专利名称：一种用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辅助内窥镜探入物体内部进行直接观测的设备，尤其是一种用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置。
背景技术：
内窥镜是一种用于观察物体内部的仪器，和其他仪器不同，内窥镜可以直接探入到腔体的内部进行观察。内窥镜先后经历了硬管式内窥镜、半可屈式内窥镜、纤维内窥镜、 电子内窥镜四个阶段。内窥镜最早用于医疗领域，用于观察和诊断人体内部组织和器官的病变。随着工业的飞速发展以及相关技术的不断进步，内窥镜还在多种工业领域的维修检查中发挥着重要的应用。内窥镜可以用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的检查和观察，在无需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下可以利用内窥镜实现无损检测。液体泡沫是指气体分散在液体中的分散体系，广泛用于消防灭火、石矿浮选、除尘洗涤等。近年来，有研究人员利用数字相机记录泡沫的数据，并研究泡沫渗流的传播规律， 但是研究的对象仅为泡沫的一维结构；有研究人员基于液体导电、气体不导电的原理研究泡沫，但是这种方法只能获得液相泡沫的总体信息，而不能精确地观察泡沫的微观结构；也有研究人员研究了二维泡沫的渗流情况，但只是数学模拟，没有精确地观察泡沫的内部结构。针对内窥镜能直接探入到物体内部的特点，提出采用内窥镜观察液体泡沫内部结构的方法。在使用过程中发现，由于内窥镜具有一定的焦距，在镜头前一定的物镜范围的景深之内的物体才能清晰成像，紧贴在内窥镜镜头表面的泡沫难以清晰成像。奥林巴斯公司曾针对其工业内窥镜设计了不同焦距的辅助镜头，该辅助镜头具有防水和放大的功能，但是仍然有一定的焦距，也不能使紧贴在辅助镜头表面的物体清晰成像。
发明内容
本发明的目的是解决使用现有内窥镜无法精确观察泡沫内部结构、难以使紧贴在镜头表面的泡沫清晰成像的问题，提供一种用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置。本发明提供的用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置包括辅助镜头镜筒，辅助镜头镜筒为空心圆柱体，辅助镜头镜筒的内径和相应的内窥镜镜头外径相匹配；辅助镜头镜筒内壁的上部和下部至少各开有一个胶圈安装凹槽，胶圈安装凹槽的侧剖面呈半圆形，每一个凹槽内各放置一个用于固定辅助镜片或内窥镜镜头的橡胶圈；辅助镜头镜筒的上端面内缘设置一个环形辅助镜片固定沿，辅助镜头镜筒内固定沿下方和辅助镜头镜筒内壁上部的橡胶圈固定设置一个辅助镜片，该辅助镜片为圆柱体，其厚度和内窥镜镜头的焦距相等，调整辅助镜片下端面为凹透镜使呈像更为清晰，凹透镜的焦距范围在0-20mm ； 内窥镜镜头由内窥镜辅助镜头镜筒内侧下部凹槽内的橡胶圈固定，内窥镜镜头和辅助镜片下端面相接触。所述辅助镜头镜筒内壁上靠近辅助镜片下端面的位置处开有一个带有内螺纹的排气孔，排气孔上设置一个密封螺丝，密封螺丝的外径为2. 0mm，螺纹间距0. 5mm。本发明的优点和积极效果
本发明装置能够把紧贴辅助镜头的泡沫控制在内窥镜的焦距上，焦距的位置在景深范围之内，进而实现紧贴辅助镜头的物体清晰成像，配有该装置的内窥镜和常规内窥镜一样能清晰地观察景深范围之内的物体。同时，该辅助镜头还具有防渗、防腐及保护内窥镜镜头的功能，成本很低，制作容易。本发明可以作为内窥镜辅助装置用于消防泡沫、浮选泡沫等泡沫的内部结构观测，具有一定的应用范围。
