CN114176491B - 一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置 - Google Patents
一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及微创医疗技术领域，公开了一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，目的在于解决现有技术内窥镜光纤束出光发散角小导致的视场照明均匀性差的问题。本发明包括：所含内窥镜外管为截面为扁平状的金属管，内窥镜外管前端斜截面二和斜截面三法向与斜截面一法向呈倾斜夹角α；所含光纤束固定装置上的出光面一和出光面二法向与视向面法向呈倾斜夹角α，第一通道轴向与出光面一法向一致，第三通道轴向与出光面二法向一致；所含光纤束经第一通道和第三通道由出光窗口一和出光窗口二穿出，光纤束照明光出射轴与视向面法向夹角近似出光面一和出光面二法向与视向面法向呈的倾斜夹角α，以此增大光纤束的出光发散角，提高内窥镜视场照明均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及微创医疗辅助器械技术领域，尤其涉及一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置。
背景技术
随着微创手术技术的推广和普及，推动了微创手术应用领域的拓展和手术器械的发展，内窥镜在众多的微创手术场景中获得应用和具有潜在应用价值。内窥镜是一种以光学成像为目的的手术器械，其中照明装置是其重要的组成部分。内窥镜进入人体腔室获取图像，需要外部光源通过其前端照明装置提供的照明来保证图像清晰，照明装置的设计直接影响着内窥镜的成像效果。而目前光纤照明被广泛应用到内窥镜照明装置中。
内窥镜照明光纤束设置在其镜体内，光纤束与镜体插入部走向一致，对于有倾斜视向角的内窥镜，光纤束在插入部前端通过特定的设计和装配工艺改变光纤束的朝向与内窥镜光学视轴方向一致。对于具有大视场的内窥镜而言，受内窥镜口径、光源均匀性、光纤数值孔径和光纤束照明发散角的约束造成的照明不均匀性会使得视场边缘照明亮度降低，而视场中心亮度较高，导致腔体内视场边缘图像信息难以获取，或者视场中心亮度过曝而干扰中心区域图像的观察。
以往对上述问题的解决办法是在内窥镜装配过程中通过人为或工装改变光纤束照明的方向，同时扩大光纤束照明发散角，并通过胶固定光纤束的状态来保证照明方向与内窥镜视轴方向一致以及改善照明均匀性。以上方法在内窥镜装配过程中会带来不稳定性和产品的一致性差的问题，同时以上方法对于具有大视场而受口径限制的内窥镜将难以保证光纤束照明方向与内窥镜照明方向一致及视场照明均匀。
发明内容
为解决的上述技术问题，本发明按以下技术方案予以实现：
一种内窥镜照明装置，含内窥镜外管1、内窥镜内管2、光纤束通道3，设置在光纤束通道3内的光纤束4，安装在内窥镜插入部头部的光纤束固定装置5。
其中，内窥镜内管2为截面是圆形的金属管，内部装配光学系统，内窥镜外管1与内窥镜内管2同轴，光纤束通道3为内窥镜外管1和内窥镜内管2之间的空腔，是装配光纤束4的通道，光纤束固定装置5是用于固定内窥镜内管2和光纤束4的装置，装配于内窥镜外管1的管口。
其特征在于，所述内窥镜外管1是截面为扁平状的金属管，含两侧凸出的对称曲面一101和曲面二103，还含上下平行的对称平面一102和平面二104； 所述内窥镜外管1前端管口为不规则斜截面，含斜截面一105、斜截面二106和斜截面三107，斜截面二106和斜截面三107对称设置在斜截面一105两侧，与斜截面一105相接，且斜截面一105法向与斜截面二106和斜截面三107法向夹角为α， 0°＜α≤30°，斜截面一105法向与内窥镜外管1轴线夹角为β，0°＜β＜90°。
所述光纤束固定装置5含视向面503、视向窗口502、装配空腔501、出光面一504、出光窗口一505、第一通道506、第二通道507、出光面二508、出光窗口二509、第三通道510和第四通道511。
所述装配空腔501是截面为圆形的空腔，是使内窥镜内管2与光纤束固定装置5连接的结构，装配空腔501与内窥镜外管1、内窥镜内管2同轴，装配空腔501与视向面503相交的截面是视向窗口502，视向面503法向与装配空腔501轴线夹角为β。
