ЭЛЕКТРОННЫЙ ЭНДОСКОП И СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННОГО ЭНДОСКОПА Российский патент 2022 года по МПК A61B1/04 

Область техники

[001] Настоящее изобретение относится к технической области медицинских изделий, в частности к электронному эндоскопу и системе электронного эндоскопа.

Уровень техники

[002] С быстрым развитием оперативной медицинской технологии электронный эндоскоп, в котором объединены традиционная технология оптической эндоскопии, современная компьютерная технология, технология микроэлектроники и другие высокие технологии, стал очень широко используемым медицинским диагностическим инструментом.

[003] При использовании электронного эндоскопа, в связи с небольшим разрезом минимально инвазивной операции, обычно необходимо поворачивать угол эндоскопа для осмотра целевой ткани или органа. Однако, что касается электронных эндоскопов, как электронных 2D-эндоскопов, так и 3D-эндоскопов, когда оператор поворачивает часть с линзой, линза и фоточувствительный элемент поворачиваются одновременно, что приводит к тому, что направление поля зрения (FOV) будет поворачиваться с изменением области поля зрения, что причиняет неудобство врачу при постановке диагноза.

Сущность изобретения

[004] Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения предлагаются электронный эндоскоп и система электронного эндоскопа.

[005] В одном аспекте настоящего изобретения предлагается электронный эндоскоп. Электронный эндоскоп содержит корпус в виде трубки, по меньшей мере две линзы с ненулевым углом, узел считывания изображений и модуль передачи. Корпус в виде трубки снабжен проходящим через него светоприемным каналом, который выполнен с возможностью вмещения последовательно линз, узла считывания изображений и модуля передачи. Оптические оси линзы параллельны оси прохождения светоприемного канала. Узел считывания изображений выполнен с возможностью преобразования принятого изображения, переданного от линз, в электрический сигнал и вывода электрического сигнала, и модуль передачи выполнен с возможностью осуществления поворота линз вокруг оптических осей в одном и том же направлении.

[006] Корпус в виде трубки электронного эндоскопа, упомянутый выше, снабжен светоприемным каналом, проходящим через него. Оптический приемный канал вмещает последовательно линзу, узел считывания изображений и модуль передачи. Оптическая ось линзы параллельна оси прохождения светоприемного канала. Узел считывания изображений выполнен с возможностью приема изображения, передаваемого линзами, и преобразования изображения в электрический сигнал. Модуль передачи выполнен с возможностью осуществления поворота каждой линзы с ненулевым углом вокруг своей оптической оси в одном и том же направлении, так что каждая линза может поворачиваться независимо от узла считывания изображений, и направление поля зрения не будет изменяться во время изменения области поля зрения.

[007] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп также содержит приводное устройство, и модуль передачи содержит первое передаточное устройство, второе передаточное устройство и передаточное соединительное средство. Приводное устройство приводит в движение передаточное соединительное средство посредством второго передаточного устройства, и затем передаточное соединительное средство приводит в движение линзы с ненулевым углом посредством первого передаточного устройства.

[008] В одном варианте осуществления корпус в виде трубки содержит уплотнительную головку части с линзой и основную часть корпуса в виде трубки, при этом уплотнительная головка части с линзой соединена с дистальным концом основной части корпуса в виде трубки. Светоприемный канал содержит внутреннюю полость для линзы, расположенную на дистальном конце уплотнительной головки части с линзой, первый светоприемный канал, расположенный на проксимальном конце уплотнительной головки части с линзой, и второй светоприемный канал, проходящий через основную часть корпуса в виде трубки, при этом линза проходит от внутренней полости для линзы к первому светоприемному каналу, первое передаточное устройство расположено в первом светоприемном канале, и узел считывания изображений расположен на проксимальном конце уплотнительной головки части с линзой и неподвижно установлен во втором светоприемном канале.

[009] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп также содержит удерживаемый рукой конец, расположенный на проксимальном конце корпуса в виде трубки. Приводное устройство расположено на удерживаемом рукой конце. Второе передаточное устройство расположено на проксимальном конце светоприемного канала и соединено с приводным устройством. И проксимальный конец передаточного соединительного средства соединен со вторым передаточным устройством, и проходит к дистальному концу вдоль осевого направления корпуса в виде трубки, и соединен с первым передаточным устройством.

[0010] В одном варианте осуществления первое передаточное устройство содержит любой из зубчатого передаточного механизма, ременного передаточного механизма, цепного передаточного механизма, шатунного передаточного механизма или тросикового передаточного механизма. Передаточное соединительное средство представляет собой передаточный вал или стальной тросик. Второе передаточное устройство содержит зубчатый передаточный механизм или конструкцию в виде промежуточного вала.

[0011] В одном варианте осуществления узел считывания изображений содержит печатную монтажную плату и по меньшей мере один элемент в виде камеры с твердотельной матрицей, предусмотренный на печатной монтажной плате, элемент в виде камеры с твердотельной матрицей имеет фоточувствительную поверхность, при этом поверхность формирования изображения линзы расположена на фоточувствительной поверхности элемента в виде камеры с твердотельной матрицей.

[0012] В одном варианте осуществления печатная монтажная плата и фоточувствительная поверхность элемента в виде камеры с твердотельной матрицей перпендикулярны оптической оси, на печатной монтажной плате образовано сквозное отверстие, при этом первое передаточное устройство проходит через сквозное отверстие.

[0013] В одном варианте осуществления первое передаточное устройство содержит зубчатый передаточный механизм. Зубчатый передаточный механизм содержит ведущее зубчатое колесо и по меньшей мере два линзовых зубчатых колеса. Каждое из линзовых зубчатых колес соединено с наружной стороной одной линзы и находится в зацеплении с ведущим зубчатым колесом. Ведущее зубчатое колесо соединено с передаточным соединительным средством. Ведущее зубчатое колесо осуществляет поворот каждого линзового зубчатого колеса в одном и том же направлении таким образом, что каждая линза поворачивается в одном и том же направлении.

