CN108459402A - 一种皮肤图像采集装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种皮肤图像采集装置及使用方法，皮肤图像采集装置包括光源、光学成像系统、图像传感器及信号处理电路，其特征在于：所述的光学成像系统包括同光轴的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和透镜组移动组件；所述第一透镜组的位置在光轴前端固定不动，第二透镜组、第三透镜组的位置可通过透镜组移动组件改变。本发明的有益效果：皮肤图像采集装置的光学工作距离固定，在连续改变图像放大倍数时，装置不需要离开皮肤，可避免手的抖动引起图像抖动，造成图像不清晰现象发生。

Description

一种皮肤图像采集装置及使用方法
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种皮肤图像采集装置及使用方法。
背景技术
皮肤镜数字图像分析技术是近几年发展起来的一种无创性皮肤疾病诊断工具，用于检测肉眼看不到的皮肤组织内部机理和病变。通常皮肤镜由一个手持式皮肤图像采集装置和计算机组成。手持式皮肤图像采集装置用于皮肤光学成像、图像传感采集，计算机用于皮肤图像处理显示。
皮肤镜在使用中，针对不同的病变部位情况，往往需要调节不同的图像放大倍数。目前的皮肤图像采集装置中其光学成像系统均采用1个透镜组，改变图像放大倍数时透镜组整体运动，光学工作距离(镜头到皮肤的距离)改变，皮肤图像采集装置往往要离开皮肤，由于皮肤图像采集装置为手持式设备，没有任何支撑，手的抖动在所难免，手的抖动必然引起图像抖动，造成图像不清晰。
发明内容
本发明的目的是解决背景技术中存在的技术问题，提供一种皮肤图像采集装置，在连续改变图像放大倍数时，光学工作距离不变，皮肤图像采集装置不需要离开皮肤。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种皮肤图像采集装置，包括光源、光学成像系统、图像传感器及信号处理电路，其特征在于：
所述光学成像系统包括同光轴的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和透镜组移动组件；
第一透镜组的位置在光轴前端固定不动；第二透镜组、第三透镜组的位置可通过透镜组移动组件改变；
第一透镜组包括第1透镜、第2透镜、第3透镜；第1透镜为双凸透镜，第1透镜与第2透镜之间的空气间隔为0.25mm～0.35mm；第2透镜和第3透镜均为凹凸透镜，第2透镜和第3透镜胶合在一起；
第二透镜组包括第4透镜、第5透镜；第4透镜为凹凸透镜，第5透镜为双凹透镜；第4透镜和第5透镜胶合在一起；
第三透镜组包括第6透镜、第7透镜和第8透镜；第6透镜为双凸透镜，第6透镜与第7透镜之间的空气间隔为0.3mm～0.4mm；第7透镜和第8透镜均为凹凸透镜，第7透镜和第8透镜胶合在一起；
所述图像传感器与所述信号处理电路连接，信号处理电路中设有与计算机通信的接口。
优选的，所述透镜组移动组件包括：1个固定不动的圆柱内筒、1个可以转动的圆柱外筒、2个销钉(第一销钉、第二销钉)；圆柱内筒壁开有1条直槽孔，圆柱外筒壁开有2个螺旋槽(第一螺旋槽、第二螺旋槽)；所述第二透镜组外加第一销钉后置于圆柱内筒中，第一销钉从圆柱内筒壁的直槽孔穿出至圆柱外筒壁的第一螺旋槽内；第三透镜组外加第二销钉后置于圆柱内筒中，第二销钉从圆柱内筒壁的直槽孔穿出至圆柱筒壁的第二螺旋槽内；当圆柱外筒转动时，第二透镜组、第三透镜组在圆柱内筒中上下移动。
优选的，所述第1透镜距采集装置最前端的光学工作距离为50mm～56mm；所述第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔为2.75mm～16.65mm；第三透镜组与第二透镜组之间的空气间隔为15.26mm～5.50mm；图像传感器靶面与第三透镜组之间的空气间隔为77.35mm～73.20mm。
优选的，所述第一透镜组的焦距为为17.71mm；第二透镜组的焦距为为-6.37mm；第三透镜组的焦距为19.54mm。
优选的，所述的第1透镜的焦距15.028mm；第2透镜和第3透镜的胶合透镜焦距-132.6mm；第4透镜和第5透镜的胶合透镜焦距-6.37mm；第6透镜的焦距15.841mm；第7透镜和第8透镜的胶合透镜焦距-113.25mm。
