CN109541793A - 一种立体显微手术视频采集装置及其调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显微手术视频采集装置及其调试方法，属于医疗设备技术领域，包括可安装在显微镜光学接口处的底座和固定在底座上的双光路成像组件；双光路成像组件包括分别固定在底座上的两个成像镜头和位于成像镜头的成像面上的感光芯片；底座上安装有用于支撑视频处理模块和感光芯片的拱形支架，所述感光芯片安装于拱形支架的顶部；视频处理模块安装于拱形支架的外侧。将成像镜头、感光芯片以及视频处理器完全集中于一体，且本发明采用拱形支架结构对成像模组进行封闭，视频处理器的电子部分置于拱形支架的外部，实现光电模块的分离，具有优良的防尘效果，结构高度稳定及紧凑。调试方法调节精度高，有效弥补了机械误差，调节效率高。

Description

一种立体显微手术视频采集装置及其调试方法

技术领域

本发明涉及医疗诊疗设备技术领域，具体地说，涉及一种立体显微手术视频采集装置及其调试方法。

背景技术

立体显微手术视频采集装置是安装于手术显微镜上，将手术过程以数字立体视频形式进行采集，实现实时立体画面预览。此装置可以方便地共享立体手术画面，克服以往显微镜仅能单人或者两人观看的缺点，应用于临床教学可以使得学习过程更加直观，大大提高教学效率。另外临床手术过程中，医生可以直接通过观察手术屏幕做手术，而避免使用显微镜目镜，从而大大减轻手术过程中劳动强度。另外此装置通常采用高动态的感光芯片，其感光范围优于人眼，可以方便医生观察到手术区域细节，提高手术安全性和手术效率。

如公布号为CN2860384A的中国专利文献公开了一种视频立体成像手术显微装置，它包括连接在显微镜上的信号采集装置，信号采集装置分别采集两个光路的图像信息信号传输给信号处理装置；信号处理装置对两个光路的图像信息信号进行时域分割和合成处理并产生同步信号传输给显示装置，由显示装置显示。该实用新型的视频立体成像手术显微装置使手术医生无需双眼注视显微镜目镜，以适宜的姿态即可获取患者组织和手术状况的三维立体图像。

另如公布号为CN2604697A的中国专利文献公开了一种显微镜立体视频采集、回放和分析装置，它包括显微镜，显微镜至少在两条主光路或其分光路上同时安装有视频采集装置；该装置可以进行实时立体图像的采集、回放，使操作和观察者可以摆脱目镜，减轻工作疲劳程度，增加操作和观察人数，进行异地会诊、远程医疗、科研教学，对图像和数据进行处理和分析。

但是现有技术的立体显微手术视频采集装置，采用分立式分光器器件及感光器件，设备结构复杂，体积较大，分立式装置将两个摄像头分开安装，需要现场到手术室内装调，装调麻烦不适用于大规模生产及部署。同时由于分立式的结构稳定性较低，极易导致画面偏移，同时导致画质下降。另外现有技术的显微手术视频采集装置的调试过程中没有有效弥补机械加工误差的手段，因此立体画面品质不高。

发明内容

本发明的目的为提供一种立体显微手术视频采集装置，其可提供高品质立体画面的同时具有结构紧凑，稳定性高，同时调试方便，适合大规模生产的特点。

本发明的另一目的为提供一种立体显微手术视频采集装置的调试方法，该方法可应用在上述立体显微手术视频采集装置上，实现快速高效率高精度装调。

为了实现上述目的，本发明提供的立体显微手术视频采集装置包括可安装在显微镜光学接口处的底座和固定在底座上的双光路成像组件；双光路成像组件包括分别固定在底座上的两个成像镜头和位于成像镜头的成像面上的感光芯片；底座上安装有用于支撑视频处理模块和感光芯片的拱形支架，所述感光芯片安装于拱形支架的顶部；视频处理模块安装于拱形支架的外侧。