[0014] В одном варианте осуществления печатная монтажная плата и фоточувствительная поверхность элемента в виде камеры с твердотельной матрицей размещены вдоль направления оптической оси. Электронный эндоскоп дополнительно содержит оптический вращающийся компонент, и оптический вращающийся компонент выполнен с возможностью преобразования направления распространения исходящего света линзы в направление, перпендикулярное фоточувствительной поверхности.

[0015] В одном варианте осуществления первое передаточное устройство содержит зубчатый передаточный механизм. Зубчатый передаточный механизм содержит монтажное основание для зубчатых колес, ведущее зубчатое колесо, ведомое зубчатое колесо и по меньшей мере два линзовых зубчатых колеса. Каждое линзовое зубчатое колесо соединено с наружной стороной одной линзы. Ведущее зубчатое колесо соединено с передаточным соединительным средством. Как ведущее зубчатое колесо, так и ведомое зубчатое колесо могут быть установлены c возможностью поворота на монтажном основании для зубчатых колес. Ведущее зубчатое колесо находится во внешнем зацеплении с ведомым зубчатым колесом, и ведомое зубчатое колесо находится во внешнем зацеплении с каждым линзовым зубчатым колесом, чтобы осуществлять поворот каждого линзового зубчатого колеса в одном и том же направлении.

[0016] В одном варианте осуществления оптический вращающийся компонент представляет собой вращающуюся призму или плоское зеркало.

[0017] В одном варианте осуществления выходная поверхность вращающейся призмы прикреплена к фоточувствительной поверхности узла считывания изображений.

[0018] В одном варианте осуществления на печатной монтажной плате образован канал, обеспечивающий возможность прохождения через него передаточного соединительного средства.

[0019] В одном варианте осуществления печатная монтажная плата содержит по меньшей мере две составные печатные монтажные платы, каждая из которых симметрично размещена относительно оси прохождения корпуса в виде трубки с образованием канала, обеспечивающего возможность прохождения через него передаточного соединительного средства.

[0020] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит защитный экран для линзы, предусмотренный на дистальном конце каждой внутренней полости для линзы, и защитный экран для линзы выполнен с возможностью защиты линзы в соответствующей внутренней полости для линзы.

[0021] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит уплотнительный защитный экран, который предусмотрен на уплотнительной головке части с линзой.

[0022] В одном варианте осуществления уплотнительный защитный экран соединен с уплотнительной головкой части с линзой посредством защелкивающегося соединения или резьбового соединения.

[0023] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит оптическое волокно. Уплотнительная головка части с линзой образует оптический выходной канал через него между внутренними полостями для линзы. Оптический выходной канал сообщается со вторым оптическим приемным каналом, и оптическое волокно проходит от второго оптического приемного канала и проходит к дистальному концу уплотнительной головки части с линзой через оптический выходной канал.

[0024] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит источник холодного освещения и источник питания, при этом уплотнительная головка части с линзой образует световой выходной канал между внутренними полостями для линзы, и световой выходной канал выполнен с возможностью вмещения источника холодного освещения и источника питания.

[0025] В другом аспекте настоящего изобретения предлагается система электронного эндоскопа, которая содержит электронный эндоскоп, как описано в любом из предыдущих вариантов осуществления, рабочую станцию для обработки изображений, соединенную с узлом считывания изображений и выполненную с возможностью приема информации об изображении, передаваемой узлом считывания изображений, и обработки информации об изображении, и монитор, соединенный с рабочей станцией для обработки изображений, для приема и отображения информации об изображении, обработанной рабочей станцией для обработки изображений.

Краткое описание графических материалов

[0026] На фиг. 1 представлен вид в перспективе электронного эндоскопа согласно варианту осуществления;

[0027] на фиг. 2a представлен вид в разрезе электронного эндоскопа в варианте осуществления, показанном на фиг. 1;

[0028] на фиг. 2b представлен частичный вид в увеличенном масштабе согласно фиг. 2a;

[0029] на фиг. 2c представлено изображение в разобранном виде части, показанной на фиг. 2b;

[0030] на фиг. 3 представлено схематическое изображение конструкции первого передаточного устройства в поперечном разрезе в варианте осуществления, показанном на фиг. 2b;

[0031] на фиг. 4 представлено схематическое изображение конструкции первого передаточного устройства в поперечном разрезе согласно варианту осуществления;

[0032] на фиг. 5 представлено схематическое изображение конструкции первого передаточного устройства в поперечном разрезе согласно варианту осуществления;

[0033] на фиг. 6 представлено схематическое изображение конструкции первого передаточного устройства в поперечном разрезе согласно варианту осуществления;

[0034] на фиг. 7 представлен вид локальной конструкции электронного эндоскопа с приводным устройством согласно варианту осуществления;

[0035] на фиг. 8 представлен вид локальной конструкции электронного эндоскопа, имеющего приводное устройство, согласно варианту осуществления;

[0036] на фиг. 9-12 представлены схематические изображения электронного эндоскопа в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, в разных положениях;

[0037] на фиг. 13 представлено структурное изображение герметичной крышки электронного эндоскопа согласно варианту осуществления;

[0038] на фиг. 14 представлено частичное изображение в разобранном виде электронного эндоскопа согласно варианту осуществления;

[0039] на фиг. 15 представлено схематическое изображение конструкции первого передаточного устройства в поперечном разрезе в варианте осуществления, показанном на фиг. 14;

[0040] на фиг. 16-19 представлены схематические изображения электронного эндоскопа в варианте осуществления, показанном на фиг. 14, в разных положениях;

[0041] на фиг. 20 представлено схематическое изображение системы электронного эндоскопа согласно варианту осуществления.

Подробное описание

[0042] Для обеспечения лучшей наглядности цели, технической схемы и преимуществ настоящей заявки, настоящая заявка далее подробно описана в сочетании с прилагаемыми графическими материалами и вариантами осуществления. Следует понимать, что конкретные варианты осуществления, описанные в данном документе, приведены только с целью пояснения настоящей заявки и не предназначены для ограничения настоящей заявки.

