【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于内窥镜领域，更具体地，涉及一种机械臂光路传输装置、内窥镜探头及内窥镜。
技术介绍
1、随着内窥镜技术的日趋成熟，利用内窥镜进行医疗诊察、工业探测等应用亦越来越普及。光纤成像内窥镜是其中发展较为迅速的一种，它是利用光导纤维的传光、传像原理及其柔软弯曲性能，对肉眼不易观察到的隐蔽部位进行方便快速的检查。
2、激光共聚焦显微成像技术，是光纤成像内窥镜的典型应用，由于其放大倍率高、可进行细胞级观察，从而在临床病理活检中具有极高的应用价值。激光共聚焦显微内窥镜的传像光纤，外径细至mm级，视场范围小，但纤芯可达数万根，由于其亚像素级别的物理尺寸，使得被观测目标能在光滑的光纤端面汇聚成清晰的图像(像元越小，像素越高，成像就越清晰)。
3、但是，由于传像光纤制作工艺复杂、价格颇高，目前仅少数国家的少数企业掌握着成熟的制备工艺。在进行光纤与聚焦镜头的耦合连接时，为清晰显示其成像效果，光纤端面往往需要进行研磨以达到其所需要的光洁度，这无疑增加了制作工艺难度。且由于光在光纤内的传输存在损耗，因此在光纤成像时，光纤长度受到了一定限制，一般不超过6m。
4、综上，光纤成像技术应用在内窥镜行业有很多优势，特别是与传统内窥镜融合应用，其优势明显：无需创口、体积微小、可配合内窥镜前端自由弯曲等。但在很多情况下也面临着诸多难题：带有传像光纤的探头本身无法调节(需随常规内窥镜伸缩弯曲)，其视场小，传像光纤使用长度受限、制作工艺复杂、与微型镜头耦合困难、造价高昂等。故而，在某些活检应用领域，开发出一种能自行进行位置调
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种机械臂光路传输装置、内窥镜探头及内窥镜，其目的在于解决现有技术中使用传像光纤作为激光共聚焦传像系统受限颇多的问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种机械臂光路传输装置，包括机械臂，所述机械臂依次包括x向支持臂、与所述x向支持臂转动连接的x向旋转关节、与所述x向旋转关节固定的z向支持臂、与所述z向支持臂转动连接的z向旋转关节、与所述z向旋转关节固定的y向支持臂、与所述y向支持臂转动连接的y向旋转关节，所述z向支持臂垂直于所述x向支持臂，所述y向支持臂垂直于所述z向支持臂，所述x向支持臂、x向旋转关节、z向支持臂、z向旋转关节、y向支持臂、y向旋转关节均为中空设置且依次连通，形成光路通道；
3、所述光路通道内于所述x向旋转关节处固定有第一反射组，于所述z向旋转关节处固定有第二反射组，于所述y向旋转关节处固定有第三反射组，于所述z向支持臂处固定有第一中继系统，于所述y向支持臂处固定有第二中继系统，所述第一反射组的入射光轴为所述x向旋转关节的旋转轴、出射光轴为所述z向旋转关节的旋转轴，所述第二反射组的入射光轴为所述z向旋转关节的旋转轴、出射光轴为所述y向旋转关节的旋转轴，所述第三反射组的入射光轴为所述y向旋转关节的旋转轴、出射光轴为所述硬杆探头的中心轴线。
4、通过上述技术方案，机械臂可以进行多方向的转动调节，到达任意目标检测位置。并通过机械臂内部的光路通道进行光路传输，入射至机械臂内的平行光依次经过第一反射组、第一中继系统、第二反射组、第二中继系统、第三反射组后出射，该机械臂光路传输装置可以替代传像光纤进行光路传输，满足内窥镜成像探测的需求，且相较于传像光纤，制作工艺更加简单、成本更低。
5、优选地，所述第一中继系统包括第一中继系统前组和第一中继系统后组，焦距分别为f11和f12，所述第二中继系统包括第二中继系统前组和第二中继系统后组，焦距分别为f21和f22，所述机械臂内光路的入瞳与所述第一中继系统前组的距离为l1，所述第一中继系统前组与所述第一中继系统中间像面的距离为l2，所述第一中继系统中间像面与所述第一中继系统后组的距离为l3，所述第一中继系统后组与所述第二反射组的距离为l4，所述第二反射组与所述第二中继系统前组的距离为l5，所述第二中继系统前组与所述第二中继系统中间像面的距离为l6，所述第二中继系统中间像面与所述第二中继系统后组的距离为l7，所述第二中继系统后组与所述第三反射组的距离为l8，满足：
