侧壁与销轴两端可转动装配，销轴穿过固定卡扣的卡扣连接板；

所述的卡扣连接板两端分别与卡扣部分、开关块部分连接固定，所述的卡扣部分顶面为导向弧面、底面为止退面，所述的止退面与固定板卡紧；所述的开关块部分安装在开关半槽内。

6.如权利要求5所述的3D微型摄像头，其特征是：所述的卡扣连接板上固定有第一凸柱，所述的卡合通槽侧壁与第一凸柱正对处设置有第二凸柱，所述的第一凸柱、第二凸柱分别与弹簧两端套装固定。

7.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：两个摄像头之间相距2-5cm。

8.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：所述的筒底采用磁铁制成或能与磁铁吸附的材料制成。

9.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：在第一驱动转轮、第二驱动转轮外层设置有防滑层，防滑层采用弹性、防滑材料制成；防滑层与支具之间进行挤压、过盈配合。

10.如权利要求1所述的3D微型摄像头，其特征是：在支具外壁上分别设置有第一润滑槽、第二润滑槽，所述的第一润滑槽、第二润滑槽内分别固定有第一润滑条、第二润滑条，所述的第一润滑条、第二润滑条分别通过连接条与储油体连接，所述的第一润滑条、第二润滑条、连接条、储油体均采用高导湿性材料制成；所述的第一润滑条、第二润滑条外侧表面与支具的球形表面平齐；

所述的储油体与摄像头之间通过弧形隔板分割，且弧形隔板固定在支具内侧，摄像头连接的数据线、电源线分别穿过弧形隔板且与之密封装配，然后穿过引导孔后从导线通孔引出。