一种内窥镜装置的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种内窥镜装置。


背景技术：

2.现代的腔镜微创手术中需要多种手术工具和内窥镜装置的同时协作，内窥镜装置的前端伸入腔体内部摄取图像，需要自备光源进行辅助照明来保证清晰成像，然后将摄取的图像经过处理器进行处理，并通过图像显示器实时显示，从而为医生手术操作提供准确定量和高清晰度的图像，提高医生手术操作诊断的准确率。
3.现有的内窥镜装置通常分为前置照明和后置照明两种形式，后置照明即将光源设置在内窥镜主机或后端，通过导光装置将光源发出的光传至内窥镜前端的出光口。前置照明是将光源镶嵌在内窥镜前端表面，通电即可照明光源。但是前置照明的方式由于空间狭小，照明装置不能太大，导致无法看清被检对象或者成像清晰度受到一定影响，且难以实现镜头前端的密封防水，此外光源容易被磨损减少使用寿命。而后置照明通常由于长距离投射成像，易在成像过程中产生图像噪声和受到杂光对成像的干扰。但是，两种照明形式的照明范围均有限，且内窥镜装置只能观察到内窥镜前端靠前的视野，而不能同时观察到沿前端的外周侧的周围方向的视野。


技术实现要素：

4.基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种内窥镜装置。根据一些实施例的内窥镜装置能提高内窥镜照明发散角，增加观察视野。而且，根据一些实施例的内窥镜装置能减少成像过程中的图像噪声和干扰，能形成清晰的三维图像。
5.为达上述目的，本实用新型包括以下技术方案：
6.一种内窥镜装置，包括：
7.内窥镜主体，所述内窥镜主体具有前端部分和后端部分；
8.至少一个图像传感器，设置在所述内窥镜主体的前端部分内；
9.至少一个照明单元，所述照明单元的输出端设置在所述内窥镜主体的前端部分内；
10.至少一个透镜，设置在所述内窥镜主体的前端部分，且位于所述图像传感器的前端和/或所述照明单元的输出端的前端。
11.在一些实施例中，所述至少一个透镜为球面透镜、椭球面透镜、锥体透镜或圆台透镜。
12.在一些实施例中，所述至少一个透镜包括至少一个第一透镜和至少一个第二透镜；
13.所述第一透镜位于所述图像传感器的前端，所述第二透镜位于所述照明单元的输出端的前端。
14.在一些实施例中，所述第一透镜的光轴垂直于所述图像传感器的感光面，并且与
所述内窥镜主体的轴线平行或呈角度。
15.在一些实施例中，所述内窥镜主体的前端部分包括内窥镜座，所述内窥镜座具有容纳腔，用于容纳至少一个所述图像传感器和至少一个照明单元的输出端。
16.在一些实施例中，所述至少一个图像传感器包括相对于所述内窥镜主体的轴线对称设置的第一图像传感器和第二图像传感器，并且
17.所述至少一个第一透镜包括与第一图像传感器对应的第一图像透镜和与第二图像传感器对应的第二图像透镜。
18.在一些实施例中，所述内窥镜座呈管状，所述内窥镜装置还包括设置在所述内窥镜座的前端的透明罩。
19.在一些实施例中，所述内窥镜装置还包括设置在所述内窥镜座的前端的端盖，所述端盖设有用于容纳第一透镜的至少一个镜头通道和用于容纳第二透镜的至少一个照明通道。
20.在一些实施例中，所述镜头通道设置在端盖中部，并且所述照明通道设置在所述镜头通道的外侧，呈月牙形，所述照明单元的输出端呈月牙形，设置在所述照明通道内。
21.在一些实施例中，所述内窥镜座包括绝缘层和设置在所述绝缘层内侧的金属屏蔽层；
22.所述照明单元的输出端和所述图像传感器设置在所述金属屏蔽层内。
23.在一些实施例中，所述照明单元包括光源和与光源耦合的一根或多根光纤；
24.所述光源设置在所述内窥镜主体的后端部分或者内窥镜主体外，所述光纤从所述光源处延伸到所述内窥镜主体的前端部分。
25.本实用新型的实施例具有以下有益效果的一项或多项：
26.1、通过在照明单元的前端设置透镜，可以提高照明发散角。2、通过第一透镜的光轴与内窥镜主体的轴线呈角度或者平行设置，从而提高图像传感器所能摄取的视野范围，增加观察视野。3、通过设置多个图像传感器，从而能够形成立体视觉图像。4、通过后置光源的形式，可以延长使用寿命，且在内窥镜座的前端设计月牙形结构，在保证内窥镜装置小型化的同时，增加照明范围。5、图像数据路径和照明路径分开，且设置绝缘层和金属屏蔽层从而减少外界杂质的干扰，进而减少图像噪声。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
28.图1示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜装置的结构示意图；
