CN118068557B - 一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，涉及医学照明设备技术领域，包括发光腔，所述发光腔的内部依次安装有通电光源和凸透镜片，且发光腔的上端贯穿设置有四组等角度分布的斜支光纤，并且四组所述斜支光纤的上端贯通连接有主光纤，通过总调焦和单独方位调焦相配合的形式，既可实现主光纤聚散光模式的精准调节，同时又可以在针对主光纤不同的弯折情况所对应不同角度不同位置的明暗不均情况进行单独调焦，从而可以根据不同情况去针对性的消除明暗不均的情况，可针对性的消除由内窥镜反馈画面中出现的亮斑或暗斑，避免亮斑或暗斑对医生手术过程中对患者体内创面的判断。

Description

一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置

技术领域

本发明涉及医学照明设备技术领域，具体为一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置。

背景技术

内窥镜泛指经各种管道进入人体，以观察人体内部状况的医疗仪器。利用内窥镜可以看到X射线不能显示的病变，因此它对医生非常有用。如借助内窥镜医生可以观察胃内的溃疡或肿瘤，据此制定出最佳的治疗方案。部份内窥镜同时具备治疗的功能，如膀胱镜、胃镜、大肠镜、支气管镜、腹腔镜等。

内窥镜作为医疗方面的镜面成像相关设备，其必要的条件就是清晰，而人体内光线是无法进入的，因此内窥镜一般配置光源装置使用，传统的光源设备是由一个发光源散出强光，再由凸透镜聚光后传输至光纤中，再由光纤端头照射出去，而且光纤为塑性材料可根据需要在人体内弯折一定角度，具有使用方便成像清楚的优点。

内窥镜成像和人眼成像其实原理相似，但是存在一个区别就是分辨率不同，由于人眼分辨率较低，所以光线强度足够的情况下人眼看过去是全部明亮的，无法区分明暗光线，但是内窥镜成像分辨率很高，光线照射后在显示屏上成像能够清楚的看出明暗光线，光线强的区域就会形成亮斑（就像太阳虽然很亮但是不清楚），光线暗的区域会形成暗斑。

亮斑和暗斑的形成主要归咎于光线在光纤中特殊的传播方式，光线在光纤中并不是直线传播的，而是按照对称的角度经过多次反射后输出的，当光纤在直线状态下，进出光纤的入射角和出射角始终相同，因此照射出去的光线是明亮均匀的，但是在手术过程中，医生往往需要根据术中情况对光纤进行一定角度的弯折以调整照明区域，而一旦光纤弯折，进入光纤的入射角不变，但是出射角会发生不受控制的变化，导致入射角和出射角不同，因此在光纤端部散发出去的光线角度就失去了均匀性，存在某角度的光线多形成亮斑以及某角度的光线少形成暗斑的问题，而内窥镜成像是由外部显示屏展示的，亮斑和暗斑都会以视野模糊的形态呈现在显示屏上，因此无论是亮斑还是暗斑都会影响医生手术过程中对患者体内创面的判断（医学上，医生对很多人体内炎症或者病变等的判断都是通过明暗阴影来判断的）。

因此如何消除明亮度不均是内窥镜光源装置所需要优化的重点方向。

发明内容

本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，具体地本发明的目的在于提供一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，以解决上述背景技术提出一旦光纤弯折，进入光纤的入射角不变，但是出射角会发生不受控制的变化，导致入射角和出射角不同，因此在光纤端部散发出去的光线角度就失去了均匀性，存在某角度的光线多形成亮斑以及某角度的光线少形成暗斑的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，包括发光腔，所述发光腔的内部依次安装有通电光源和凸透镜片，且发光腔的上端贯穿设置有四组等角度分布的斜支光纤，并且四组所述斜支光纤的上端贯通连接有主光纤，所述斜支光纤与发光腔的上表面之间安装有分调节组件，所述主光纤的外壁套设有滑动套筒，且滑动套筒与发光腔的上表面之间安装有总调焦组件，并且主光纤照明端的内部设置有凹凸镜片。