[0043] В описании настоящей заявки следует понимать, что взаимозависимость ориентации или положения, обозначаемая терминами «центр», «горизонтальный», «вверх», «вниз», «внутри» и «снаружи» основана на взаимозависимости ориентации или положения, показанной на графических материалах, которая приведена лишь для удобства описания настоящей заявки и упрощения описания, а не для того, чтобы обозначать или подразумевать, что упоминаемые устройство или элемент должны иметь конкретную ориентацию и особые признаки. Поэтому она не должна пониматься как ограничивающая настоящую заявку. В дополнение к этому, следует отметить, что когда один элемент считается «соединенным» с другим элементом, он может быть непосредственно соединен с другим элементом или имеются одновременно промежуточные элементы. Наоборот, когда указывается, что элемент находится «непосредственно на» другом элементе, промежуточный элемент отсутствует. В настоящей заявке конец в непосредственной близости от пациента является дистальным концом или дальним концом, и конец, отдаленный от пациента, является проксимальным концом или передним концом.

[0044] На фиг. 1 представлен вид в перспективе электронного эндоскопа согласно варианту осуществления. На фиг. 2a представлен вид в разрезе электронного эндоскопа в варианте осуществления, показанном на фиг. 1. На фиг. 2b представлен частичный вид в увеличенном масштабе согласно фиг. 2a. На фиг. 2c представлено изображение в разобранном виде части, показанной на фиг. 2b. Конструкция электронного эндоскопа подробно описана в сочетании c фиг. 1 и фиг. 2a– 2c.

[0045] В этом варианте осуществления электронный эндоскоп содержит корпус 100 в виде трубки, по меньшей мере две линзы 200 с ненулевым углом, узел 300 считывания изображений и модуль передачи. Корпус 100 в виде трубки снабжен проходящим через него светоприемным каналом, который выполнен с возможностью вмещения по меньшей мере двух линз 200 с ненулевым углом (далее по тексту именуемых линзами), узла 300 считывания изображений и модуля передачи. В частности, оптические оси линз 200 параллельны оси прохождения светоприемного канала. В настоящем варианте осуществления линза 200 с ненулевым углом относится к линзе с ненулевым углом зрения. Например, угол зрения линзы 200 составляет 30 градусов. В другом варианте осуществления угол зрения линзы может также быть другим. Узел 300 считывания изображений выполнен с возможностью приема изображения, передаваемого линзой 200, и преобразования изображения в электрический сигнал для вывода, например, на устройство для обработки изображений или рабочую станцию для обработки изображений. Модуль передачи выполнен с возможностью осуществления поворота каждой линзы 200 вокруг своей оптической оси в одном и том же направлении, так что каждая линза 200 может поворачиваться независимо от узла 300 считывания изображений. Более того, когда изменяется область FOV (поля зрения), направление FOV не будет изменяться, так что это не причинит какого-либо неудобства врачу при выполнении работы по постановке диагноза. В каждом иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения область поля зрения означает видимую область наблюдаемого места, полученную посредством линзы 200. Направление поля зрения означает направление наблюдаемого места, полученное посредством линзы 200, представленное на узле 300 считывания изображений. Например, при установке узла 300 считывания изображений в вертикальное положение направление наблюдаемого места на узле 300 считывания изображений также представляет собой положительное направление, то есть направление FOV представляет собой положительное направление. При повороте узла 300 считывания изображений направление наблюдаемого места на узле 300 считывания изображений также поворачивается, то есть направление FOV изменяется соответствующим образом.

[0046] В варианте осуществления вышеупомянутый электронный эндоскоп дополнительно содержит приводное устройство 500, как показано на фиг. 7 и на фиг. 8. В этом варианте осуществления модуль передачи содержит первое передаточное устройство 410, второе передаточное устройство 430 и передаточное соединительное средство 420. Приводное устройство 500 приводит в движение передаточное соединительное средство 420 посредством второго передаточного устройства 430, и передаточное соединительное средство 420 приводит в движение каждую линзу 200 посредством первого передаточного устройства 410 таким образом, что каждая линза 200 поворачивается вокруг своей собственной оптической оси в одном и том же направлении. В одном конкретном варианте осуществления приводное устройство 500 представляет собой приводной двигатель, как показано на фиг. 7. Приводной двигатель приводит в движение передаточное соединительное средство 420 посредством второго передаточного устройства 430, и передаточное соединительное средство 420 осуществляет поворот каждой линзы 200 вокруг ее собственной оптической оси в одном и том же направлении посредством первого передаточного устройства 410. В другом конкретном варианте осуществления приводное устройство 500 может представлять собой приводной стержень, как показано на фиг. 8. В этом варианте осуществления приводной стержень приводит в движение передаточное соединительное средство 420 посредством второго передаточного устройства 430, и затем передаточное соединительное средство 420 осуществляет поворот каждой линзы 200 вокруг ее собственной оптической оси в одном и том же направлении посредством первого передаточного устройства 410.

[0047] В варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит удерживаемый рукой конец 440 (показанный в области, показанной пунктирной линией, на фиг. 7 и на фиг. 8), расположенный на проксимальном конце корпуса 100 в виде трубки. Приводное устройство 500 расположено внутри или частично снаружи удерживаемого рукой конца 440, чтобы облегчить работу для врачей или операторов. Второе передаточное устройство 430 расположено в удерживаемом рукой конце 440. Также второе передаточное устройство 430 расположено рядом со стороной проксимального конца оптического приемного канала и соединено с приводным устройством 500. Проксимальный конец передаточного соединительного средства 420 соединен со вторым передаточным устройством 430, передаточное соединительное средство 420 проходит вдоль осевого направления корпуса 100 в виде трубки, и его дистальный конец соединен с первым передаточным устройством 410.