优选的，所述第1透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第2透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第3透镜的折射率≤1.74、阿贝数≥28；第4透镜的折射率≤1.77、阿贝数≥27；第5透镜的折射率≤1.51、阿贝数≥60；第6透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第7透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第8透镜的折射率≤1.75、阿贝数≥27。
优选的，第1透镜的中心厚度为1.0000mm；第2透镜、第6透镜及第7透镜的中心厚度为0.8000mm；第3透镜的中心厚度为0.8233mm；第4透镜的中心厚度为0.6404mm；第5透镜的中心厚度为0.3202mm；第8透镜的中心厚度为0.7318mm。
优选的，所述第1透镜、第2透镜、第5透镜、第6透镜、第7透镜采用的材料为冕玻璃；第3透镜、第4透镜、第8透镜采用的材料为火石玻璃。
优选的，所述信号处理电路中与计算机通信的接口为USB接口或WIFI通信模块。
上述皮肤图像采集装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
①将皮肤图像采集装置与计算机连接，打开计算机；
②将皮肤图像采集装置置于皮肤上；
③通过计算机屏幕观察皮肤图像，当需要改变图像放大倍数时，只要转动圆柱外筒即可。
本发明的有益效果：皮肤图像采集装置的光学工作距离固定，连续改变图像放大倍数时，不需要装置离开皮肤，可避免手的抖动引起图像抖动，造成图像不清晰现象发生。
附图说明
图1是本发明的光学成像系统光路示意图；
图2是本发明实施例中圆柱内筒壁直槽孔、销钉及圆柱外筒壁螺旋槽位置示意图。
图中：1-皮肤；2-光源；3-图像传感器靶面；4-圆柱内筒壁直槽孔；5-第一销钉；6-第二销钉；7-圆柱外筒壁第一螺旋槽；8-圆柱外筒壁第二螺旋槽；L1-第1透镜；L2-第2透镜；L3-第3透镜；L4-第4透镜；L5-第5透镜；L6-第6透镜；L7-第7透镜；L8-第8透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
一种皮肤图像采集装置，包括：光源、光学成像系统、图像传感器及信号处理电路。所述光学成像系统包括同光轴的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和透镜组移动组件；第一透镜组的位置在光轴前端固定不动；第二透镜组、第三透镜组的位置可通过透镜组移动组件改变；图1是光学成像系统光路示意图。光源2照亮被测皮肤1，被测皮肤图像通过同光轴的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组成像在图像传感器靶面3上，图像传感器与信号处理电路连接，信号处理电路对图像传感器的输出信号进行数字化处理，并将处理后的数字信号传送至计算机，在计算机上显示出皮肤图像。
实施时，所述的图像传感器采用CCD图像传感器或CMOS图像传感器；信号处理电路中设有与计算机通信的接口，采用USB接口或WIFI通信模块。
实施时，所述透镜移动组件包括：1个固定不动的圆柱内筒；圆柱内筒外放置有1个可以转动的圆柱外筒；2个销钉(第一销钉5、第二销钉6)；第一透镜组固定于圆柱内筒下方，图像传感器固定于圆柱内筒上方；圆柱内筒壁开有1条直槽孔4；圆柱外筒壁开有2条螺旋槽(第一螺旋槽7、第二螺旋槽8)；图2是圆柱内筒壁直槽孔、销钉及圆柱外筒壁螺旋槽位置示意图。实施时，圆柱内筒的直槽孔4、圆柱外筒壁的第一螺旋槽7和第二螺旋槽8的槽宽度均为4mm。
实施时，第二透镜组外加第一销钉5后置于圆柱内筒中，第一销钉5从圆柱内筒壁的直槽孔4穿出至圆柱外筒壁的第一螺旋槽7内；第三透镜组外加第二销钉6后置于圆柱内筒中，第二销钉6从圆柱内筒壁的直槽孔4穿出至圆柱外筒壁的第二螺旋槽8内；即销钉同时穿过圆柱内筒壁直槽孔4及圆柱外筒壁螺旋槽。当圆柱外筒转动时螺旋槽随之转动，由于圆柱内筒固定不动，第一销钉5、第二销钉6不能随螺旋槽转动，只在直槽孔4中上下运动，带动第二透镜组、第三透镜组在圆柱内筒中上下移动，第二透镜组、第三透镜组位置改变，系统光学放大倍数改变。