上述技术方案中，将成像镜头、感光芯片以及视频处理模块完全集中于一体，且装置采用拱形支架结构对成像镜头进行封闭，视频处理模块为电子装置，将其置于拱形支架的外部，实现结构的高度紧凑稳定，同时实现光电模块的分离，拱形支架具有优良的防尘效果。在使用过程中，只需直接将装置通过底座安装到显微镜的光学接口处，无需另外调试即可获得优秀的3D视频影像，极大节省了装调时间。

为了便于成像镜头的安装和固定，底座上设有与成像镜头配合的穿孔。

为了便于成像镜头的调试，穿孔内设有内螺纹，成像镜头上设有与内螺纹配合的外螺纹。通过螺纹连接对成像镜头进行预固定，通过螺纹连接进行调试，使成像镜头的调试定位精度更高，后期使用中镜头更加稳定。

成像镜头在调试过程中，可采用手动拨动的方式，为了进一步便于微调成像镜头，成像镜头上设有便于其旋转的调节机构。

调节机构包括设置在成像镜头的顶部的若干凹槽以及可与凹槽配合以拨动成像镜头旋转的撬棒。通过将撬棒的端部抵入凹槽内，从而拨动成像镜头旋转，该调节机构结构简单，易于操作。

为确保拱形支架安装的稳定性，底座上设有用于对拱形支架进行限位固定的凸台，凸台的侧面与拱形支架的内壁相贴，穿孔位于凸台上。同时，在凸台的侧面与拱形支架之间设置螺钉固定。

为防止两个成像镜头之间的光路相互干扰，拱形支架具有将两个成像镜头分隔开的中间隔板，为了隔离外部杂光以及防尘拱形支架前后分别安装隔板，其中，前隔板为可拆卸设置，在对成像镜头进行调试时，可将前隔板拆下。

感光芯片与拱形支架之间设有定位结构，该定位结构位于拱形支架上，为方便调节在拱形支架上设计两个凸块，在调节感光芯片时，先紧靠两个凸块固定其中一个感光芯片，然后再调节另外一个感光芯片至合适位置。

视频处理模块其具有感光芯片接口和视频输出接口，将感光芯片所成像进行处理及拼接并通过视频输出接口传输至立体监视器。

视频处理模块其可运行立体图像标定软件模块，并根据软件模块输出参数调节感光芯片的输出区域弥补结构调节误差，从而达到最佳的立体视频采集效果。

为了实现上述另一目的，本发明提供的立体显微手术视频采集装置的调试方法包括以下步骤：

1)将成像镜头和拱形支架安装于底座上，并将感光芯片安装于拱形支架的顶部，同时将感光芯片通过软排线连接至视频处理模块；

2)将视频处理模块通电并将视频处理模块的视频输出接口连接至立体监视器，将底座置于平行光管前，通过观察立体监视器调节装置获得稳定的立体视频图像；

3)分别调节两个成像镜头在底座上的上下偏移，直至获得于无穷远对焦的画面；

4)将装置安装于调试显微镜上，将校正板放置于调试显微镜视野之下，将立体监视器切换至立体交织模式，调节显微镜物距及放大倍率，调节感光芯片的位置，直至显示屏中的预览画面的图形近似无上下偏移，同时左右相互偏移近似满足预设偏移量；

校正板上印有图案，图案由一系列同心圆及从同心圆圆心沿直径引出放射型直线构成，且同心圆水平平分线和垂直平分线上具有刻度线。根据刻度线可准确计算左右预览画面的相对偏移量。

5)通过控制运行视频处理模块内的立体图像标定软件模块，立体视频标定软件模块自动识别感光芯片上所成的校正板图案的像，并计算相互之间的偏移量，视频处理模块根据该偏移量，截取左右两个感光芯片输出的有效成像区域，使其输出的画面完全无上下偏移，输出画面左右偏移量至精确满足预设偏移量；通过该步骤的调试可有效弥补机械结构的加工误差，实现更高品质的立体视频采集效果。

6)光学部分调节完毕后，将底座安装于检测显微镜上，将观察样品放置于显微镜下，逐级调节显微镜的放大倍数，验证所拍摄立体视频效果，若效果不佳，重复步骤3)、4)、5)步骤直至画面效果满足设计要求；