[0048] В варианте осуществления корпус 100 в виде трубки содержит уплотнительную головку 110 части с линзой и основную часть 120 корпуса в виде трубки, как показано на фиг. 1, фиг. 2a и фиг. 2b. Уплотнительная головка 110 части с линзой соединена с дистальным концом основной части корпуса 120 в виде трубки. В частности, оптический приемный канал содержит внутреннюю полость 132 для линзы, расположенную на дистальном конце уплотнительной головки 110 части с линзой, первый светоприемный канал 134, расположенный на проксимальном конце уплотнительной головки 110 части с линзой, и второй светоприемный канал 136 через основную часть корпуса 120 в виде трубки, как показано на фиг. 2b. Внутренняя полость 132 для линзы, первый оптический приемный канал 134 и второй оптический приемный канал 136 сообщаются друг с другом. Количество внутренних полостей 132 для линзы является таким же, как и количество линз 200, так что каждая внутренняя полость 132 для линзы вмещает одну линзу 200. Поэтому внутренняя полость 132 для линзы имеет структуру полости, соответствующую размеру линзы 200. В частности, каждая линза 200 проходит в первый светоприемный канал 134 из соответствующей внутренней полости 132 для линзы. В дополнение к этому, оптическая ось каждой линзы 200 расположена на одной прямой с осью прохождения соответствующей внутренней полости 132 для линзы, и ось прохождения каждой внутренней полости 132 для линзы параллельна оси прохождения корпуса 100 в виде трубки, так что каждая линза 200 имеет максимальный диапазон видимости. Первое передаточное устройство 410 расположено в первом оптическом приемном канале 134, тогда как узел 300 считывания изображений расположен рядом с проксимальным концом уплотнительной головки 110 части с линзой и неподвижно установлен во втором оптическом приемном канале 136.

[0049] В варианте осуществления первое передаточное устройство 410 в основном выполнено с возможностью осуществления поворота линзы 200 вокруг своей оптической оси в одном и том же направлении. Первое передаточное устройство 410 может содержать любой из зубчатого передаточного механизма, ременного передаточного механизма, цепного передаточного механизма, шатунного передаточного механизма или тросикового передаточного механизма. Также когда первое передаточное устройство 410 представляет собой зубчатый передаточный механизм, способом зацепления зубчатого передаточного механизма может быть внутреннее зацепление между зубчатыми колесами или внешнее зацепление между зубчатыми колесами, и он не ограничивается конкретным вариантом реализации. Передаточное соединительное средство 420 может представлять собой передаточный вал или стальной тросик. Например, передаточный вал может представлять собой жесткий вал или гибкий вал. Что касается стального тросика, передача крутящего момента реализуется ведущим коаксиальным коническим зубчатым колесом и турбинным колесом посредством вращающегося колеса. В отношении второго передаточного устройства 430 конкретных ограничений не предусмотрено, оно может представлять собой находящийся во внешнем зацеплении комплект зубчатых колес, то есть комплект зубчатых колес содержит первое зубчатое колесо 432 и второе зубчатое колесо 434, как показано на фиг. 7. Первое зубчатое колесо 432 предусмотрено на выходном валу приводного двигателя, тогда как второе зубчатое колесо 434 расположено на проксимальном конце передаточного соединительного средства 420. В других вариантах осуществления второе передаточное устройство 430 также может представлять собой соединительную муфту или универсальный шарнир. Соединение между выходным валом приводного двигателя и передаточным соединительным средством 420 может быть реализовано в виде универсального шарнира или соединительной муфты, так что может быть реализовано управление вращательным движением, передаваемым от приводного двигателя к каждой линзе 200.

[0050] В варианте осуществления узел 300 считывания изображений содержит по меньшей мере один элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей и PCB (печатную монтажную плату) 320. Элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей неподвижно установлен на PCB 320. Количество элементов 310 в виде камеры с твердотельной матрицей и количество линз 200 может быть одинаковым или разным. Например, все линзы 200 могут соответствовать одному элементу 310 в виде камеры с твердотельной матрицей. В варианте осуществления PCB 320 неподвижно размещена относительно уплотнительной головки 110 части с линзой, то есть элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей также неподвижно размещен относительно уплотнительной головки 110 части с линзой. Элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей выполнен с возможностью приема изображения, передаваемого линзой 200, и преобразования изображения в электрический сигнал. Положение элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей может быть установлено, как требуется, но необходимо убедиться в том, чтобы расстояние, проходимое светом от выходной поверхности линзы 200 до фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей, было равным расстоянию от изображения до линзы 200, то есть, чтобы поверхность формирования изображения линзы 200 была расположена на фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей таким образом, чтобы она могла обеспечивать то, что линза 200 может собирать в одной точке свет, который отражается от тканей человеческого организма и может отображаться на фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей. В одном варианте осуществления элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей может представлять собой прибор с зарядовой связью (CCD) или комплементарную структуру металл-оксид-полупроводник (CMOS), широко используемую в уровне техники. После преобразования изображения сфотографированного объекта в электрический сигнал элементом 310 в виде камеры с твердотельной матрицей электрический сигнал может быть выведен на устройство для обработки изображений, такое как рабочая станция 920 для обработки изображений, посредством PCB 320, и после обработки изображения (например, устранения шумов, настройки баланса белого, повышения резкости и т.д.) электрический сигнал может быть передан на устройства отображения, такие как монитор 930, так что медицинский персонал может наблюдать изображения на мониторе.

[0051] В варианте осуществления элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей установлен на PCB 320, и фоточувствительная поверхность элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей выполнена таким образом, чтобы быть обращенной к выходной поверхности линзы 200, как показано на фиг. 2c. Другими словами, элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей и PCB 320 размещены вдоль направления оптической оси линзы 200. В этом варианте осуществления первое передаточное устройство 410 представляет собой зубчатый передаточный механизм. В частности, первое передаточное устройство 410 содержит ведущее зубчатое колесо 412 и по меньшей мере два линзовых зубчатых колеса 414. Оси поворота ведущего зубчатого колеса 412 и линзового зубчатого колеса 414 параллельны оптической оси линзы 200, предпочтительно расположены на одной прямой, как показано на фиг. 3. Количество линзовых зубчатых колес 414 соответствует количеству линз 200 в электронном эндоскопе. Каждое линзовое зубчатое колесо 414 предусмотрено в первом светоприемном канале 134. Каждое линзовое зубчатое колесо 414 соединено с наружной стороной соответствующей линзы 200 и находится в зацеплении с ведущим зубчатым колесом 412. Ведущее зубчатое колесо 412 также предусмотрено в первом приемном канале 134 и соединено с передаточным соединительным средством 420. Следовательно, приводное устройство 500 приводит в движение передаточное соединительное средство 420 посредством второго передаточного устройства 430, и передаточное соединительное средство 420 осуществляет поворот каждого линзового зубчатого колеса 414 вокруг оптической оси соответствующей линзы 200 в одном и том же направлении посредством ведущего зубчатого колеса 412 таким образом, что каждая линза 200 поворачивается вокруг своей собственной оптической оси в одном и том же направлении. Также центр ведущего зубчатого колеса 412 расположен на центральной перпендикулярной линии, относящейся к линии, соединяющей центры линзовых зубчатых колес 414, то есть расстояния от центра ведущего зубчатого колеса 412 до центров каждого линзового зубчатого колеса 414 являются одинаковыми.

