CN111512208A - 视频内窥镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种视频内窥镜，其具有：具有远端(3)和近端(4)的细长的轴(2)；布置在轴(2)的远端(3)处的物镜；以及相对于物镜布置在近侧的至少一个图像传感器(30)，其中，物镜具有远侧物镜组件(15)和近侧物镜组件(25)，图像传感器(30)必要时与近侧物镜组件(25)一起可相对于远侧物镜组件(15)绕轴(2)的纵轴线旋转，远侧物镜组件(15)布置在外管(20)中，并且用于相对于远侧物镜组件(15)旋转图像传感器(30)以及必要时近侧物镜组件(25)的扭矩通过布置在外管(20)中的内管(35)进行传递，内管(35)旋转固定且轴向可滑动地连接至容纳图像传感器(30)以及必要时近侧物镜组件(25)的框架(28)。其特征在于，内管(35)和框架(28)具有彼此同轴地接合的联接部分(36、37)，其中，框架(28)和内管(35)的第一联接部分(36、37)具有平行于轴(2)的纵轴线延伸的至少两个切口(38)，并且其中，框架(28)和内管(35)的第二联接部分(36、37)具有至少两个弹性突起，它们朝第一联接部分(36、37)延伸并嵌接到切口(38)中。本发明还涉及一种视频内窥镜，其具有：具有远端(3)和近端(4)的细长的轴(2)；布置在轴(2)的远端(3)处的物镜；以及相对于物镜布置在近侧的至少一个图像传感器(30)，其中，物镜具有远侧物镜组件(15)和近侧物镜组件(25)，图像传感器(30)必要时与近侧物镜组件(25)一起可相对于远侧物镜组件(15)绕轴(2)的纵轴线旋转，远侧物镜组件(15)布置在外管(20)中，用于相对于远侧物镜组件(15)旋转图像传感器(30)以及必要时近侧物镜组件(25)的扭矩通过布置在外管(20)中的内管(35)进行传递，内管(35)连接至容纳图像传感器(30)以及必要时近侧物镜组件(25)的框架(28)，并且外管(20)和内管(35)在它们的近端通过轴承(45)相互支撑，该轴承(45)布置在固定在所述外管(20)的近端处的轴承套(46)中。其特征在于，外管(20)和轴承套(46)具有彼此同轴地接合的联接部分(51、52)，外管(20)和轴承套(46)的第一联接部分(51、52)具有平行于轴(2)的纵轴线延伸的至少两个切口(47)，并且外管(20)和轴承套(46)的第二联接部分(51、52)具有至少两个弹性突起，它们朝着第一联接部分(51、52)延伸并嵌接到切口(47)中。

Description

视频内窥镜
本发明涉及一种视频内窥镜，该视频内窥镜包括具有远端和近端的细长的轴、布置在轴的远端处的物镜以及相对于该物镜布置在近侧的至少一个图像传感器，其中，该物镜具有远侧物镜组件以及近侧物镜组件，其中，图像传感器(可选地与近侧物镜组件一起)可以相对于远侧物镜组件绕轴的纵轴线旋转，远侧物镜组件布置在外管中，并且用于相对于远侧物镜组件旋转图像传感器以及可选地近侧物镜组件的扭矩借助布置在外管中的内管进行传递，该内管与容纳图像传感器以及可选地近侧物镜组件的框架相连接。
视频内窥镜在医学中用于检查和/或治疗患者的难以接近的区域。为此，它们具有细长的轴，该轴的远端被引导到要检查的区域。
在轴的远端布置有摄像头，其信号被传输到轴的近端并且从内窥镜传出。该信号然后被传输到监视器并进行显示。视频内窥镜的摄像头包括物镜和图像传感器，其可以被配置为例如CCD或CMOS芯片。
视频内窥镜的物镜通常被构造成使得其观察方向不同于轴的纵轴线。术语观察方向在此是指在物镜的物镜侧光轴。为此目的，物镜可包括棱镜组件。相应的视频内窥镜也称为具有横向观察方向的内窥镜。