29.图2示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜主体前端的结构示意图；
30.图3示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座的结构示意图；
31.图4示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座的另一结构示意图；
32.图5示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座的另一结构示意图；
33.图6示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座的部分剖面结构示意图；
34.图7示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座的部分结构示意图；
35.图8示出根据本实用新型一些实施例的第一透镜与图像传感器配合原理图；
36.图9示出根据本实用新型一些实施例的第一透镜与图像传感器配合的另一原理图。
37.附图标记列表：
38.100、内窥镜装置；1、内窥镜主体；11、内窥镜座；111、端盖；112、镜头通道；113、照明通道；114、透明罩；12、固定座；121、安装通孔；13、绝缘层；14、金属屏蔽层；
39.2、图像传感器；
40.3、照明单元；31、光源；32、光纤；
41.4、透镜；41、第一透镜；411、第一光轴；42、第二透镜；
42.5、信号板；6、视觉处理器；7、图像显示器。
具体实施方式
43.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.在本实用新型中，定义靠近操作者的一端为近端或后端，靠近手术患者的一端为远端或前端。
47.图1示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜装置100的结构示意图，图6和图7分别示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座11的部分剖面结构示意图和部分结构示意图。如图1、图6和图7所示，内窥镜装置100包括内窥镜主体1、至少一个图像传感器2、至少一个照明单元3和至少一个透镜4。
48.具体地，内窥镜主体1呈管状，具有前端部分和后端部分，内窥镜主体1的前端部分起支撑固定作用。图像传感器2、照明单元3的输出端和透镜4均固定设置在内窥镜主体1的前端部分。透镜4设置在图像传感器2的前端和/或照明单元3的输出端的前端。应当理解，透镜4可以仅设置在图像传感器2的前端，或者仅设置在照明单元3的输出端前端，或者同时设
置在图像传感器2的前端和照明单元3的输出端的前端。透镜4设置在图像传感器2的前端，从而便于图像传感器2通过透镜4拍摄目标区域图像。透镜4设置在照明单元3的输出端的前端，从而便于照明单元3的照明光散射。在本公开中，透镜是指具有至少一个非平面表面的透光体。在一些实施例中，透镜4可以是曲面透镜，例如球面透镜、椭球面透镜、锥体透镜、圆台透镜等等，并且可以是凸透镜或者凹透镜。例如，设置在照明单元3的输出端前端的透镜4可以包括至少一个凹面，便于提高照明散射角，增加照明视野。设置在图像传感器2的前端的透镜4可以包括至少一个凸面，便于增加所能摄取的视野范围。
49.在一些实施例中，如图7所示，透镜4包括至少一个第一透镜41和至少一个第二透镜42，第一透镜41位于图像传感器2的前端，第二透镜42位于照明单元3的输出端前端。具体地，照明单元3的输出端和第一透镜41均位于内窥镜主体1更靠近前端的部分且位于图像传感器2的前端侧，可以避免内窥镜主体1遮挡部分照明光线以及视野，从而便于照明单元3的输出端照明以及图像传感器2通过第一透镜41摄取视野。在一些实施例中，第二透镜42和第一透镜41的前端侧大致位于同一水平面内。第一透镜41可以包括凸透镜，例如双凸透镜或者平凸透镜，从而便于增加视野。在一些实施例中，第一透镜41可以包括由多个透镜组成的光学透镜组。其中，光学透镜组包括多个凸透镜和凹透镜，多个凸透镜和凹透镜通过分布设置从而形成光学成像系统。第二透镜42可以包括凹透镜，例如双凹透镜或者平凹透镜，便于增加照明散射角。第二透镜42可以包括由多个透镜组成的光学透镜组。