优选的，所述斜支光纤之间的空间夹角处粘黏设置有弹力球，且弹力球为橡胶材质，并且斜支光纤的下端设置有喇叭状聚光结构，四个所述斜支光纤的上端相互连接且为喇叭口状分布。

优选的，所述凹凸镜片整体为圆形轮廓，且凹凸镜片的中心处为凹透镜面设置，并且凹凸镜片的外圈为凸透镜面设置。

优选的，所述分调节组件包括套环、转板、滑板和方位调焦转杆，且斜支光纤的外壁固定有套环，所述套环的端部铰接有转板的一端，且转板的另一端铰接有滑板，所述滑板端部的一侧转动连接有方位调焦转杆，且方位调焦转杆贯穿于发光腔上表面的竖板，并且竖板的内部开设有与方位调焦转杆外壁螺纹相匹配的螺孔。

优选的，所述滑板的下表面固定有限位滑块，且发光腔的上表面开设有限位槽，并且限位滑块滑动设置于限位槽的内部。

优选的，所述总调焦组件包括固定板、丝杆、总调焦转杆、环形凹槽和插板，且主光纤的外壁固定有固定板，所述固定板的下表面与发光腔上表面之间固定有丝杆，且丝杆的外壁套设有总调焦转杆，并且总调焦转杆的内部开设有与丝杆外壁螺纹相匹配的螺孔，所述总调焦转杆的外壁开设有环形凹槽，且环形凹槽的内部插接有插板的一端，并且插板的另一端固定于滑动套筒的外壁。

优选的，所述插板与环形凹槽为卡合式的滑动连接，且滑动套筒与主光纤为套合式的滑动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在进行聚散光调节时，旋转总调焦转杆，在丝杆外壁的螺纹作用下总调焦转杆会沿着丝杆的外壁进行适应性的升降，从而利用插板在环形凹槽内部的适应性旋转使得升降作用稳定传递至滑动套筒上，进而使得滑动套筒同步下落会逐渐套在四个斜支光纤的上端并使得四个斜支光纤的上端逐渐收紧，当四个斜支光纤的上端逐渐收紧后，四个斜支光纤的角度会逐渐发生变化，从而使得平行斜支光纤进入的强光束入射角发生变化，而当入射角发生变化后，出射角以及出射位置一定会同步发生变化，因此随着总调焦转杆的持续旋转，总会有一个点使得主光纤内强光束的出射位置落在如图所示凹凸镜片上的凸透镜面上，进而达到聚光调节的效果。

本发明将由凹凸镜片发射的光线分为东南西北四个方位，在散光情况下，假设东方位出现明亮度不均的情况，则可以对应旋转调节东方位对应的支光纤角度，旋转东方位对应的方位调焦转杆，东方位的斜支光纤会进行适应性的偏转，同时进入东方位斜支光纤内强光束的入射角会随着斜支光纤的偏转而发生适应性变化，同时虽然不知道东方位对应强光束的出射角度，但是通过逐步改变入射角来调节出射角，不管怎么弯折当调节进行时出射角也一定会逐步变化，出射角出现变化对应其亮度也会随之变化，明暗情况也会出现变化，采用边调节边看的方式，直至找到最亮最均匀的那个角度停止旋转调节，此时明暗消除，类似于望远镜调焦，是一种抽象概念，即边调边看直至找到眼睛看的最清楚的那个度，因此通过总调焦和单独方位调焦相配合的形式，既可实现主光纤聚散光模式的精准调节，同时又可以在针对主光纤不同的弯折情况所对应不同角度不同位置的明暗不均情况进行单独调焦，从而可以根据不同情况去针对性的消除明暗不均的情况，可针对性的消除由内窥镜反馈画面中出现的亮斑或暗斑，避免亮斑或暗斑影响医生手术过程中对患者体内创面的判断。