当视频内窥镜绕轴的纵轴线旋转时，具有横向观察方向的视频内窥镜使得能够覆盖特别大的视野。然而，这导致了以下问题，当视频内窥镜旋转时，视频传感器也旋转。这导致例如在监视器上显示的图像的水平位置丢失，这可能导致医师失去其在图像上的取向。
为了防止这种情况，图像传感器以可绕轴的纵轴线旋转的方式集成在视频内窥镜中。如果现在旋转视频内窥镜，则图像传感器可以沿相反方向旋转，以保持其原始取向。这样，图像的水平位置也得以保持。
由于技术原因，物镜经常被分开并且由远侧物镜组件(其包含棱镜组件)和近侧物镜组件组成。两个物镜组件可彼此相对旋转，其中，远侧物镜组件相对于视频内窥镜的轴可旋转地固定，而近侧物镜组件可与图像传感器一起相对于轴旋转。在这种情况下，远侧物镜组件和近侧物镜组件借助轴向和径向作用的轴承相连。
物镜组件彼此相对旋转所需的扭矩通常(例如利用旋转的转环(swivel))施加在视频内窥镜的近端，并借助内管传递至框架，该框架容纳图像传感器以及(如果适用)近侧物镜组件。远侧物镜组件布置在包围内管的外管中。在内管和外管的近端，通常假定它们借助轴承彼此支撑。轴承被安装在轴承套上，该轴承套以抗扭的方式固定在外管的近端。
为了简化视频内窥镜的组装和/或轴承上减轻由管及其连接的部件的惰性力所造成的载荷，内管可以以可旋转地固定但轴向可滑动的方式连接至近侧物镜组件。
在内管与近侧物镜组件之间和/或在外管与轴承套之间建立可旋转地固定并且如有必要可滑动的连接不是那么容易。为了确保易于组装和轴向滑动，该连接必须松配合。然而，这意味着不能无间隙地传递扭矩。这可能会导致在视频内窥镜操作过程中图像的水平位置出现微小变化，这是破坏性的。
因此，本发明的目的是提供一种视频内窥镜，该视频内窥镜在所描述的问题方面得到了改进。
根据本发明的一个方面，该目的是通过一种视频内窥镜来实现的，该视频内窥镜包括：具有远端和近端的细长的轴；布置在轴的远端的物镜；以及相对于物镜布置在近侧的至少一个图像传感器，其中该物镜具有远侧物镜组件和近侧物镜组件，图像传感器(可选地与近侧物镜组件一起)可相对于远侧物镜组件绕轴的纵轴线旋转，远侧物镜组件布置在外管中，并且用于相对于远侧物镜组件旋转图像传感器以及可选地近侧物镜组件的扭矩借助布置在外管中的内管进行传递，该内管可旋转地固定且轴向可滑动地连接到容纳图像传感器以及可选地近侧物镜组件的框架，其特征还在于，内管和近侧物镜组件具有彼此同轴地接合的联接部分，其中，框架和内管的联接部分中的第一联接部分具有至少两个平行于轴的纵轴线延伸的切口，并且其中，框架和内管的第二联接部分具有至少两个弹性突起，所述弹性突起朝向第一联接部分延伸并嵌接到切口中。
根据本发明的另一方面，该目的是通过一种视频内窥镜来实现的，该视频内窥镜包括：具有远端和近端的细长的轴：布置在该轴的远端的物镜以及相对于物镜布置在近侧的至少一个图像传感器，其中，物镜具有远侧物镜组件和近侧物镜组件，图像传感器(可选地与近侧物镜组件一起)可以相对于远侧物镜组件绕轴的纵轴线旋转，远侧物镜组件布置在外管中，用于相对于远侧物镜组件旋转图像传感器以及可选地近侧物镜组件的扭矩借助布置在外管中的内管进行传递，该内管连接到容纳图像传感器以及可选的近侧物镜组件的框架，并且，外管和内管在其近端借助轴承相互支撑，该轴承布置在被固定到外管的近端的轴承套中，其特征在于，外管和轴承套具有彼此同轴接合的联接部分，外管和轴承套的联接部分中的第一联接部分具有至少两个平行于轴的纵向轴线延伸的切口，并且外管和轴承套的第二联接部分具有至少两个弹性突起，所述弹性突起朝向所述第一联接部分延伸并嵌接到所述切口中。
第一联接部分的弹性突起各自弹性地接合在第二联接部分的切口中，从而显著减小了联接的游隙。同时，确保了连接的轴向滑动。
在本发明的意义上的物镜组件被理解为视频内窥镜的组件，其包括物镜的至少一个光学元件。物镜组件还可以包括非光学元件，例如机械框架、电磁致动器、轴承等。