所述视向窗口502位于视向面503上，视向窗口502是内窥镜光学系统成像和通光孔；出光面一504和出光面二508对称设置在视向面503两侧，是容纳出光窗口一505、出光窗口二509和光纤束出光面的截面，且出光面一504和出光面二508的法向与视向面503法向夹角为α。
所述第一通道506是贯穿出光面一504的通道，第三通道510是贯穿出光面二508的通道，第一通道506和第三通道510对称设置在光纤固定装置5的两侧，为光纤束4穿出光纤束固定装置5的通道，且第一通道506轴向与出光面一504法向一致，第三通道510轴向与出光面二508法向一致。
所述出光窗口一505和出光窗口二509是内窥镜照明系统出光口，出光窗口一505为出光面504与第一通道506相交的截面，出光窗口二509为出光面二508与第三通道510相交的截面。
所述第二通道507和第四通道511是对称设置在内窥镜内管2装配空腔501的两侧的通道，轴向与装配空腔501轴向一致，为光纤束4穿过光纤束固定装置5的通道，且第二通道507位于第一通道506末端并与第一通道506末端贯通，第四通道511位于第三通道510末端并与第三通道510末端贯通。
所述视向面503与内窥镜外管1前端斜截面一105重合，出光面一504与内窥镜外管1前端斜截面二106重合，出光面二508与内窥镜外管1前端斜截面三107重合。
进一步的，内窥镜外管1前端斜截面一105法向与其轴线的夹角β与内窥镜视向角一致。
进一步的，光纤束固定装置5截面轮廓与内窥镜外管1截面内轮廓一致。
进一步的，光纤束固定装置5的视向面503法向与内窥镜视向一致。
进一步的，光纤束固定装置5的第一通道506采用方形通道。
进一步的，光纤束固定装置5的第二通道507采用方形通道。
本发明的积极进步效果在于：本发明的一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置是一种用于改善内窥镜光纤束照明均匀性的光纤照明设计，在保证光纤束出光方向和内窥镜视轴方向一致的同时，创造性的利用了设置在光纤束固定装置上的光纤束出光端面与视轴倾斜的设计，以此增大光纤束照明发散角；该装置不仅可以保证光纤束出光方向对准内窥镜视轴方向，而且有效增大了光纤照明发散角，增加光纤束照明范围，降低内窥镜视场中心照明亮度，提高内窥镜视场边缘照明亮度，进而提高内窥镜视场内照明均匀性。
附图说明
图1为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置在内窥镜中的结构示意图。
图2为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的外管结构主视图。
图3为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的外管结构截面图。
图4为图2局部放大图。
图5为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的外管结构侧视图。
图6为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的光纤束固定装置结构主视图。
图7为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的光纤束固定装置结构左右侧视图。
图8为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的光纤束固定装置结构左侧视图。
图9为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的光纤束固定装置结构侧视图。
图10为本发明一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置的工作原理图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，现结合具体实施方式和工作原理来详细说明：
实施例一：所述内窥镜外管1所含斜截面一105法向与斜截面二106和斜截面二107法向倾角α为15°；
所述内窥镜外管1所含斜截面一105法向与内窥镜外管1轴向夹角β为0°；
所述光线束固定装置5所含出光面一504和出光面二508法向与视向面503法向夹角与内窥镜外管1所含斜截面一105法向与斜截面二106和斜截面二107法向倾角α一致，所含视向面503法向与内窥镜视向角一致；