附图说明

图1为光纤直线状态下通过总调焦转杆调节散光和聚光照明的示意图；

图2为本发明图1中散光和聚光照明端的放大结构示意图；

图3为光纤弯折状态下照明端明暗不均的示意图；

图4为本发明整体示意图；

图5为本发明图3中照明端的放大结构示意图；

图6为本发明主体结构的正视剖面示意图；

图7为本发明主体结构的俯视安装结构示意图；

图8为本发明图6中总调焦和方位调焦的分布结构示意图；

图9为本发明斜支光纤和斜支光纤以及弹力球的立体图。

图中：1、发光腔；2、通电光源；3、凸透镜片；4、斜支光纤；41、弹力球；42、套环；43、转板；44、滑板；45、方位调焦转杆；46、限位滑块；5、主光纤；51、固定板；52、滑动套筒；53、丝杆；54、总调焦转杆；55、环形凹槽；56、插板；6、凹凸镜片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，包括发光腔1，发光腔1的内部依次安装有通电光源2和凸透镜片3，且发光腔1的上端贯穿设置有四组等角度分布的斜支光纤4，并且四组斜支光纤4的上端贯通连接有主光纤5，斜支光纤4与发光腔1的上表面之间安装有分调节组件，主光纤5的外壁套设有滑动套筒52，且滑动套筒52与发光腔1的上表面之间安装有总调焦组件，并且主光纤5照明端的内部设置有凹凸镜片6。

斜支光纤4之间的空间夹角处粘黏设置有弹力球41，且弹力球41为橡胶材质，并且斜支光纤4的下端设置有喇叭状聚光结构，四个斜支光纤4的上端相互连接且为喇叭口状分布，弹力球41用以将四组斜支光纤4撑起，同时不会影响四组斜支光纤4的角度调整，斜支光纤4为塑性材料具有一定的硬度和柔韧性。

凹凸镜片6整体为圆形轮廓，且凹凸镜片6的中心处为凹透镜面设置，并且凹凸镜片6的外圈为凸透镜面设置，凹凸镜片6的中心处为凹头镜，而凹凸镜片6的边缘处为凹透镜，主要用以调节散光和聚光两种照射状态。

分调节组件包括套环42、转板43、滑板44和方位调焦转杆45，且斜支光纤4的外壁固定有套环42，套环42的端部铰接有转板43的一端，且转板43的另一端铰接有滑板44，滑板44端部的一侧转动连接有方位调焦转杆45，且方位调焦转杆45贯穿于发光腔1上表面的竖板，并且竖板的内部开设有与方位调焦转杆45外壁螺纹相匹配的螺孔，当东南西北某个方位（也就是内窥镜显示屏上对应的东南西北四个方位）出现明亮不均的情况时，可旋转调节对应的方位调焦转杆45，使得滑板44进行适应性的水平滑动并通过转板43推拉斜支光纤4，从而使斜支光纤4进行适应性的小角度偏转，从而达到调节入射角以改变出射角的效果（虽然不知道具体的出射角度，但是通过逐步改变入射角来控制出射角，不管怎么弯折出射角也一定会逐步变化，出射角出现变化对应其亮度也会随之变化，明暗情况也会出现变化，采用边调节边看的方式，直至找到最清楚最均匀显示屏画面最清晰的那个角度后停止旋转方位调焦转杆45，此时明暗消除，类似于望远镜调焦，边调边看直至找到眼睛看的最清楚的那个点，注：是最清楚的而不是最亮的）。

滑板44的下表面固定有限位滑块46，且发光腔1的上表面开设有限位槽，并且限位滑块46滑动设置于限位槽的内部。

总调焦组件包括固定板51、丝杆53、总调焦转杆54、环形凹槽55和插板56，且主光纤5的外壁固定有固定板51，固定板51的下表面与发光腔1上表面之间固定有丝杆53，且丝杆53的外壁套设有总调焦转杆54，并且总调焦转杆54的内部开设有与丝杆53外壁螺纹相匹配的螺孔，总调焦转杆54的外壁开设有环形凹槽55，且环形凹槽55的内部插接有插板56的一端，并且插板56的另一端固定于滑动套筒52的外壁，总调焦组件用来同步调节四组斜支光纤4，处于四个等角度的斜支光纤4上端会逐渐被滑动套筒52套在其内部，从而使得四个塑性材料的斜支光纤4同步进行适应性的角度变化，且变化幅度相同，进而同步调节四个斜支光纤4的入射角，而入射角变化时对应的出射角和出射位置也会发生变化，总会有一个角度使四个方向的出射位置同步落在凹凸镜片6的凹透镜或者凸透镜上，从而达到散光或者聚光调节的效果，且当光纤弯折后，散光或聚光状态也会发生变化，但是可通过总调焦和单位调焦的配合操作来实现聚光和散光的调节。