[0052] В одном варианте осуществления PCB 320 снабжен сквозным отверстием 322, чтобы обеспечивать возможность прохождения через него первого передаточного устройства 410. В частности, вращающийся вал ведущего зубчатого колеса 412 первого передаточного устройства 410 проходит через сквозное отверстие 322 во второй светоприемный канал 136 и соединен с дистальным концом передаточного соединительного средства 320. При этом приводное устройство 500 приводит в движение передаточное соединительное средство 420 посредством второго передаточного устройства 430. Передаточное соединительное средство 420 осуществляет поворот ведущего зубчатого колеса 412и затем осуществляет поворот каждым линзовым зубчатым колесом 414 каждой линзы 200. Поскольку первое передаточное устройство 410 проходит через сквозное отверстие 322 на PCB 320, первое передаточное устройство 410 может поворачиваться относительно PCB 320. Поэтому в процессе обеспечения поворота линзы 200 поворот первого передаточного устройства 410 не будет осуществлять поворот PCB 320, чтобы обеспечить то, чтобы PCB 212 и элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей, неподвижно установленный на ней, могли быть неподвижно установлены относительно уплотнительной головки 110 части с линзой без синхронного поворота с линзой 200. Реализуется относительная независимость процесса поворота обоих элементов, и в таком случае направление FOV не будет изменяться при расширении диапазона FOV, что является удобным для врача при выполнении работы по постановке диагноза.

[0053] В альтернативном варианте осуществления ведущее зубчатое колесо 412 и линзовое зубчатое колесо 414 первого передаточного устройства 410 могут также находиться во внутреннем зацеплении, как показано на фиг. 4. При этом диаметр ведущего зубчатого колеса 412 по меньшей мере в два раза больше диаметра линзового зубчатого колеса 414. Также первое передаточное устройство 410 может представлять собой другие конструкции. Специалисты в данной области техники должны понимать, что первое передаточное устройство 410 настоящего изобретения может представлять собой любое устройство, которое может преобразовывать крутящий момент, передаваемый передаточным соединительным средством 420, в движущую силу, чтобы вызывать независимое поворотное движение каждой линзы 200. Например, первое передаточное устройство 410 может также быть выполнено в виде ременного передаточного механизма (как показано на фиг. 5), цепного передаточного механизма, канального передаточного механизма (как показано на фиг. 6) или тросикового передаточного механизма и т.д. Пунктирными стрелками на фиг. 4-6 четко показано отношение направлений движения между различными компонентами в первом передаточном устройстве 410, что не представляет собой ограничения в отношении способности к повороту различных компонентов. Конкретная конструкция первого передаточного устройства 410 может быть выполнена согласно требованию, например согласно количеству линз 200, конструкции дистального конца эндоскопа, ограничению наружного диаметра и т.д.

[0054] На фиг. 9– 12 представлены схематические изображения электронного эндоскопа в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, в четырех разных положениях при 0°, 90°, 180° и 270° соответственно в процессе поворота на 360 градусов по часовой стрелке. Для обозначения направления поворота линзы 200 используется пунктирная стрелка. Следует понимать, что пунктирные стрелки предназначены лишь для удобства объяснения и не представляют собой ограничения для настоящей заявки. На фигурах на a показано схематическое состояние линзы 200, на b показано схематическое состояние первого передаточного устройства 410, соответствующее состоянию, показанному на a, и на c показаны структурные изображения различных компонентов в светоприемном канале электронного эндоскопа в состоянии, показанном на a. В настоящем варианте осуществления две внутренние полости 132 для линзы предусмотрены в уплотнительной головке 110 части с линзой, то есть электронный эндоскоп содержит две линзы 200. Можно видеть на фиг. 9– 12, что обеспечивается поворот ведущего зубчатого колеса 412 против часовой стрелки, при этом обеспечивается поворот двух линзовых зубчатых колес 414 по часовой стрелке, так что обеспечивается поворот двух линз 200 одновременно в одном и том же направлении, тогда как PCB 320 и элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей не будут поворачиваться. В таком случае достигается неизменность направления FOV при расширении линии зрения.

[0055] В одном варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит защитный экран 140 для линзы, предусмотренный на дистальном конце каждой внутренней полости 132 для линзы, как показано на фиг. 1 и на фиг. 2a– 2c. Защитный экран 140 для линзы выполнен с возможностью защиты линзы 200 и других компонентов в соответствующей внутренней полости 132 для линзы, в частности для поддержания линзы 200 чистой и защиты линзы 200 от загрязнения тканевой жидкостью и другими загрязнителями во время работы. Защитный экран 140 для линзы неподвижно установлен на переднем конце линзы 200 и неподвижно установлен на уплотнительной головке 110 части с линзой с помощью резьбы или скобы или образован как единое целое с уплотнительной головкой 110 части с линзой. Защитный экран 140 для линзы может быть изготовлен из более прозрачного материала, так что он не будет влиять на получение изображения.

[0056] В другом альтернативном варианте осуществления защитный экран 140 для линзы может быть заменен встроенным уплотнительным защитным экраном 150, как показано на фиг. 13. При этом уплотнительный защитный экран 150 предусмотрен на переднем конце уплотнительной головки 110 части с линзой для защиты линзы 200 и других компонентов. Уплотнительный защитный экран 150 может быть неподвижно установлен на уплотнительной головке 110 части с линзой с помощью защелкивающегося соединения или резьбового соединения.