50.内窥镜主体1可以包括位于前端部分和后端部分之间的中间部分。中间部分的至少一部分可以包括可弯曲变形的柔性管，便于调整内窥镜主体1前端部分的位姿，从而观察目标区域以及获取目标区域的图像信息。在一些实施例中，第一透镜41和图像传感器2数量相等并且一一对应，以便图像传感器2通过各自的第一透镜41拍摄目标区域图像。第二透镜42和照明单元3的数量相等并且一一对应，在一些实施例中，第二透镜42的数量为两个，以便于照明单元3为图像拍摄更好提供照明。在一些实施例中，第一透镜41和图像传感器2的数量均为三个，例如，三个第一透镜41位于内窥镜主体1前端部分的中间位置。三个第一透镜41的具体设置方式，包括但不限于沿径向同一直线间隔排列，或呈三角形排列。本领域技术人员应当理解，第一透镜41的数量还可以为四个或更多个，其设置呈矩阵或者其他方式排布，第一透镜41的具体数量和排布设置方式根据实际需求改变而均不脱离本实用新型的范围。在一些实施例中，一个或多个图像传感器2以及其第一透镜41可以是冗余器件，用于在其它图像传感器2或第一透镜4发生故障时启动操作。在一些实施例中，为了进一步增大内窥镜装置100的照明强度，照明单元3的数量可以为三个或更多个。例如，多个照明单元3的输出端沿内窥镜主体1前端部分的周向边缘设置，或者在多个第一透镜41之间的间隙处设置。照明单元3的数量和排布设置方式可根据实际需求改变而均不脱离本实用新型的范围。
51.图8和图9分别示出根据本实用新型一些实施例的第一透镜41与图像传感器2配合的两种不同的原理图。在一些实施例中，第一透镜41的光轴垂直于图像传感器2的感光面，并且与内窥镜主体1的轴线呈角度或者平行设置。应当理解，第一透镜41的光轴与内窥镜主体1的轴线平行设置时，此时透镜4的光轴与内窥镜主体1的轴线之间的夹角为0
°
，如图8所示。当第一透镜41的光轴与内窥镜主体1的轴线呈角度时，此时两者之间的夹角为非0
°
，如图9所示。在一些实施例中，第一透镜41为球面透镜。以上两种设置方式，均能提高摄取视
野，增加观察视野。
52.在一些实施例中，图2示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜主体1前端的结构示意图。如图2、图8和图9所示，内窥镜主体1的前端部分包括内窥镜座11。内窥镜座11呈管状，并具有容纳腔。至少一个图像传感器2设置在内窥镜座11的容纳腔内，且图像传感器2与内窥镜主体1的轴线平行设置或者呈角度设置。具体地，图像传感器2的数量可以为一个或多个。应理解，当只有一个图像传感器2工作时，内窥镜装置100最终所显示的图像为二维图像。当有多个图像传感器2工作时，图像传感器2就如同人的双目，可以形成立体视觉，从不同的方位摄取图像，通过将多个图像传感器2摄取的图像经过立体视觉处理，最终通过立体显示器显示在屏幕上。
53.在一些实施例中，内窥镜座11的后端紧固设置于内窥镜主体1的中间部分的前端。图6示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座11的部分剖面结构示意图。如图2和图6所示，内窥镜装置100还包括设置在内窥镜座11的前端的端盖111。在一些实施例中，内窥镜座11和端盖111可以一体成型或者通过胶水或者卡合结构紧固且密封连接。端盖111上设有用于容纳第一透镜41的至少一个镜头通道112和用于容纳第二透镜42的至少一个照明通道113。第一透镜41设置在镜头通道112内，第二透镜42设置在照明通道113内。照明通道113用于照明单元3的输出端通过其照明。应当理解，内窥镜座11可以为空心的管体，此时镜头通道112和照明通道113沿端盖111轴向贯穿端盖111。在一些实施例中，内窥镜座11为实心前端的管体，镜头通道112和照明通道113沿端盖111轴向贯穿端盖111后，继续向内窥镜座11的前端内部延伸。在一些实施例中，端盖111包括两个镜头通道112和两个照明通道113。两个镜头通道112截面呈圆形且并排设置在端盖111中部，两个照明通道113分别设置在镜头通道112的外侧。在一些实施例中，照明通道113呈月牙形，第二透镜42和照明单元3的输出端的前端呈月牙形，分别设置在照明通道113内。通过设置月牙形通道，从而能够充分利用管内空间，既能实现小型化且能增加照明视野。通过将图像摄取路径和照明路径分开，从而减少外界杂质的干扰，进而减少图像噪声。
54.在一些实施例中，图像传感器2和第一透镜41的数量均为两个，两个图像传感器2并排间隔设置，分别相对于内窥镜主体1的轴线对称设置，且图像传感器2的感光面与内窥镜主体1的轴线垂直。如图8所示，各第一透镜41包括第一光轴411，第一光轴411与内窥镜主体1的轴线平行且垂直于图像传感器2的感光面。图8中提供了端盖111呈球面形或锥形的两种情况示意图，当目标区域的图像依次经过各第一透镜41后，分别投射到对应的图像传感器2的感光面上。此时不仅能观察到内窥镜前端靠前的视野，同时能观察到沿前端的外周侧的周围方向的视野。在一些实施例中，第一透镜41的前端表面呈球面形或者锥形或者截面呈梯形的凸透镜。在一些实施例中，图像传感器2为coms图像传感器。通过两个coms图像传感器，从而能够形成清晰的立体视觉图像。