所述内窥镜光纤照明装置中内窥镜外管1所含斜截面一105法向与内窥镜外管1轴向夹角β与内窥镜视向角一致；
所述内窥镜视向角为0°。
实施例二：所述内窥镜外管1所含斜截面一105法向与斜截面二106和斜截面二107法向倾角α为15°；
所述内窥镜外管1所含斜截面一105法向与内窥镜外管1轴向夹角β为70°；
所述光线束固定装置5所含出光面一504和出光面二508法向与视向面503法向夹角与内窥镜外管1所含斜截面一105法向与斜截面二106和斜截面二107法向倾角α一致，所含视向面503法向与内窥镜视向角一致；
所述内窥镜光纤照明装置中内窥镜外管1所含斜截面一105法向与内窥镜外管1轴向夹角β与内窥镜视向角一致；
所述内窥镜视向角为70°。
下面以70°视向角内窥镜为例，结合附图对本发明的工作原理做以详细说明。
光纤照明装置用于内窥镜的光纤照明系统，与以往的光纤照明系统设计一致，参见附图1，内窥镜插入部分为内窥镜外管1和内窥镜内管2两部分，内窥镜外管1和内窥镜内管2对中同轴安装，内窥镜内管2内部为成像镜头等，内窥镜外管1和内窥镜内管2之间的空间为容纳照明光纤束4排布的光纤通道3；内窥镜尾部为光纤入光端，用于连接照明光源；与以往内窥镜的光纤照明系统区别在于，本发明内窥镜外管1为扁平金属管，增大了光纤束4在内窥镜外管1前端的排布区域与内窥镜光轴间的间距，同时在内窥镜外管1前端设置光纤束固定装置5，将光纤束4出光方向限制在70°视向方向上的同时，在光纤束固定装置5上设置出光面一504、出光面二508和第一通道506、第三通道510，出光面一504法向与第一通道506方向一致，保证经第一通道506穿出的光纤束4出射轴与出光面504法向近乎一致，出光面二508法向与第三通道510方向一致，保证经第三通道510穿出的光纤束4出射轴与出光面二508法向近乎一致，出光面一504和出光面二508法向与视向面503法向成倾斜角为15°，以此增加了光纤束4照明出射轴与视向面503法向间的夹角近乎15°，增大照明发散角度。
参见附图2、附图3、附图4和附图5，本申请的内窥镜外管1所含平面一102和平面二104将曲面一101和曲面二103中心分离，内窥镜外管1中心用于放置内窥镜内管2，两侧为光纤束通道3，光纤束4在光纤束通道3内偏离内窥镜内管2排布，以此增大光纤束4出光面和内窥镜视轴间的间距，同时内窥镜外管1轴线与前端斜截面一105法向呈70°夹角，保证内窥镜外管1不阻挡视场，斜截面二106和斜截面三107法向与斜截面一105截面法向呈15°夹角，保证内窥镜外管1不阻挡光纤束4出光。
参见附图6、附图7、附图8和图9，本申请的光纤束固定装置5中心设置装配空腔501用于安装内窥镜内管2，两侧设置第一通道506、第二通道507、第三通道510和第四通道511，第一通道506轴向与出光面一504法向一致，第二通道510轴向与出光面二508方向一致，第一通道506和第二通道510为容纳光纤束4穿过的通道，第二通道507和第四通道511轴向与装配空腔501轴向平行为容纳光纤束4穿过的通道，出光面一504和出光面二508法向与视向面503法向成倾斜角15°，保证了光纤束4出光方向相对视轴成近乎15°发散角度出射，视向面503法向与装配空腔501轴线呈70°夹角，以保证视向方向为70°。
参见附图10，本申请的内窥镜光纤照明装置，光纤束固定装置5上设置的出光面一504和出光面二508法向与视向面503法向成的倾角α为非0°时，从光纤束4出射的照明光斑中心将偏离视轴中心向视场边缘靠近，照明光由视场中心分散至视场边缘，以此大幅增大了光纤照明发散角，降低内窥镜视场中心照明亮度，提高内窥镜视场边缘照明亮度。
Claims (6)
1.一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，含内窥镜外管(1)，内窥镜内管(2)，光纤束通道(3)，设置在光纤束通道(3)内的光纤束(4)，安装在内窥镜插入部头部的光纤束固定装置(5)，其特征在于，所述内窥镜外管(1)是截面为扁平状的金属管，含两侧凸出的对称曲面一(101)和曲面二(103)，还含上下平行的对称平面一(102)和平面二(104)；所述内窥镜外管(1)前端管口为不规则斜截面，含斜截面一(105)、斜截面二(106)和斜截面三(107)，斜截面二(106)和斜截面三(107)对称设置在斜截面一(105)两侧，与斜截面一(105)相接，且斜截面一(105)法向与斜截面二(106)和斜截面三(107)法向夹角为α，0°＜α≤30°，斜截面一(105)法向与内窥镜外管(1)轴线夹角为β，0°＜β＜90°；