[0057] В варианте осуществления уплотнительная головка 110 части с линзой снабжена световым выходным каналом 160, проходящим через нее между внутренними полостями 132 для линзы. Оптический выходной канал 160 сообщается со вторым оптическим приемным каналом 136, как показано на фиг. 2b и на фиг. 2c. В частности, количество оптических выходных каналов 160 может быть таким же, как и количество внутренних полостей 132 для линзы, или отличным от него. Например, в настоящем варианте осуществления имеются три оптических выходных канала 160 и две внутренние полости 132 для линзы. В этом варианте осуществления электронный эндоскоп дополнительно содержит оптическое волокно 600. Оптическое волокно 600 проходит от второго оптического приемного канала 136 и проходит к дистальному концу уплотнительной головки 110 части с линзой через оптический выходной канал 160. Проксимальный конец оптического волокна 600 соединен с отдельно размещаемым осветительным устройством для вывода света, генерируемого осветительным устройством, в световой выходной канал 160. В другом варианте осуществления электронный эндоскоп может дополнительно содержать источник холодного освещения и источник питания (не показан на фигурах). Источник холодного освещения и источник питания размещены в световом выходном канале. Источник питания выполнен с возможностью снабжения источника холодного освещения электрической энергией, чтобы источник холодного освещения мог работать в качестве осветительного устройства для предоставления источника света в световом выходном канале 160. Поскольку источник холодного освещения непосредственно предоставлен в оптическом выходном канале 160, не требуется предоставлять оптическое волокно во втором оптическом приемном канале 136. Объем системы электронного эндоскопа может быть уменьшен путем размещения источника холодного освещения и источника питания в уплотнительной головке 110 части с линзой.

[0058] На фиг. 14 представлено частичное изображение в разобранном виде электронного эндоскопа в другом варианте осуществления, в котором главным образом представлены связанные компоненты в светоприемном канале. В этом варианте осуществления для компонентов, встречающихся в вышеупомянутых вариантах осуществления, используются те же самые условные обозначения, что и в вышеупомянутых вариантах осуществления, и компоненты без специального описания представляют собой те же самые компоненты, что и в вышеупомянутом варианте осуществления.

[0059] В этом варианте осуществления фоточувствительная поверхность элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей и PCB 320 в узле 300 считывания изображений размещены вдоль направления оси прохождения корпуса 100 в виде трубки, то есть вдоль направления оптической оси линзы 200. Соответственно, электронный эндоскоп дополнительно содержит оптический вращающийся элемент 330. Оптический вращающийся элемент 330 выполнен с возможностью преобразования направления распространения исходящего света линзы 200 в направление, перпендикулярное фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей. В частности, количество оптических вращающихся элементов 330 соответствует количеству линз 200. Также оптический вращающийся элемент 330 может представлять собой вращающуюся призму для достижения вращения падающего света. В частности, вращающаяся призма может представлять собой трехгранную призму или пентапризму. В дополнение к этому оптический вращающийся элемент 330 может также представлять собой плоское зеркало. Выходная поверхность оптического вращающегося элемента 330 расположена на фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей. Кроме того, выходная поверхность оптического вращающегося элемента 330 прикреплена к фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей, что может уменьшить занимаемое пространство и способствует уменьшению размеров устройства. Другая сторона элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей прикреплена к PCB 320. Положение PCB 320 должно быть сконфигурировано таким образом, чтобы расстояние, проходимое светом от поверхности линзы 200, через оптический вращающийся элемент 330 до фоточувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей, было равным расстоянию от линзы 200 до изображения, чтобы обеспечивалось то, что свет отображается на светочувствительной поверхности элемента 310 в виде камеры с твердотельной матрицей после прохождения через линзу 200 и оптический вращающийся элемент 330.

[0060] В этом варианте осуществления первое передаточное устройство 410 может также представлять собой одно из зубчатого передаточного механизма, ременного передаточного механизма, цепного передаточного механизма, шатунного передаточного механизма или тросикового передаточного механизма. Например, первое передаточное устройство 410 представляет собой зубчатый передаточный механизм, как показано на фиг. 14 и фиг. 15. В частности, первое передаточное устройство 410 содержит монтажное основание 410a для зубчатых колес, ведущее зубчатое колесо 410b, ведомое зубчатое колесо 410c и по меньшей мере два линзовых зубчатых колеса 410d. Каждое линзовое зубчатое колесо 410d соединено с наружной стороной одной линзы 200. Ведущее зубчатое колесо 410b и ведомое зубчатое колесо 410c могут быть размещены c возможностью поворота на монтажном основании 410a для зубчатых колес. Ведущее зубчатое колесо 410b соединено с передаточным соединительным средством 420. Ведущее зубчатое колесо 410b находится во внешнем зацеплении с ведомым зубчатым колесом 410c. Ведомое зубчатое колесо 410c находится во внешнем зацеплении с каждым линзовым зубчатым колесом 410d, чтобы осуществлять поворот каждого линзового зубчатого колеса 410d в одном и том же направлении. Также расстояния от центра ведомого зубчатого колеса 410c до центра каждого линзового зубчатого колеса 410d остаются одинаковыми.

[0061] Также PCB 320 имеет полую полигональную структуру, которая может образовывать канал для вмещения передаточного соединительного средства 420. Поэтому передаточное соединительное средство 420 может передавать входную движущую силу каждой линзе 200 через первое передаточное устройство 410, и затем осуществлять поворот каждой линзы 200 вокруг своей оптической оси в одном и том же направлении посредством первого передаточного устройства 410. В другом альтернативном варианте осуществления PCB 320 содержит по меньшей мере две составные PCB, как показано на фиг. 14. При этом количества составных PCB, оптических вращающихся элементов 330 и линз 200 являются одинаковыми и находятся во взаимно однозначном соответствии. Каждая составная PCB симметрично размещена вдоль осевого направления корпуса 100 в виде трубки. В этом варианте осуществления PCB 320 содержит две составные PCB. Две составные PCB симметрично размещены относительно оси прохождения корпуса в виде трубки 100 и образуют один канал. Канал приспособлен для обеспечения возможности прохождения через него передаточного соединительного средства 420. После прохождения через канал передаточное соединительное средство 420 соединяется с ведущим зубчатым колесом 410b, и каждая линза 200 приводится в движение ведомым зубчатым колесом 410c и линзовым зубчатым колесом 410d, и затем линза 200 может поворачиваться синхронно в одном и том же направлении относительно уплотнительной головки 110 части с линзой таким образом, что FOV может быть расширено без изменения направления FOV.