6、l1＝l4＝f11，l2＝l3＝f12，l5＝l8＝f21，l6＝l7＝f22。
7、优选地，f11、f12、f21、f22满足：
8、2*f11*tanθ<d11<min(dx，dz)；
9、2*f12*tanθ<d12<min(dx，dz)；
10、2*f21*tanθ<d21<min(dy，dz)；
11、2*f22*tanθ<d22<min(dy，dz)；
12、其中，θ是所述机械臂的入瞳处偏转平行光的最大角度，0°<θ<20°，d11、d12、d21、d22分别是所述第一中继系统前组、第一中继系统后组、第二中继系统前组、第二中继系统后组的有效孔径，dx、dz、dy分别是所述x向支持臂、z向支持臂、y向支持臂的内孔径。
13、优选地，所述x向支持臂与所述x向旋转关节之间、所述z向支持臂与所述z向旋转关节之间、所述y向支持臂与所述y向旋转关节之间均设置有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包括电机定子和电机动子，所述电机定子固定在所述x向支持臂、z向支持臂、y向支持臂内，所述电机动子固定在所述x向旋转关节、z向旋转关节、y向旋转关节内。
14、本专利技术还提出一种共聚焦显微内窥镜探头，包括如上任一所述的机械臂光路传输装置，还包括与所述y向旋转关节可拆卸连接的硬杆探头，所述硬杆探头垂直于所述y向支持壁。
15、通过上述技术方案，机械臂可带动硬杆探头到达任意位置，硬杆探头的成像视场更大，同时也便于拆卸更换、清洗消毒。
16、优选地，所述硬杆探头包括依次固定的近端插头、连接杆和远端镜头，所述y向旋转关节远离所述y向支持臂的一端固定有连接凸块，所述近端插头插接于所述连接凸块内，所述连接凸块外螺纹连接有锁紧旋钮。
17、优选地，所述远端镜头的直径为d，数值孔径为na，工作距为wd，5mm≤d≤10mm，na＞0.5mm，wd≤100μm。
18、优选地，所述远端镜头远离所述连接杆的一侧设置有圆倒角，所述圆倒角的半径为r，r＞1mm。
19、优选地，所述硬杆探头的长度为l，l＞20cm。
20、本专利技术还提出一种共聚焦显微内窥镜，包括共聚焦主机，还包括如上任一所述的共聚焦显微内窥镜探头，所述机械臂内光路的入瞳与所述共聚焦主机内光路的出瞳重合。
21、该共聚焦显微内窥镜将传统的光纤探头替换为本专利技术的共聚焦显微内窥镜探头，工艺复杂度可控、成本更低、操作难度也更低。
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1.一种机械臂光路传输装置，其特征在于，包括机械臂，所述机械臂依次包括X向支持臂、与所述X向支持臂转动连接的X向旋转关节、与所述X向旋转关节固定的Z向支持臂、与所述Z向支持臂转动连接的Z向旋转关节、与所述Z向旋转关节固定的Y向支持臂、与所述Y向支持臂转动连接的Y向旋转关节，所述Z向支持臂垂直于所述X向支持臂，所述Y向支持臂垂直于所述Z向支持臂，所述X向支持臂、X向旋转关节、Z向支持臂、Z向旋转关节、Y向支持臂、Y向旋转关节均为中空设置且依次连通，形成光路通道；
2.根据权利要求1所述的机械臂光路传输装置，其特征在于，所述第一中继系统包括第一中继系统前组和第一中继系统后组，焦距分别为f11和f12，所述第二中继系统包括第二中继系统前组和第二中继系统后组，焦距分别为f21和f22，所述机械臂内光路的入瞳与所述第一中继系统前组的距离为L1，所述第一中继系统前组与所述第一中继系统中间像面的距离为L2，所述第一中继系统中间像面与所述第一中继系统后组的距离为L3，所述第一中继系统后组与所述第二反射组的距离为L4，所述第二反射组与所述第二中继系统前组的距离为L5，所述第二中继系统前