7)将成像镜头及感光芯片的位置打胶固定。

具体操作时，也可分别对成像镜头及感光芯片进行调试，并分别打胶。

当确定装置装调至最佳状态手后，对装置内所有组件进行固定，使用时无需再进行光学调试。

与现有技术相比，本发明的立体显微视频采集装置具有结构稳定性高且紧凑，装调方便且适合大规模生产的特点。

附图说明

图1本发明实施例的底座的结构示意图；

图2本发明实施例的底座另一方向的结构示意图；

图3本发明实施例的成像镜头、感光芯片与底座的位置关系图；

图4本发明实施例的成像镜头的结构示意图；

图5本发明实施例的立体显微手术视频采集装置的部分结构示意图；

图6本发明实施例的立体显微手术视频采集装置的局部爆炸图；

图7本发明实施例的撬棒的结构示意图；

图8本发明实施例的校正板图案的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图8，本实施例的立体显微手术视频采集装置包括底座01和固定在底座01上的双光路成像组件，使用时，通过底座01安装固定在显微镜的光学接口处，实现整个装置与显微镜的紧密连接。

双光路成像组件包括分别固定在底座01上的两个成像镜头05和设置在成像镜头05的输出光路上的感光芯片04。底座01上安装有用于支撑视频处理模块以及感光芯片的拱形支架成像镜头05的拱形支架，感光芯片04安装于拱形支架的顶部。拱形支架的外侧固定有与感光芯片04通过软排线连接的视频处理模块11，该视频处理处理模块11同时通过视频输出口连接至3D监视器。

底座01上设有与镜筒05配合的穿孔02。穿孔02内设有内螺纹，成像镜头05上设有与内螺纹配合的外螺纹。成像镜头上设有用于调节成像镜头旋转的调节机构，该调节机构包括设置在成像镜头05的顶部的若干凹槽06以及可与凹槽06配合以拨动成像镜头05旋转的撬棒16。

底座01上还设有用于对拱形支架进行限位固定的凸台，凸台的侧面与拱形支架的内壁相贴，穿孔02位于凸台上。同时，在凸台的侧面与拱形支架之间设置螺钉固定，凸台侧面设有螺纹孔03。

本实施例的拱形支架包括通过螺钉与凸台固定的一背板，两个侧挡板07、08，上挡板09以及可拆卸的前隔板12，其内部还具有将两个成像镜头05分隔开的中间隔板13。在上挡板09上开有两个通孔，供光路通过，两感光芯片04安装在通孔处，并分别通过芯片基座14、芯片基座15固定。上挡板09上设有定位结构10，该定位结构10包括位于拱形支架上且相互垂直的两个凸块。用于定位芯片基座14。在调节感光芯片04时，先紧靠两个凸块固定其中一个感光芯片，然后再调节另外一个感光芯片至合适位置。

本实施例的立体显微手术视频采集装置的调试过程如下：

将安装好的立体显微手术视频采集装置放置到平行光管接口前，接通电源和显示器，使用图7所示的专用撬棒16作用于图4中的凹槽06处实现成像镜头05的左右旋转，使成像镜头05上下移动直至获得稳定清晰的图像，即完成设备的无穷远对焦，将成像镜头05与底座01打胶固定。

再将对好焦的装置固定于显微镜光学接口处，接通电源和立体监视器，将立体监视器显示模式切换至立体交织模式，将图8的校正板放置在显微镜视野下方，松开图6中的芯片基座14的紧固结构件机械螺丝，调节芯片基座14对齐上挡板09上的定位结构10，然后拧紧螺丝固定，再松开芯片基座15的紧固结构件机械螺丝，上下移动芯片基座15直到立体监视器的画面上下近似无偏移，左右偏移满足预设数值。

运行视频处理模块内的立体图像标定软件，立体视频标定软件模块自动识别感光芯片上所成的校正板图案的像，并计算相互之间的偏移量，视频处理模块根据该偏移量，截取左右两个感光芯片输出的有效成像区域，使其输出的画面完全无上下偏移，输出画面左右偏移量精确满足预设数值，然后拧紧螺丝固定。