出于技术生产的原因，将切口设置在框架和/或轴承套的联接部分上，而将突起设置在内管和/或外管的联接部分上可能是有利的。然而，倒置的实施方式也是可能的，其中，切口被设置在内管和/或外管的联接部分上，并且突起被设置在框架和/或轴承套的联接部分上。
本发明的上述方面可以单独地或一起用于视频内窥镜中。
在本发明的一个可能的实施方式中，弹性突起可以是从内管或外管切下的挠性舌片。在这种情况下，各个突起的形成特别容易。为了形成挠性舌片，例如借助激光束在管中切出开放轮廓。在此过程中，切出的挠性舌片在其底部仍与管连接。然后，使挠性舌片塑性变形，以使其具有从管轮廓偏离的静止位置。
优选地，切割挠性舌片，使得当该挠性舌片被集成到物镜组件和/或轴承套中时，其基部首先没入物镜侧和/或轴承套侧联接部分中。在该过程中，挠性舌片被物镜侧和/或轴承套筒侧联接部分偏转，并弹回到切口中。
根据本发明的优选实施方式，挠性舌片可以具有梯形结构。在本发明的意义上，该梯形结构被理解为这样的结构，其中，挠性舌片的宽度从挠性舌片连接至管的基部到尖端逐渐减小，该尖端可抵抗挠性舌片的弹力自由地移动。
以这种方式设计的挠性舌片可以首先以其尖端没入切口中，然后在挠性舌片的弹力的作用下朝切口的方向施压，直到挠性舌片在与切口的接触位置的宽度与切口宽度完全对应为止。这确保了没有间隙的联接。
在本发明的一个可能的实施方式中，切口的数量和突起的数量可以相同，使得每个突起接合在一个切口中。为了确保扭矩的均匀传递，例如在2x180°的布置中或在3x120°的布置中，突起和切口在联接部分的圆周上均匀地分布。
在本发明的另一个可能的实施方式中，突起的数量可以大于切口的数量。在本发明的另一优选实施方式中，多余的突起可以在外管与轴承套之间形成电接触。
如果外管和轴承套同时充当电磁屏蔽，则这尤其有意义。在这种情况下，在连接点处需要良好的电接触，而这无法仅通过突起与切口之间的小面积的接触而可靠地保证。
在本发明的意义内的内管是布置在至少一个另外的管内的管。但是，该内管不必一定是视频内窥镜的最内管。内管可以通过磁联接器与视频内窥镜的旋转接头连接，借助该磁联接器，当视频内窥镜旋转时，图像传感器的取向保持恒定。
在本发明的意义上的外管是其中布置有至少一个另外的管的管。外管不必是视频内窥镜的最外管。外管可以可旋转地固定联接到视频内窥镜的轴，并且因此当视频内窥镜绕轴的纵轴线旋转时，外管因此与之一起旋转。
在下文中，将借助于一些示例性附图进一步详细解释本发明。这些附图仅旨在有助于更好地理解本发明，而并不限制本发明的总体概念。
在附图中：
图1示出了视频内窥镜，
图2示出了视频内窥镜的远端，
图3示出了视频内窥镜的近端，
图4示出了带有切出的挠性舌片的管。
图1示出了视频内窥镜1。视频内窥镜1包括具有远端3和近端4的细长的轴2。在轴2的近端4处布置有手柄5，可以借助该手柄5握住视频内窥镜1并对其进行操作。
在轴2的远端3处，布置有未示出的物镜，其观察方向指向箭头6的方向。通过旋转视频内窥镜1，可以使物镜的观察方向绕其纵轴线旋转。转环7有助于控制由视频内窥镜1拍摄的图像的水平位置。由视频内窥镜1产生的视频信号通过电缆8传输。
在图2中进一步详细示出了轴2的远端3的内部结构。在外部套管10与偏心地布置在该套管10中的光纤管11之间布置有光纤12，通过该光纤，视频内窥镜1的视野可以被照亮。光纤管11的远端被窗13封闭，其以气密性的方式插入到纤维管11中。
在光纤管内，紧邻窗13设置有远侧物镜组件15，其由多个光学元件16、17、18、19组成，它们被固定在外管20中。光学元件16、17、18、19是弯月形透镜16，两个棱镜17、18和正透镜19。在远侧物镜组件的附近，设有径向和轴向作用的轴承21，其支撑近侧物镜组件25。近侧物镜组件又包括光学元件26、27，它们被容纳在框架28中。在所示的示例中，光学元件26、27是一起形成消色差透镜的两个透镜。