插板56与环形凹槽55为卡合式的滑动连接，且滑动套筒52与主光纤5为套合式的滑动连接。

工作原理：在使用该内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置时，首先如图1和图4所示，由通电光源2散发的强光在凸透镜片3的聚光作用下分别由四个斜支光纤4进入主光纤5内部，而进入斜支光纤4中的光线一定是平行于斜支光纤4的光线最为密集最为明亮（可能会有反射角度偏差较大的进入斜支光纤4中传播，但是角度偏差较大的光线在高频反射后显示出来的光线很弱，而平行于斜支光纤4的光线最为密集最为明亮，因此在绝对的强光束比较下，很弱且高频反射后的光线最后会形成扩散较大的照射光环不会影响强光束的聚散照明），同时斜支光纤4下端的喇叭口状结构是用来阻挡和削弱角度偏差较大的光线。

按照上述分析，如图1所示，在主光纤5处于直线状态下，平行于斜支光纤4进入主光纤5内部的强光束会呈规律的对称式反射，最终以和入射角相同的出射角射出，图1左侧视图中为强光出射位置落于凹凸镜片6中心处的凹透镜面上，因此图1左侧视图中主体光束为散光照片状态，若需要进行聚光式单点照明时则需要进行总调焦，如图6所示，正向旋转总调焦转杆54，在丝杆53外壁的螺纹作用下总调焦转杆54会沿着丝杆53的外壁进行适应性的升降，从而利用插板56在环形凹槽55的适应性旋转使得升降作用稳定传递至滑动套筒52上，进而使得滑动套筒52同步下落会逐渐套在四个斜支光纤4的上端并使得四个斜支光纤4的上端住家收紧，当四个斜支光纤4的上端逐渐收紧后，四个斜支光纤4的角度会逐渐发生变化，从而使得平行斜支光纤4进入的强光束入射角发生变化，而当入射角发生变化后，出射角以及出射位置一定会同步发生变化，因此随着总调焦转杆54的持续旋转，总会有一个点使得主光纤5内强光束的出射位置落在如图2所示凹凸镜片6上的凸透镜面上，进而达到聚光调节的效果。

紧接着，当主光纤5在按需进行不规律的弯折后，如图3所示为散光状态下主光纤5弯折后内部强光束的传播示意图（聚光状态下聚光点比较小一般不会出现明暗不均的情况，主要是散光状态下的明暗不均），当主光纤5不规律弯折后，平行斜支光纤4进入主光纤5的强光束入射角保持不变，但是由于主光纤5不规律弯折，平行斜支光纤4进入主光纤5的强光束出射角会发生不规律的变化，弯折处，反射角开始发生变化，而且弯折角度越大，出射角越杂乱，如图3和图5所示光线越密集的出射角对应的照射位置越亮而光线越稀疏的出射角对应的照射位置越暗。