图1是内窥镜辅助镜头的半剖示意简图。图2是内窥镜辅助镜头镜筒的侧面示意简图。图3是橡胶圈示意图。图4是辅助镜片示意图。图5是例1中常规内窥镜观察坐标纸的成像图。图6是例1中带有辅助镜头的内窥镜观察坐标纸的成像图(下端面调整前)。图7是例1中带有辅助镜头的内窥镜观察坐标纸的成像图(下端面调整后)。图8是例2中常规内窥镜观察坐标纸的成像图。图9是例2中带有辅助镜头的内窥镜观察坐标纸的成像图(下端面调整前)。图10是例2中带有辅助镜头的内窥镜观察坐标纸的成像图(下端面调整后)。图11是例3中常规内窥镜观察坐标纸的成像图。图12是例3中带有辅助镜头的内窥镜观察坐标纸的成像图(下端面未调整)。图中标记1辅助镜头镜筒；2胶圈安装凹槽；3密封螺丝；4排气孔；5胶圈安装凹槽；6环形辅助镜片固定沿；7辅助镜片；8橡胶圈；9辅助镜片下端面；10橡胶圈。下面结合附图及实施例进一步说明本发明。
具体实施例方式如图1所示，本发明提供的用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置包括辅助镜头镜筒1，辅助镜头镜筒为空心圆柱体，辅助镜头镜筒的内径和相应的内窥镜镜头的外径相匹配，辅助镜头镜筒内壁的上部和下部至少各开有一个胶圈安装凹槽2和5，胶圈安装凹槽呈半圆形，胶圈安装凹槽内各放置一个分别用于固定辅助镜片7和内窥镜镜头的橡胶圈8和10，辅助镜头镜筒的上端面内缘设置一个环形辅助镜片固定沿6，固定沿内收的角度为45°，固定沿的宽度为0. 5mm，辅助镜头镜筒内固定沿下方和辅助镜头镜筒内壁上部的橡胶圈8固定设置一个辅助镜片7。辅助镜片7为圆柱体，其厚度和内窥镜镜头的焦距相等，调整辅助镜片下端面为凹透镜使呈像更为清晰，凹透镜的焦距范围在0-20mm。内窥镜镜头由内窥镜辅助镜头镜筒内侧下部凹槽内的橡胶圈10固定，内窥镜镜头和辅助镜片下端面9相接触。
组装时，首先在辅助镜头镜筒1内壁上部的凹槽2处放置橡胶圈8，然后从辅助镜头镜筒的下端向上推入辅助镜片7，橡胶圈8会固定辅助镜片7，辅助镜头镜筒的上端面内缘设置的环形辅助镜片固定沿6将会收住辅助镜片7 ；然后，在下部的凹槽5处放置橡胶圈 10，从辅助镜头镜筒的下端向上推入内窥镜镜头，内窥镜镜头和辅助镜片之间的空气由排气孔4排出，内窥镜镜头和辅助镜片的下端面9相接触；最后，用密封螺丝3旋入排气孔4 处实现密封，这样带有辅助镜头的内窥镜就可以直接探入到泡沫的内部进行观测了。本观测装置可以用于直接探入到泡沫内部清晰地观测结构，该装置避免了内窥镜镜头和泡沫的直接接触，防止泡沫析液对内窥镜镜头的腐蚀。
具体应用实例1
所用内窥镜镜头参数为外径10. 0mm，高度20. 0mm，焦距10. Omm ；则辅助镜头装置参数辅助镜头镜筒所用材料为62铜合金，内径10. 2mm、外径11. 7mm、高度20. 0mm，第一个镜筒内壁凹槽距固定沿5. Omm处、半圆形凹槽半径0. 2mm，第二个凹槽在距固定沿13. Omm处、 半圆形凹槽半径0. 2mm,第三个凹槽在距固定沿17. Omm处、半圆形凹槽半径0. 2mm,凹槽处所用橡胶圈内径10. 0mm、厚度0. 5mm。其中第一个凹槽处的橡胶圈用于固定辅助镜片，第二个和第三个凹槽处的橡胶圈用于固定内窥镜镜头。辅助镜片厚度10. 0mm、直径10. 0mm，调整辅助镜片下端面的弧度得到焦距为15mm的凹透镜。用坐标纸替代泡沫并用内窥镜进行观察，根据坐标纸的平行线状况判断图片呈像的精确程度。图5为未用辅助镜头直接在内窥镜焦距处放置坐标纸所得的图片，边缘平行线弯曲的现象较为严重；图6是使用辅助镜头后紧贴坐标纸所得的图片，边缘平行线弯曲的现象得到了一定的改善，但是最右端的直线顶部和底部仍然有一定的偏差，其中白色部分为四个冷光源灯在辅助镜片水平端面的反射；；图7是辅助镜头弧度调整后的图片，该图片和图5、图6相比有效改善了平行线弯曲、 偏差的状况，呈像更为精确，其中白色部分为四个冷光源灯在辅助镜片弯曲端面的反射。
具体应用实例2