实施时，第一透镜组在光轴前端位置固定，第一透镜组的第1透镜L1距采集装置最前端的光学工作距离为50mm～56mm；第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔为2.75mm～16.65mm；第三透镜组与第二透镜组之间的空气间隔为15.26mm～5.50mm；图像传感器靶面与第三透镜组之间的空气间隔为77.35mm～73.20mm。
实施时，第一透镜组包括第1透镜、第2透镜和第3透镜；第1透镜为双凸透镜，焦距15.028mm；第1透镜与第2透镜之间的空气间隔为0.25mm～0.35mm；第2透镜和第3透镜均为凹凸透镜，第2透镜和第3透镜胶合在一起，其胶合透镜焦距-132.6mm；第一透镜组的焦距为17.71mm。
第二透镜组包括第4透镜、第5透镜；第4透镜为凹凸透镜，第5透镜为双凹透镜；第4透镜和第5透镜胶合在一起，其胶合透镜的焦距-6.37mm，亦第二透镜组的焦距为为-6.37mm。
第三透镜组包括第6透镜、第7透镜和第8透镜；第6透镜为双凸透镜，焦距15.841mm，第6透镜与第7透镜之间的空气间隔为0.3mm～0.4mm；第7透镜和第8透镜均为凹凸透镜，第7透镜和第8透镜胶合在一起，其胶合透镜的焦距-113.25mm；第三透镜组的焦距为19.54mm。
实施时，各透镜的焦距、折射率、阿贝数、球面半径、中心厚度和材料可参照表1中参数加工制作。
表1透镜参数的实施例
透镜 焦距(mm) 折射率 阿贝数 球面半径(mm) 中心厚度(mm) 材料
第1透镜 15.028 1.542 59.39 16.652/-15.615 1.0000 冕玻璃
第2透镜 22.176 1.542 59.39 -15.336/-6.863 0.8000 冕玻璃
第3透镜 -19.684 1.734 28.12 -6.8628/-13.731 0.8233 火石玻璃
第4透镜 7.622 1.762 27.31 -4.1536/-2.5825 0.6404 火石玻璃
第5透镜 -3.675 1.510 60.86 -2.5825/7.1176 0.3202 冕玻璃
第6透镜 15.841 1.542 59.39 39.6088/-10.888 0.8000 冕玻璃
第7透镜 24.127 1.542 59.39 -10.850/-6.0843 0.8000 冕玻璃
第8透镜 -20.818 1.746 27.95 -6.0843/-10.5156 0.7318 火石玻璃
实施时，圆柱外筒转动角度、第二、三透镜组位置及光学放大倍数的关系如表2所示，表2中相邻数据组光学放大倍数变化0.1；表中S21为第二透镜组到第一透镜组之间距离；S32为第三透镜组到第二透镜组之间距离；SB3为图像传感器靶面到第三透镜组到之间的距离。例如，圆柱外筒转动从0度转至0.77度：S21从16.65mm变化为16.55mm，说明第二透镜组位置向下移动0.10mm；S32从5.50mm变化为5.92mm，说明第三透镜组向上移动：5.92mm-5.50mm-0.1mm＝0.32mm；SB3从73.2mm变化为72.88mm也说明第三透镜组向上移动0.32mm。可按此表数据加工制作圆柱外筒壁第一螺旋槽7、第二螺旋槽8，更细分的数据可用插值法计算。
表2圆柱外筒转动角度、第二、三透镜组位置变化及光学放大倍数
如表2所示，本皮肤图像采集装置的光学放大倍数调节范围为0.6～3倍，图像传感器可采用1/3英寸、1/4英寸等规格；若采用1/3英寸图像传感器(靶面尺寸4.8mm×3.6mm，对角线长6mm)，计算机采用17英寸显示器；则总放大倍数＝0.6～3×(17×25.4/6)＝43～216倍。

Claims (10)

1.一种皮肤图像采集装置，包括光源、光学成像系统、图像传感器及信号处理电路，其特征在于：
所述光学成像系统包括同光轴的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和透镜组移动组件；
第一透镜组的位置在光轴前端固定不动；第二透镜组、第三透镜组的位置可通过透镜组移动组件改变；
第一透镜组包括第1透镜(L1)、第2透镜(L2)、第3透镜(L3)；第1透镜为双凸透镜，第1透镜与第2透镜之间的空气间隔为0.25mm～0.35mm；第2透镜和第3透镜均为凹凸透镜，第2透镜和第3透镜胶合在一起；