远侧物镜组件15和近侧物镜组件25一起形成视频内窥镜1的物镜。
电子图像传感器30也布置在框架28中。该图像传感器将物镜产生的图像转换成电信号，该电信号通过导线31沿视频内窥镜1的近端方向传输。
为了当视频内窥镜1绕轴2的纵轴线旋转时保持图像的水平位置，近侧物镜组件25可以与图像传感器一起相对于远侧物镜组件15旋转。为此内管35以可旋转地固定且可轴向滑动的方式连接至框架28。
内管35与框架28的联接部分37中的联接部分36同轴地接合。在框架28的联接部分37中设置有切口38，内管35的弹性突起接合在该切口38中。弹性突起是从内管35切出的挠性舌片39，它们在切开之后向外塑性地预弯曲。为了将内管35与框架28组装在一起，挠性舌片39向内弹性弯曲，然后弹回到切口38中。
作为所示实施方式的替代，框架28可以包括弹性突起，该弹性突起接合在内管35的切口中。
为了确保内管35与框架28一起无间隙地旋转运动，挠性舌片39具有梯形的横截面，即，它们从近端朝远端方向逐渐变细。挠性舌片39的最大宽度大于切口38的宽度。在这种情况下，挠性舌片没入切口38中直到它们无间隙地接触为止。
弹簧40将框架28压在轴承21上，从而在远侧物镜组件与近侧物镜组件之间没有轴向间隙。为此，弹簧40顶住外管的肩部41。可以在弹簧40与框架28之间设置另一轴承42。轴承21、42优选是陶瓷滑动轴承。
内管35在框架28中的轴向可移动性防止了可通过内管35传递的轴向惰性力作用在轴承21、42上。
图3示出了视频内窥镜1的近侧部分。在该部分中，外管20和内管35通过径向作用的轴承45彼此支撑。
轴承45被固定在轴承套46中，该轴承套又被固定在外管20的近端。轴承套46以与框架28被固定到外管20相同的方式固定到外管20。为此，轴承套46具有切口47，这些切口与外管20的弹性突起接合。在所示的示例中，外管的突起是从内管35切出的挠性舌片48，这些挠性舌片向外塑性地预弯曲。为了将外管20插入轴承套46中，挠性舌向内弹性弯曲，从而能弹回到切口47中。为了确保无间隙的连接，挠性舌片48也具有梯形形状。
外管20的与轴承套46重叠的区域形成相应的联接部分51、52。
作为所示实施方式的替代，轴承套46可以包括接合在外管20的切口中的弹性突起。
在所示的示例中，外管20用作图像传感器30以及导线31的电磁屏蔽。此时通过轴承套46来引出屏蔽，这就是为什么外管20和轴承套46必须具有良好的电接触的原因。挠性舌片48与切口47的小面积接触无法确保这样的电接触。
为了建立电接触，从外管20上切出另外的挠性舌片49，这些舌片同样向外塑性地预弯曲。然而，这些挠性舌片49不接合在切口中，而是推靠在轴承套46的内表面上。这以简单的方式提供了牢固的接触。
挠性舌片49和/或轴承套46的内表面可以镀金或涂有任何其它有助于接触的材料，以改善所建立的接触。
磁体50靠近轴承45地布置在内管上，它们是未详细示出的磁联接器的一部分。通过该磁联接器，内管35可以例如借助于转环7相对于外管20旋转。
图4示出了从其轮廓上切出挠性舌片101的管100。它可以是外管或内管。
在以上示例性的实施方式中，以使得管插入物镜组件和/或轴承套的联接部分中的方式示出了连接。当然，也可以为管提供更大的直径，从而使管套接物镜组件和/或轴承套。在这种情况下，挠性舌片当然必须向内预弯曲。

Claims (8)

1.一种视频内窥镜，所述视频内窥镜具有：
-具有远端(3)和近端(4)的细长的轴(2)，
-布置在所述轴(2)的所述远端(3)处的物镜，以及
-相对于所述物镜布置在近侧的至少一个图像传感器(30)，
其中，
-所述物镜具有远侧物镜组件(15)和近侧物镜组件(25)，