最后将测试样品放置于显微镜下，逐级调节显微镜放大倍数，测试者带上3D眼镜验证产品所拍摄立体视频效果，如若立体效果良好，将感光芯片与芯片基座位置打胶固定，如若效果不佳，重复上述步骤直至效果满足要求为止。

Claims (10)

1.一种立体显微手术视频采集装置，其特征在于：包括可安装在显微镜光学接口处的底座和固定在所述底座上的双光路成像组件；

所述双光路成像组件包括分别固定在所述底座上的两个成像镜头和位于所述成像镜头的成像面上的感光芯片；

所述底座上安装有用于支撑视频处理模块和所述感光芯片的拱形支架，所述感光芯片安装于所述拱形支架的顶部；所述视频处理模块安装于所述拱形支架的外侧。

2.根据权利要求1所述的立体显微手术视频采集装置，其特征在于：所述的底座上设有与所述的成像镜头配合的穿孔。

3.根据权利要求2所述的立体显微手术视频采集装置，其特征在于：所述的穿孔内设有内螺纹，所述的成像镜头上设有与所述内螺纹配合的外螺纹；所述成像镜头上设有用于调节成像镜头上设有便于其旋转的调节机构。

4.根据权利要求3所述的立体显微手术视频采集装置，其特征在于：所述的调节机构包括设置在所述的成像镜头的顶部的若干凹槽以及可与所述凹槽配合以拨动所述成像镜头旋转的撬棒。

5.根据权利要求2所述的立体显微手术视频采集装置，其特征在于：所述的底座上设有用于对所述的拱形支架进行限位固定的凸台，所述凸台的侧面与所述拱形支架的内壁相贴，所述的穿孔位于所述凸台上。

6.根据权利要求1所述的立体显微手术视频采集装置，其特征在于：所述的拱形支架具有将所述的两个成像镜头分隔开的中间隔板、固定设置的后隔板以及可拆卸的前隔板。

7.根据权利要求1所述的立体显微手术视频采集装置，其特征在于：所述的感光芯片与所述拱形支架之间设有定位结构，该定位结构包括位于所述拱形支架上且相互垂直的两个凸块。

8.根据权利要求1所述的立体显微手术视频采集装置的调试方法，其特征在于：所述的视频处理模块具有感光芯片接口和视频输出接口，其将感光芯片所成像进行处理及拼接并通过视频输出接口传输至立体监视器。

9.一种针对权利要求1至9任一权利要求所述的立体显微手术视频采集装置的调试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将成像镜头和拱形支架安装于底座上，并将感光芯片安装于拱形支架的顶部，同时将感光芯片通讯连接至视频处理器；

2)将视频处理模块通电并将视频处理模块的视频输出接口连接至立体监视器，将底座置于平行光管前，获得稳定的立体视频图像；

3)分别调节两个成像镜头在底座上的上下偏移，直至获得于无穷远对焦的画面；

4)将装置安装于调试显微镜上，将校正板放置于调试显微镜视野之下，将立体监视器切换至立体交织模式，调节显微镜物距及放大倍率，调节感光芯片的位置，直至显示屏中的预览画面的图形无上下偏移，同时左右相互偏移满足预设偏移量；

5)立体视频标定软件模块自动识别感光芯片上所成的校正板图案的像，并计算相互之间的偏移量，视频处理模块根据该偏移量，截取左右两个感光芯片输出的有效成像区域，使其输出的画面完全无上下偏移，输出画面左右偏移量至精确满足预设偏移量；

6)将底座安装于检测显微镜上，将样品放置于显微镜下，逐级调节显微镜的放大倍数，验证所拍摄立体视频效果，若效果不佳重复步骤3)、4)、5)步骤直至画面效果满足设计要求；

7)将成像镜头及感光芯片的位置打胶固定。

10.根据权利要求9所述的调试方法，其特征在于，步骤4)中，所述校正板包括一系列同心圆构成的图案，从同心圆圆心沿直径引出放射型直线，且同心圆的水平平分线和垂直平分线上具有刻度线。