所用内窥镜镜头参数为外径8. 0mm，高度15. 0mm，焦距10. Omm ；则辅助镜头装置参数 辅助镜头镜筒使用不锈钢材料制备，内径8. 2mm、外径10. Omm,高度15. Omm,第一个镜筒内壁凹槽在距固定沿4. Omm处、半圆形凹槽半径0. 2mm,第二个凹槽在距固定沿12. Omm处、半圆形凹槽半径0. 2mm，所用橡胶圈内径8. 0mm、厚度0. 5mm，其中第一个凹槽处的橡胶圈用于固定辅助镜片，第二个凹槽处的橡胶圈用于固定内窥镜镜头。辅助镜片厚度10. 0mm、直径 8. 0mm，调整辅助镜片下端面为12mm焦距的凹透镜。用坐标纸替代泡沫并用内窥镜进行观察，根据坐标纸的平行线状况判断图片呈像的精确程度。图8为未用辅助镜头直接在焦距处放置坐标纸所得的图片，边缘处出现平行线弯曲的现象；图9是使用辅助镜头后紧贴坐标纸所得的图片，边缘平行线弯曲的现象得到了一定的改善，但是最右端的直线仍然有一定的偏差，其中白色部分为四个冷光源灯在辅助镜片水平端面的反射；图10是辅助镜头弧度调整后的图片，该图片和图8、图9相比有效地改善了平行线弯曲和偏差的状况，呈像更为精确，其中白色部分为四个冷光源灯在辅助镜片弯曲端面的反射。
具体应用实例3所用内窥镜镜头参数为直径4. 5mm,高度11. 0mm，焦距7. Omm ；则辅助镜头装置参数 辅助镜头镜筒使用Zamak 2型锌合金制备，内径4. 7mm、外径6. Omm,高度12. 0mm，第一个镜筒内壁凹槽在距固定沿3. Omm处、半圆形凹槽半径0. 15mm，第二个凹槽在距固定沿9. Omm 处、凹槽半径0. 15mm，所用橡胶圈内径4. 5mm、厚度0. 5mm，其中第一个凹槽处的橡胶圈用于固定辅助镜片，第二个凹槽处的橡胶圈用于固定内窥镜镜头。辅助镜片厚度7. 0mm、直径 4. 5mm。用坐标纸替代泡沫并用内窥镜进行观察，根据坐标纸的平行线状况判断图片呈像的精确程度。图10为未用辅助镜头直接在焦距处放置坐标纸所得的图片，边缘处出现了平行线弯曲的现象；图11是使用辅助镜头后紧贴坐标纸所得的图片，和图10相比有效地改善了平行线的弯曲和偏差，呈像更为精确，其中白色部分为四个冷光源灯在辅助镜片水平端面的反射。
权利要求
1.一种用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置，其特征在于该装置包括辅助镜头镜筒，辅助镜头镜筒为空心圆柱体，辅助镜头镜筒的内径和相应的内窥镜镜头外径相匹配；辅助镜头镜筒内壁的上部和下部至少各开有一个胶圈安装凹槽，胶圈安装凹槽侧剖面呈半圆形，每一个凹槽内各放置一个用于固定辅助镜片或内窥镜镜头的橡胶圈；辅助镜头镜筒的上端面内缘设置一个环形辅助镜片固定沿，辅助镜头镜筒内固定沿下方和辅助镜头镜筒内壁上部的橡胶圈固定设置一个辅助镜片，该辅助镜片为圆柱体，辅助镜片的厚度和内窥镜镜头的焦距相等，调整辅助镜片下端面为凹透镜使呈像更为清晰，凹透镜的焦距范围在0-20mm;内窥镜镜头由内窥镜辅助镜头镜筒内侧下部凹槽内的橡胶圈固定，内窥镜镜头和辅助镜片下端面相接触。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助镜头镜筒内壁上靠近辅助镜片下端面的位置处开有一个带有内螺纹的排气孔，排气孔上设置一个密封螺丝，密封螺丝的外径为2. Omm,螺纹间距0. 5mm。
全文摘要
一种用于内窥镜上观测泡沫内部结构的辅助镜头装置。该装置包括辅助镜头镜筒，辅助镜头镜筒内壁的上部和下部至少各开有一个胶圈安装凹槽，凹槽侧剖面呈半圆形、凹槽内各放置一个用于固定辅助镜片或内窥镜镜头的橡胶圈，辅助镜头镜筒的上端面内缘设置一个环形辅助镜片固定沿，辅助镜头镜筒内固定沿下方和辅助镜头镜筒内壁上部的橡胶圈固定设置一个辅助镜片，辅助镜片下端面和内窥镜镜头相接触。调整辅助镜片的下端面为凹透镜使呈像更清晰，凹透镜的焦距范围在0-20mm。本发明装置用于辅助内窥镜对泡沫的内部结构进行清晰地观测，可防止泡沫析液对镜头的腐蚀；制作方便、成本低廉，可用于消防泡沫、浮选泡沫等内部结构的观测。
文档编号G02B23/24GK102253471SQ20111022136
公开日2011年11月23日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者傅学成, 包志明, 夏建军, 张宪忠, 王荣基, 陈涛 申请人:公安部天津消防研究所