-所述图像传感器(30)必要时与所述近侧物镜组件(25)一起能够相对于所述远侧物镜组件(15)绕所述轴(2)的纵轴线旋转，
-所述远侧物镜组件(15)布置在外管(20)中，并且
-用于相对于所述远侧物镜组件(15)旋转所述图像传感器(30)以及必要时旋转所述近侧物镜组件(25)的扭矩通过布置在所述外管(20)中的内管(35)进行传递，所述内管(35)被旋转固定且以轴向可滑动的方式连接至框架(28)，所述框架(28)容纳所述图像传感器(30)并且必要时容纳所述近侧物镜组件(25)，
其特征在于，
-所述内管(35)和所述框架(28)具有彼此同轴地接合的联接部分(36、37)，其中，
-所述框架(28)和所述内管(35)的所述联接部分(36、37)中的第一联接部分具有平行于所述轴(2)的纵轴线延伸的至少两个切口(38)，并且其中，
-所述框架(28)和所述内管(35)的所述联接部分(36、37)中的第二联接部分具有至少两个弹性突起，所述弹性突起朝着所述第一联接部分(36、37)延伸并嵌接到所述切口(38)中。
2.一种视频内窥镜，所述视频内窥镜具有：
-具有远端(3)和近端(4)的细长的轴(2)，
-布置在所述轴(2)的所述远端(3)处的物镜，以及
-相对于所述物镜布置在近侧的至少一个图像传感器(30)，
其中，
-所述物镜具有远侧物镜组件(15)和近侧物镜组件(25)，
-所述图像传感器(30)必要时与所述近侧物镜组件(25)一起能够相对于所述远侧物镜组件(15)绕所述轴(2)的纵轴线旋转，
-所述远侧物镜组件(15)布置在外管(20)中，
-用于相对于所述远侧物镜组件(15)旋转所述图像传感器(30)以及必要时旋转所述近侧物镜组件(25)的扭矩通过布置在所述外管(20)中的内管(35)进行传递，所述内管(35)连接至框架(28)，所述框架(28)容纳所述图像传感器(30)以及必要时所述近侧物镜组件(25)，并且
-所述外管(20)和所述内管(35)在它们的近端通过轴承(45)相互支撑，所述轴承(45)布置在轴承套(46)中，所述轴承套(46)被固定在所述外管(20)的近端处，
其特征在于，
-所述外管(20)和所述轴承套(46)具有彼此同轴地接合的联接部分(51、52)，
-所述外管(20)和所述轴承套(46)的所述联接部分(51、52)中的第一联接部分具有平行于所述轴(2)的纵轴线延伸的至少两个切口(47)，并且
-所述外管(20)和所述轴承套(46)的所述联接部分(51、52)中的第二联接部分具有至少两个弹性突起，所述弹性突起朝着所述第一联接部分(51、52)延伸并嵌接到所述切口(47)中。
3.根据权利要求1和2所述的视频内窥镜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的视频内窥镜，其特征在于，所述弹性突起是从所述内管(35)或所述外管(20)切出的挠性舌片(39、48、101)。
5.根据权利要求4所述的视频内窥镜，其特征在于，所述挠性舌片(39、48、101)具有梯形结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的视频内窥镜，其特征在于，所述切口(38、47)的数量与所述突起的数量相对应。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的视频内窥镜，其特征在于，所述突起的数量大于所述切口(38、47)的数量。
8.根据权利要求2、3和7中任一项所述的视频内窥镜，其特征在于，多余的突起在所述外管(20)与所述轴承套(46)之间形成电接触。
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