所述光纤束固定装置(5)含视向面(503)、视向窗口(502)、装配空腔(501)、出光面一(504)、出光窗口一(505)、第一通道(506)、第二通道(507)、出光面二(508)、出光窗口二(509)、第三通道(510)和第四通道(511)；
所述装配空腔(501)是截面为圆形的空腔，是使内窥镜内管(2)与光纤束固定装置(5)连接的结构，装配空腔(501)与内窥镜外管(1)、内窥镜内管(2)同轴，装配空腔(501)与视向面(503)相交的截面是视向窗口(502)，视向面(503)法向与装配空腔(501)轴线夹角为β；
所述视向窗口(502)位于视向面(503)上，视向窗口(502)是内窥镜光学系统成像和通光孔；出光面一(504)和出光面二(508)对称设置在视向面(503)两侧，是容纳出光窗口一(505)、出光窗口二(509)和光纤束出光面的截面，且出光面一(504)和出光面二(508)的法向与视向面(503)法向夹角为α；
所述第一通道(506)是贯穿出光面一(504)的通道，第三通道(510)是贯穿出光面二(508)的通道，第一通道(506)和第三通道(510)对称设置在光纤束固定装置(5)的两侧，为光纤束(4)穿出光纤束固定装置(5)的通道，且第一通道(506)轴向与出光面一(504)法向一致，第三通道(510)轴向与出光面二(508)法向一致；
所述出光窗口一(505)和出光窗口二(509)是内窥镜照明系统出光口，出光窗口一(505)为出光面一(504)与第一通道(506)相交的截面，出光窗口二(509)为出光面二(508)与第三通道(510)相交的截面；
所述第二通道(507)和第四通道(511)是对称设置在内窥镜内管(2)装配空腔(501)的两侧的通道，轴向与装配空腔(501)轴向一致，为光纤束(4)穿过光纤束固定装置(5)的通道，且第二通道(507)位于第一通道(506)末端并与第一通道(506)末端贯通，第四通道(511)位于第三通道(510)末端并与第三通道(510)末端贯通；
所述视向面(503)与内窥镜外管(1)前端斜截面一(105)重合，且出光面一(504)与内窥镜外管(1)前端斜截面二(106)重合，出光面二(508)与内窥镜外管(1)前端斜截面三(107)重合。
2.根据权利要求1所述的一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，其特征在于，所述内窥镜外管(1)前端斜截面一(105)法向与其轴线的夹角β与内窥镜视向角一致。
3.根据权利要求1所述的一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，其特征在于，所述光纤束固定装置(5)截面轮廓与内窥镜外管(1)截面内轮廓一致。
4.根据权利要求1所述的一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，其特征在于，所述光纤束固定装置(5)的视向面(503)法向与内窥镜视向一致。
5.根据权利要求1所述的一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，其特征在于，所述光纤束固定装置(5)的第一通道(506)采用方形通道。
6.根据权利要求1所述的一种可提高照明均匀性的内窥镜光纤照明装置，其特征在于，所述光纤束固定装置(5)的第二通道(507)采用方形通道。
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| CN110811500A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-02-21 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种用于内窥镜的斜出射环形匀光光纤照明系统 |
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| CN114176491A (zh) | 2022-03-15 |
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