3.根据权利要求2所述的机械臂光路传输装置，其特征在于，f11、f12、f21、f22满足：
4.根据权利要求1所述的机械臂光路传输装置，其特征在于，所述X向支持臂与所述X向旋转关节之间、所述Z向支持臂与所述Z向旋转关节之间、所述Y向支持臂与所述Y向旋转关节之间均设置有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包括电机定子和电机动子，所述电机定子固定在所述X向支持臂、Z向支持臂、Y向支持臂内，所述电机动子固定在所述X向旋转关节、Z向旋转关节、Y向旋转关节内。
5.一种共聚焦显微内窥镜探头，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的机械臂光路传输装置，还包括与所述Y向旋转关节可拆卸连接的硬杆探头，所述硬杆探头垂直于所述Y向支持壁。
6.根据权利要求5所述的共聚焦显微内窥镜探头，其特征在于，所述硬杆探头包括依次固定的近端插头、连接杆和远端镜头，所述Y向旋转关节远离所述Y向支持臂的一端固定有连接凸块，所述近端插头插接于所述连接凸块内，所述连接凸块外螺纹连接有锁紧旋钮。
7.根据权利要求6所述的共聚焦显微内窥镜探头，其特征在于，所述远端镜头的直径为d，数值孔径为NA，工作距为WD，5mm≤d≤10mm，NA＞0.5mm，WD≤100μm。
8.根据权利要求7所述的共聚焦显微内窥镜探头，其特征在于，所述远端镜头远离所述连接杆的一侧设置有圆倒角，所述圆倒角的半径为R，R＞1mm。
9.根据权利要求8所述的共聚焦显微内窥镜探头，其特征在于，所述硬杆探头的长度为L，L＞20cm。
10.一种共聚焦显微内窥镜，其特征在于，包括共聚焦主机，还包括如权利要求5-9任一所述的共聚焦显微内窥镜探头，所述机械臂内光路的入瞳与所述共聚焦主机内光路的出瞳重合。
...【技术特征摘要】
1.一种机械臂光路传输装置，其特征在于，包括机械臂，所述机械臂依次包括x向支持臂、与所述x向支持臂转动连接的x向旋转关节、与所述x向旋转关节固定的z向支持臂、与所述z向支持臂转动连接的z向旋转关节、与所述z向旋转关节固定的y向支持臂、与所述y向支持臂转动连接的y向旋转关节，所述z向支持臂垂直于所述x向支持臂，所述y向支持臂垂直于所述z向支持臂，所述x向支持臂、x向旋转关节、z向支持臂、z向旋转关节、y向支持臂、y向旋转关节均为中空设置且依次连通，形成光路通道；
2.根据权利要求1所述的机械臂光路传输装置，其特征在于，所述第一中继系统包括第一中继系统前组和第一中继系统后组，焦距分别为f11和f12，所述第二中继系统包括第二中继系统前组和第二中继系统后组，焦距分别为f21和f22，所述机械臂内光路的入瞳与所述第一中继系统前组的距离为l1，所述第一中继系统前组与所述第一中继系统中间像面的距离为l2，所述第一中继系统中间像面与所述第一中继系统后组的距离为l3，所述第一中继系统后组与所述第二反射组的距离为l4，所述第二反射组与所述第二中继系统前组的距离为l5，所述第二中继系统前组与所述第二中继系统中间像面的距离为l6，所述第二中继系统中间像面与所述第二中继系统后组的距离为l7，所述第二中继系统后组与所述第三反射组的距离为l8，满足：
3.根据权利要求2所述的机械臂光路传输装置，其特征在于，f11、f12、f21、f22满足：
4.根据权利要求1所述的机械臂光路传输装置，其特征在于，所述x向支持臂与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨云，万勇，马骁萧，冯宇，
申请(专利权)人：精微视达医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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