УСТРОЙСТВО ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА ВИДЕОЭНДОСКОПА

Предлагаемая полезная модель относится к области эндоскопии, в частности к объективам для эндоскопов (ОЭ), и может быть использована в видеоэндоскопах, предназначенных для исследования внутренних органов человека.
Объектив содержит исполнительный механизм привода управления оптическим элементом, который отвечает следующим критериям:
- точность позиционирования;
- надежность;
- долговечность;
- низкое энергопотребление;
- сверхмалые габариты.
Известна конструкция устройства фокусировки объектива, состоящая из множества линз, упора и оптического элемента, расположенного вблизи с упором. Множество линз содержит переднюю группу линз, имеющих отрицательную преломляющую способность, которая расположена перед упором, и заднюю группу линз, имеющих положительную преломляющую способность, которая расположена позади упора, а между передней группой линз и упором или между упором и задней группой линз расположен оптический элемент [1].
К недостаткам описанного объектива для эндоскопического устройства с приводом для фокусировки можно отнести следующее:
- перемещение оптического элемента осуществляется в направлении, перпендикулярном оптической оси множества линз, что приводит к значительному увеличению диаметра эндоскопа и габаритов вводимой части эндоскопа;
- сложность изготовления линз с поверхностями, отличными от сферических.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является устройство магнитной фокусировки [2].
Данное устройство позволяет осуществлять механическое соединение и оптическое согласование проксимального конца эндоскопа с фотографической или телевизионной аппаратурой, а так же при необходимости осуществление перемещение объектива.
Устройство магнитной фокусировки состоит из камеры, в герметичном корпусе которой установлен объектив, имеющий возможность осевого перемещения, фокусировочного кольца, расположенного коаксиально корпусу камеры, приводного кольцевого магнита, соединенного с фокусировочным кольцом и взаимодействующего через корпус камеры с элементом, жестко связанным с объективом.
Корпус камеры выполнен ступенчатым, приводной магнит соединен с фокусировочным кольцом жестко, установлен коаксиально относительно части корпуса, имеющей меньший диаметр, и примыкает к наружной торцевой стенке корпуса камеры.
Соосно с приводным магнитом внутри камеры установлен приводимый кольцевой магнит, примыкающий к внутренней торцевой стенке камеры и закрепленный в обойме, образующей винтовую пару с жестко связанным с объектом элементом, на котором установлена шпонка, входящая в продольный паз, выполненный на внутренней стенке корпуса, имеющей меньший диаметр.
К недостаткам описанного устройства магнитной фокусировки можно отнести следующее:
- перемещение объектива приводит к значительному увеличению диаметра эндоскопа и габаритов вводимой части эндоскопа;
- данное устройство предназначено для жесткой эндоскопии, что значительно сужает круг применения.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение высокого качества изображения в диапазоне от 2 до 5 мм на ближнем расстоянии и в диапазоне от 5 до 100 мм на дальнем расстоянии, уменьшение диаметра эндоскопа и габаритов его вводимой части и электропотребления.
Для решения поставленной задачи предложено устройство фокусировки объектива видеоэндоскопа, которое, как и прототип, состоит из камеры, в которой установлен объектив и фокусировочное кольцо.
В отличие от прототипа объектив, выполнен в виде передней и задней групп линз, между которыми размещена оправа, имеющая возможность осевого перемещения, при этом внутри оправы установлен оптический элемент с апертурной диафрагмой, расположенной в передней плоскости оптического элемента, а фокусировочное кольцо установлено между передней группой линз и оптическим элементом с апертурной диафрагмой, кроме того, объектив снабжен дополнительной оправой, охватывающей заднюю группу линз, и электромагнитной катушкой, расположенной между передней и задней группой линз.
Кроме того, фокусировочное кольцо и дополнительная оправа, охватывающая заднюю группу линз, выполнены из магнитного материала.
Также фокусировочное кольцо и дополнительная оправа, охватывающая заднюю группу линз, могут быть выполнены из немагнитного материала, при этом в оправе, размещенной между передней и задней группой линз, выполняются кольцевые канавки и заполняются магнитным материалом.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что благодаря использованию апертурной диафрагмы повышается диапазон рабочего расстояния, при использовании электромагнитной системы привода оптического элемента обеспечивается перемещение оптического элемента в направлении вдоль оптической оси группы линз.
Использование предлагаемого конструктивного решения объектива для видеоэндоскопа с устройством для фокусировки позволяет повысить качество изображения и значительно уменьшить диаметр эндоскопа и габариты вводимой части эндоскопа.
Кроме того, точность позиционирования обеспечивается ничтожно малым зазором между оптическим элементом и корпусом объектива. Отсутствие элементов, имеющих механически напряженное состояние, дает высокую надежность и долговечность конструкции.
Обниженная проточка на оптическом элементе позволяет снизить трение, сохранив опорную базу. Применение постоянных магнитов обеспечивает удержание оптического элемента без питания электромагнитной системы, значительно снижая энергопотребление и теплорассеяние.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображена конструктивная схема устройства фокусировки объектива видеоэндоскопа.
Устройство фокусировки объектива видеоэндоскопа состоит из камеры 1, в которой установлен объектив выполненный в виде передней 2 и задней 3 групп линз, между которыми размещена оправа 4, имеющая возможность осевого перемещения.
Внутри оправы 4 установлен оптический элемент 5 с апертурной диафрагмой, расположенной в передней плоскости оптического элемента 5, а фокусировочное кольцо 6 установлено между передней группой 2 линз и оптическим элементом 5 с апертурной диафрагмой.
Объектив снабжен дополненительной оправой 7, охватывающей заднюю группу линз 3 и электромагнитной катушкой 8, расположенной между передней 2 и задней 3 группами линз.
Кроме того, фокусировочное кольцо 6 и дополнительная оправа 7 могут быть выполнены из магнитного материала, а в случае выполнения их из немагнитного материала, тогда в оправе 4, размещенной между передней 2 и задней 3 группами линз, выполняются кольцевые канавки 9 и заполняются магнитным материалом.
Устройство фокусировки объектива видеоэндоскопа работает следующим образом.
На электромагнитную катушку 8 подается напряжение, и фокусирующее кольцо 6 намагничивается, притягивая к себе оправу 4 с оптическим элементом с апертурной диафрагмой 5. В этом положении обеспечивается высокое качество изображения в диапазоне от 2 до 5 мм на ближнем расстоянии.
На электромагнитную катушку 8 подается напряжение, дополнительная оправа 7 намагничивается, притягивая к себе оправу 4 с оптическим элементом с апертурной диафрагмой 5. В этом положении мы обеспечиваем высокое качество изображения в диапазоне от 5 до 100 мм на дальнем расстоянии.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получить высокое качество изображения в диапазоне от 2 до 5 мм на ближнем расстоянии и в диапазоне от 5 до 100 мм на дальнем расстоянии.
Кроме того, обеспечить перемещения оптического элемента в направлении вдоль оптической оси множества линз.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Российская Федерация, заявка №2012150914/28, МПК: G02B 11/00, конвенционный приоритет 28.11.2011 KR 10-2011-0125311, опубл. 10.06.2014, Бюл. №16.
2. Российская Федерация, патент №2164700, МПК: G02B 23/24, опубл. 27.03.2001 г. - прототип.