第二透镜组包括第4透镜(L4)、第5透镜(L5)；第4透镜为凹凸透镜，第5透镜为双凹透镜；第4透镜和第5透镜胶合在一起；
第三透镜组包括第6透镜(L6)、第7透镜(L7)和第8透镜(L8)；第6透镜为双凸透镜，第6透镜与第7透镜之间的空气间隔为0.3mm～0.4mm；第7透镜和第8透镜均为凹凸透镜，第7透镜和第8透镜胶合在一起；
所述图像传感器与所述信号处理电路连接，信号处理电路中设有与计算机通信的接口。
2.根据权利要求1所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述透镜组移动组件包括：1个固定不动的圆柱内筒、1个可以转动的圆柱外筒、2个销钉；圆柱内筒壁开有1条直槽孔(4)，圆柱外筒壁开有2个螺旋槽；所述第二透镜组外加第一销钉(5)后置于圆柱内筒中，第一销钉(5)从圆柱内筒壁的直槽孔(4)穿出至圆柱外筒壁的第一螺旋槽(7)内；第三透镜组外加第二销钉(6)后置于圆柱内筒中，第二销钉(6)从圆柱内筒壁的直槽孔(4)穿出至圆柱外筒壁的第二螺旋槽(8)内；当圆柱外筒转动时，第二透镜组、第三透镜组在圆柱内筒中上下移动。
3.根据权利要求1或2所述的一种皮肤图像采集装置，所述第1透镜(L1)距采集装置最前端的光学工作距离为50mm～56mm；所述第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔为2.75mm～16.65mm；第三透镜组与第二透镜组之间的空气间隔为15.26mm～5.50mm；图像传感器靶面(3)与第三透镜组之间的空气间隔为77.35mm～73.20mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述第一透镜组的焦距为17.71mm，第二透镜组的焦距为为-6.37mm，第三透镜组的焦距为19.54mm。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述第1透镜的焦距15.028mm，第2透镜和第3透镜的胶合透镜焦距-132.6mm，第4透镜和第5透镜的胶合透镜焦距-6.37mm，第6透镜的焦距15.841mm，第7透镜和第8透镜的胶合透镜焦距-113.25mm。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述第1透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第2透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第3透镜的折射率≤1.74、阿贝数≥28；第4透镜的折射率≤1.77、阿贝数≥27；第5透镜的折射率≤1.51、阿贝数≥60；第6透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第7透镜的折射率≤1.55、阿贝数≥59；第8透镜的折射率≤1.75、阿贝数≥27。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述第1透镜的中心厚度为1.0000mm；第2透镜、第6透镜及第7透镜的中心厚度为0.8000mm；第3透镜的中心厚度为0.8233mm；第4透镜的中心厚度为0.6404mm；第5透镜的中心厚度为0.3202mm；第8透镜的中心厚度为0.7318mm。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述第1透镜、第2透镜、第5透镜、第6透镜及第7透镜采用的材料为冕玻璃；第3透镜、第4透镜及第8透镜采用的材料为火石玻璃。
9.根据权利要求1～8之一所述的一种皮肤图像采集装置，其特征在于，所述信号处理电路中与计算机通信的接口为USB接口或WIFI通信模块。
10.一种权利要求2～9之一所述皮肤图像采集装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
①将皮肤图像采集装置通过通信接口与计算机连接，打开计算机；
②将皮肤图像采集装置置于皮肤上；
③通过计算机屏幕观察皮肤图像，当需要改变图像放大倍数时，只要转动圆柱外筒即可。
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