55.在一些实施例中，图像传感器2和第一透镜41的数量均为两个，两个图像传感器2分别沿内窥镜主体1的轴线对称设置，且与内窥镜主体1的轴线呈角度。如图9所示，各第一透镜41包括第一光轴411，第一光轴411分别垂直于两个图像传感器2的感光面。图9中提供了内窥镜座11前端的端盖111呈球面形或锥形的两种情况的示意图。由于端盖111靠前的视野以及沿前端的外周侧的周围方向的视野均能同时被摄取，从而增加观察视野。
56.在一些实施例中，端盖111也可以呈平面。图像传感器2和第一透镜41的数量均为
两个。两个图像传感器2并排间隔设置，分别相对于内窥镜主体1的轴线对称设置，且图像传感器2的感光面与内窥镜主体1的轴线垂直。此时，各第一透镜41包括第一光轴411，第一光轴411分别垂直于两个图像传感器2的感光面。
57.在一些实施例中，如图1、图6和图7所示，照明单元3包括光源31和与光源耦合的光纤32。光源31设置在内窥镜主体1的后端部分内或者内窥镜主体1之外，光纤32设置在内窥镜主体1内，并从光源31处延伸到内窥镜主体1的前端部分。在一些实施例中，光纤32包括一根或多根光纤。光纤32的前端的输出端可以构成照明单元3的输出端。光源31发出的照明光通过光纤32传送至内窥镜主体1的前端部分，从光纤32的输出端输出，以实现照明。在一些实施例中，光纤32的输出端前端截面呈月牙形，第二透镜42呈月牙形球面透镜，且固定设置在光纤32的输出端前端(例如设置在端盖111的照明通道113内)。应理解，光源可以设置在内窥镜主体1的后端部分内或者内窥镜主体1后端侧的内窥镜主机部分中或外部。还应当理解，在一些实施例中，照明单元3还可以包括直接设置在内窥镜座11内的照明设备，例如led光源。
58.图3至图5分别示出根据本实用新型一些实施例的内窥镜座的三种不同的结构示意图。在一些实施例中，如图3至图5所示，端盖111的前端可以设有呈非平面的透明罩114。透明罩114可以为透明的玻璃罩，密封设置在端盖111的前端，从而可以避免体液等污渍进入内窥镜座11内。透明罩114呈锥形或半球面形或截面呈梯形，从而便于增加观察视野。在一些实施例中，透明罩114与内窥镜座11前端的端盖111结构形状相配合，并设置其上。还应理解，内窥镜座11的最前端也可以不设置透明罩114，此时，内窥镜座11的前端设有端盖111，端盖111呈锥形或半球面形或截面呈梯形，通过胶水实现最前端的封装密封。在一些实施例中，如图6所示，内窥镜座11内部设有固定座12，固定座12上设有并排的安装通孔121。第一透镜41分别紧固设置在相应的安装通孔121内。第一透镜41的后端通过安装通孔121与图像传感器2对准。第一透镜41的前端伸入内窥镜座11前端的镜头通道112，通过胶水将第一透镜41与镜头通道112之间以及照明通道113与第二透镜42和照明单元3之间的间隙密封。
59.在一些实施例中，如图6所示，内窥镜座11包括绝缘层13和设置在绝缘层13的内层的金属屏蔽层14。照明单元3的输出端、图像传感器2和至少一个第一透镜41设置在金属屏蔽层14内。绝缘层13为绝缘材料制成的管。在一些实施例中，绝缘层13为陶瓷管。陶瓷管不仅可以绝缘，且具有较高的强度，从而保护管体内的图像传感器2、第一透镜41和照明单元3。金属屏蔽层14为金属材料制成的管，可以起屏蔽作用，以防止外界对位于管体内的图像传感器2和照明单元3等产生干扰。
60.在一些实施例中，如图1所示，内窥镜装置100还包括信号板5、视觉处理器6和图像显示器7。具体地，图像传感器2、信号板5、视觉处理器6和图像显示器7电连接。实际工作时，图像传感器2通过第一透镜41摄取目标区域的图像，然后将摄取的图像信息传至信号板5。信号板5接收图像传感器2的图像信息后，对图像信息进行采集处理，然后将采集后的信息传至视觉处理器6。视觉处理器6接收信号板5传送的采集信息后，对采集的图像信息进行处理，然后将处理后的图像信息传送至图像显示器7。图像显示器7接收到视觉处理器6传送的处理信息后，在屏幕上显示成图像。在一些实施例中，图像显示器7为眼镜式图像显示器7，应理解，图像显示器7还可以为屏幕显示器。
61.注意，上述仅为本实用新型的示例性实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。