针对上述分析，本发明将由凹凸镜片6发射的光线分为东南西北四个方位，在散光情况下，假设东方位出现明亮度不均的情况，则可以对应旋转调节东方位对应的支光纤角度，如图6、图7和图8所示，旋转东方位对应的方位调焦转杆45，方位调焦转杆45沿着竖板的内壁进行水平移动并带动滑板44同步进行水平滑动，同时滑板44会通过转板43同步对套环42产生水平的推拉作用，从而使得套环42同步对东反位所对应的斜支光纤4进行适应性推拉并使其进行适应偏转，当东方位的斜支光纤4角度发生偏转后，同步进入东方位斜支光纤4内强光束的入射角也会随着斜支光纤4的偏转而发生适应性变化，同时虽然不知道东方位对应强光束的出射角度，但是通过逐步改变入射角来调节出射角，不管怎么弯折当调节进行时出射角也一定会逐步变化，出射角出现变化对应其亮度也会随之变化，明暗情况也会出现变化，采用边调节边看的方式，直至找到最亮最均匀的那个角度停止旋转调节，此时明暗消除，类似于望远镜调焦，是一种抽象概念，即边调边看直至找到眼睛看到内窥镜画面中反馈出来最清楚的那个度，因此通过总调焦和单独方位调焦相配合的形式，既可实现主光纤5聚散光模式的精准调节，同时又可以在针对主光纤5不同的弯折情况所对应不同角度不同位置的明暗不均情况进行单独调焦，从而可以根据不同情况去针对性的消除明暗不均的情况，可针对性的消除由内窥镜反馈画面中出现的亮斑或暗斑，避免亮斑或暗斑影响医生手术过程中对患者体内创面的判断。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，包括发光腔（1），其特征在于：所述发光腔（1）的内部依次安装有通电光源（2）和凸透镜片（3），且发光腔（1）的上端贯穿设置有四组等角度分布的斜支光纤（4），并且四组所述斜支光纤（4）的上端贯通连接有主光纤（5），所述斜支光纤（4）与发光腔（1）的上表面之间安装有分调节组件，所述主光纤（5）的外壁套设有滑动套筒（52），且滑动套筒（52）与发光腔（1）的上表面之间安装有总调焦组件，并且主光纤（5）照明端的内部设置有凹凸镜片（6）。

2.根据权利要求1所述的一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，其特征在于：所述斜支光纤（4）之间的空间夹角处粘黏设置有弹力球（41），且弹力球（41）为橡胶材质，并且斜支光纤（4）的下端设置有喇叭状聚光结构，四个所述斜支光纤（4）的上端相互连接且为喇叭口状分布。

3.根据权利要求1所述的一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，其特征在于：所述凹凸镜片（6）整体为圆形轮廓，且凹凸镜片（6）的中心处为凹透镜面设置，并且凹凸镜片（6）的外圈为凸透镜面设置。

4.根据权利要求1所述的一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，其特征在于：所述分调节组件包括套环（42）、转板（43）、滑板（44）和方位调焦转杆（45），且斜支光纤（4）的外壁固定有套环（42），所述套环（42）的端部铰接有转板（43）的一端，且转板（43）的另一端铰接有滑板（44），所述滑板（44）端部的一侧转动连接有方位调焦转杆（45），且方位调焦转杆（45）贯穿于发光腔（1）上表面的竖板，并且竖板的内部开设有与方位调焦转杆（45）外壁螺纹相匹配的螺孔。

5.根据权利要求4所述的一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，其特征在于：所述滑板（44）的下表面固定有限位滑块（46），且发光腔（1）的上表面开设有限位槽，并且限位滑块（46）滑动设置于限位槽的内部。

6.根据权利要求1所述的一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，其特征在于：所述总调焦组件包括固定板（51）、丝杆（53）、总调焦转杆（54）、环形凹槽（55）和插板（56），且主光纤（5）的外壁固定有固定板（51），所述固定板（51）的下表面与发光腔（1）上表面之间固定有丝杆（53），且丝杆（53）的外壁套设有总调焦转杆（54），并且总调焦转杆（54）的内部开设有与丝杆（53）外壁螺纹相匹配的螺孔，所述总调焦转杆（54）的外壁开设有环形凹槽（55），且环形凹槽（55）的内部插接有插板（56）的一端，并且插板（56）的另一端固定于滑动套筒（52）的外壁。

7.根据权利要求6所述的一种内窥镜用可消除明亮度不均的光源装置，其特征在于：所述插板（56）与环形凹槽（55）为卡合式的滑动连接，且滑动套筒（52）与主光纤（5）为套合式的滑动连接。