[0062] На фиг. 16– 19 представлены схематические изображения электронного эндоскопа в варианте осуществления, показанном на фиг. 14, в четырех разных положениях при 0°, 90°, 180° и 270° соответственно в процессе поворота на 360° по часовой стрелке. На фигурах на a показано схематическое состояние линзы 200, на b показано схематическое состояние первого передаточного устройства 410, соответствующее состоянию, показанному на a, и на c показаны структурные изображения различных компонентов в светоприемном канале электронного эндоскопа в состоянии, показанном на a. Следует понимать, что пунктирные стрелки на фигурах предназначены лишь для удобства объяснения и не представляют собой ограничения для настоящей заявки. На фигурах можно видеть, что когда ведущее зубчатое колесо 410b приводит в движение ведомое зубчатое колесо 410c по часовой стрелке, ведомое зубчатое колесо 410c будет поворачиваться против часовой стрелки, и в таком случае обеспечивается поворот двух линзовых зубчатых колес 410d по часовой стрелке одновременно, таким образом обеспечивается поворот двух линз 200 по часовой стрелке синхронно, тогда как PCB 320 и элемент 310 в виде камеры с твердотельной матрицей не будут поворачиваться, так что линия зрения может быть расширена без изменения направления FOV.

[0063] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 20, также предлагается система электронного эндоскопа. Система электронного эндоскопа содержит электронный эндоскоп 910, рабочую станцию 920 для обработки изображений и монитор 930. Электронный эндоскоп 910 может представлять собой электронный эндоскоп, описанный в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления. Рабочая станция 920 для обработки изображений соединена с возможностью сообщения с узлом 300 считывания изображений в электронном эндоскопе 910 и выполнена с возможностью приема и обработки выходной информации об изображении. В частности, рабочая станция для обработки изображений может обрабатывать изображение посредством алгоритмов, например декодирования, дифференцирования, повышения резкости, улучшения качества, теневой обработки и настройки баланса белого и т.д.

[0064] Монитор 930 соединен с рабочей станцией 920 для обработки изображений и выполнен с возможностью приема и отображения изображения, обработанного рабочей станцией 920 для обработки изображений, для облегчения наблюдения оператором. Также монитор 930 и рабочая станция 920 для обработки изображений могут быть интегрированы на одном терминале.

[0065] Также осветительное устройство 940 в системе электронного эндоскопа предусмотрено независимым от электронного эндоскопа 910 для облегчения замены осветительного устройства 940 и уменьшения объема электронного эндоскопа 910.

[0066] Можно в произвольном порядке комбинировать каждый технический признак вышеупомянутого варианта осуществления. Для обеспечения краткости описания все возможные комбинации каждого технического признака в вышеупомянутом варианте осуществления не описаны. Однако в случае, если комбинация этих технических признаков не является противоречивой, она должна считаться входящей в объем описания.

[0067] Вышеупомянутые варианты осуществления только представляют собой несколько вариантов осуществления настоящей заявки, и описание является более конкретным и подробным, но оно не может пониматься как ограничивающее объем заявки на патент. Следует отметить, что для специалистов в данной области техники без отступления от идеи настоящей заявки могут быть выполнены определенные изменения и улучшения, которые подпадают под объем правовой охраны настоящей заявки. Следовательно, объем правовой охраны настоящей заявки должен определяться прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к медицине. Электронный эндоскоп и система электронного эндоскопа, при этом электронный эндоскоп содержит корпус в виде трубки, по меньшей мере две линзы, имеющие ненулевой угол зрения, компонент для считывания изображений и модуль передачи. Корпус в виде трубки содержит светоприемный канал, проходящий внутри него, для последовательного вмещения линз, компонента для считывания изображений и модуля передачи. Оптические оси линз параллельны оси прохождения светоприемного канала. Компонент для считывания изображений принимает изображения, передаваемые линзами, и преобразовывает их в электрические сигналы. Модуль передачи осуществляет поворот линз, имеющих ненулевой угол зрения, вокруг оптических осей в одном и том же направлении. При изменении области поля зрения электронного эндоскопа направление поля зрения не изменяется. Применение данной группы изобретений позволяет расширить линию зрения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Электронный эндоскоп, содержащий корпус в виде трубки, по меньшей мере две линзы с ненулевым углом зрения, узел считывания изображений и модуль передачи;

при этом корпус в виде трубки снабжен проходящим через него светоприемным каналом, светоприемный канал выполнен с возможностью вмещения последовательно по меньшей мере двух линз с ненулевым углом зрения, узла считывания изображений и модуля передачи;

оптические оси по меньшей мере двух линз с ненулевым углом зрения параллельны оси прохождения светоприемного канала;

узел считывания изображений выполнен с возможностью преобразования принятого изображения, переданного от по меньшей мере двух линз с ненулевым углом зрения, в электрический сигнал и вывода электрического сигнала; и

модуль передачи выполнен с возможностью осуществления поворота по меньшей мере двух линз с ненулевым углом зрения вокруг их собственных оптических осей в одном и том же направлении;

при этом модуль передачи содержит первое передаточное устройство, второе передаточное устройство и передаточное соединительное средство, при этом второе передаточное устройство приводит в движение передаточное соединительное средство, и передаточное соединительное средство затем приводит в движение по меньшей мере две линзы с ненулевым углом зрения посредством первого передаточного устройства.

2. Электронный эндоскоп по п. 1, отличающийся тем, что электронный эндоскоп дополнительно содержит приводное устройство, при этом приводное устройство приводит в движение передаточное соединительное средство посредством второго передаточного устройства.

3. Электронный эндоскоп по п. 2, отличающийся тем, что корпус в виде трубки содержит уплотнительную головку части с линзой и основную часть корпуса в виде трубки, при этом уплотнительная головка части с линзой соединена с дистальным концом основной части корпуса в виде трубки; и

оптический приемный канал содержит внутреннюю полость для линзы, расположенную на дистальном конце уплотнительной головки части с линзой, первый светоприемный канал, расположенный на проксимальном конце уплотнительной головки части с линзой, и второй светоприемный канал, проходящий через основную часть корпуса в виде трубки, при этом линза проходит от внутренней полости для линзы к первому светоприемному каналу, первое передаточное устройство расположено в первом светоприемном канале, и компонент для считывания расположен на проксимальном конце уплотнительной головки части с линзой и неподвижно установлен во втором светоприемном канале.

4. Электронный эндоскоп по п. 2, отличающийся тем, что электронный эндоскоп дополнительно содержит удерживаемый рукой конец, расположенный на проксимальном конце корпуса в виде трубки, приводное устройство расположено на удерживаемом рукой конце, второе передаточное устройство расположено на проксимальном конце светоприемного канала и соединено с приводным устройством, и проксимальный конец передаточного соединительного средства соединен со вторым передаточным устройством, передаточное соединительное средство проходит вдоль осевого направления корпуса в виде трубки, и дистальный конец передаточного соединительного средства соединен с первым передаточным устройством.

5. Электронный эндоскоп по п. 4, отличающийся тем, что первое передаточное устройство содержит любой из зубчатого передаточного механизма, ременного передаточного механизма, цепного передаточного механизма, шатунного передаточного механизма или тросикового передаточного механизма;

передаточное соединительное средство представляет собой передаточный вал или стальной тросик; и

второе передаточное устройство содержит зубчатый передаточный механизм или конструкцию в виде промежуточного вала.

6. Электронный эндоскоп по п. 4, отличающийся тем, что узел считывания изображений содержит печатную монтажную плату и по меньшей мере один элемент в виде камеры с твердотельной матрицей, предусмотренный на печатной монтажной плате, элемент в виде камеры с твердотельной матрицей имеет фоточувствительную поверхность, при этом поверхность формирования изображения линзы расположена на фоточувствительной поверхности элемента в виде камеры с твердотельной матрицей.

7. Электронный эндоскоп по п. 6, отличающийся тем, что печатная монтажная плата и фоточувствительная поверхность элемента в виде камеры с твердотельной матрицей перпендикулярны оптической оси, на печатной монтажной плате образовано сквозное отверстие, при этом первое передаточное устройство проходит через сквозное отверстие.

8. Электронный эндоскоп по п. 7, отличающийся тем, что первое передаточное устройство содержит зубчатый передаточный механизм, зубчатый передаточный механизм содержит ведущее зубчатое колесо и по меньшей мере два линзовых зубчатых колеса, каждое из линзовых зубчатых колес соединено с наружной стороной одной линзы и находится в зацеплении с ведущим зубчатым колесом, ведущее зубчатое колесо соединено с передаточным соединительным средством, и ведущее зубчатое колесо осуществляет поворот каждого линзового зубчатого колеса в одном и том же направлении, так что каждая линза поворачивается в одном и том же направлении.

9. Электронный эндоскоп по п. 6, отличающийся тем, что печатная монтажная плата и фоточувствительная поверхность элемента в виде камеры с твердотельной матрицей размещены вдоль направления оптической оси; и

электронный эндоскоп дополнительно содержит оптический вращающийся компонент, выполненный с возможностью преобразования направления распространения исходящего света линзы в направление, перпендикулярное фоточувствительной поверхности.

10. Электронный эндоскоп по п. 9, отличающийся тем, что первое передаточное устройство содержит зубчатый передаточный механизм, зубчатый передаточный механизм содержит монтажное основание для зубчатых колес, ведущее зубчатое колесо, ведомое зубчатое колесо и по меньшей мере два линзовых зубчатых колеса, каждое из линзовых зубчатых колес соединено с наружной стороной одной линзы, ведущее зубчатое колесо соединено с передаточным соединительным средством, ведущее зубчатое колесо и ведомое зубчатое колесо оба размещены c возможностью поворота на монтажном основании для зубчатых колес, ведущее зубчатое колесо находится во внешнем зацеплении с ведомым зубчатым колесом, и ведомое зубчатое колесо находится во внешнем зацеплении с каждым линзовым зубчатым колесом, чтобы осуществлять поворот каждого линзового зубчатого колеса в одном и том же направлении.

11. Электронный эндоскоп по п. 9, отличающийся тем, что на печатной монтажной плате образован канал, обеспечивающий возможность прохождения через него передаточного соединительного средства.

12. Электронный эндоскоп по п. 9, отличающийся тем, что печатная монтажная плата содержит по меньшей мере две составные печатные монтажные платы, каждая из которых симметрично размещена относительно оси прохождения корпуса в виде трубки с образованием канала, обеспечивающего возможность прохождения через него передаточного соединительного средства.

13. Электронный эндоскоп по п. 3, отличающийся тем, что электронный эндоскоп дополнительно содержит оптическое волокно, уплотнительная головка части с линзой образует оптический выходной канал, проходящий через него между внутренними полостями для линзы, оптический выходной канал сообщается со вторым оптическим приемным каналом, и оптическое волокно проходит от второго оптического приемного канала к дистальному концу уплотнительной головки части с линзой через оптический выходной канал.

14. Электронный эндоскоп по п. 3, отличающийся тем, что электронный эндоскоп дополнительно содержит источник холодного освещения и источник питания, уплотнительная головка части с линзой образует световой выходной канал между внутренними полостями для линзы, и световой выходной канал выполнен с возможностью вмещения источника холодного освещения и источника питания.

15. Система электронного эндоскопа, содержащая:

электронный эндоскоп по п. 1;

рабочую станцию для обработки изображений, соединенную с узлом считывания изображений и выполненную с возможностью приема информации об изображении, передаваемой узлом считывания изображений, и обработки информации об изображении; и

монитор, соединенный с рабочей станцией для обработки изображений и приспособленный для приема и отображения информации об изображении, обработанной рабочей станцией для обработки изображений.