CN110074749B - 一种高速动态喉镜装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速动态喉镜装置及其使用方法，包括安装外壳、外部成像光路、镜头组、高速相机和控制器；所述外部成像光路设置于所述安装外壳的前端并采集声带的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机安装在所述安装外壳上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器；采用高速相机作为拍摄声带振动图像的核心元件，可连续拍摄单次声带振动周期过程的图像，显示振动过程中的周期和非周期性特征。
Description
技术领域
本发明涉及喉镜技术领域，具体涉及一种高速动态喉镜装置及其使用方法。
背景技术
喉镜是在口腔和气管医疗过程中普遍使用的医疗设备，由于喉部位置较深，生理结构复杂，不能直接观测，喉部检查经常需要借助喉镜。而声带发声是一个振动过程，普通喉镜无法观测并准确记录这一动态过程。
如中国专利CN201580077776.6公开了具有平面扫描视频记波和频闪喉镜功能的视频喉内窥镜系统，包括观察声带的喉镜；光源，其用于照射声带；视频摄像机，其具备将通过所述喉镜及所述光源观察的影像分离为两个的分束器而获得平面扫描记波影像及频闪影像；计算机，其包括双图像捕获部、存储部、控制部及分析软件，所述双图像捕获部将从所述视频摄像机传输的两个视频信号转换成数字影像信号，所述存储部存储数字影像信号，所述控制部使得分析所述存储部的影像信号而在显示器中同时显示对所述平面扫描记波影像及频闪影像的分析结果，所述分析软件分析所述存储部的影像信号；以及显示器，其同时显示所述平面扫描记波影像及所述频闪影像，且显示所述分析结果。
现有技术中频闪喉镜通过频闪光源代替稳定光源，使光源闪光频率与声带发声频率相配合，将相机图像的采集时间间隔设定为声带振动周期的整数倍，并在相邻图像之间保持固定的相位延迟。这样可以利用多个周期内有一定相位间隔的图像，拼凑声带振动的完整过程，但该技术无法显示声带的非周期振动特征。
发明内容
鉴于现有频闪喉镜的上述问题，本发明旨在提供一种既可采集声带周期性振动图像也可采集声带非周期性图像的一种高速动态喉镜装置及其使用方法，动态喉镜装置其具有结构简单、坚固，使用方便。
本发明的一方面提供一种高速动态喉镜装置包括安装外壳、外部成像光路、镜头组、高速相机和控制器；所述外部成像光路设置于所述安装外壳的前端并采集声带的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机安装在所述安装外壳上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器。
进一步的，所述控制器连接设置有单次拍摄定时装置，所述单次拍摄定时装置用于控制所述高速相机的开启或关闭及拍摄时间长度。
进一步的，所述镜头组包括设置于所述安装外壳前端的前镜头和设置于所述安装外壳后端的后镜头。
进一步的，所述前镜头通过前镜头安装架设置于所述安装外壳的前端，所述后镜头通过后镜头安装架设置于所述安装外壳的后端。
进一步的，所述安装外壳的表面设置有刻线。
进一步的，所述前镜头通过前镜头安装架设置于所述安装外壳的前端并通过前镜头驱动电机调整采集像素面积，所述后镜头通过后镜头安装架设置于所述安装外壳的后端并通过后镜头驱动电机调整成像焦距。
进一步的，所述前镜头驱动电机连接设置有第一电机驱动器，所述后镜头驱动电机连接设置有第二电机驱动器。
进一步的，所述外部成像光路包括外部光路、照明光源和照明光纤束；所述照明光纤束的一端与所述外部光路连接，所述照明光纤束的另一端与所述照明光源连接。
本发明的另一方面提供一种高速动态喉镜装置的使用方法，包括如下步骤：
S1:所述外部成像光路设置于所述安装外壳的前端并采集声带的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机安装在所述安装外壳上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器；
S2:所述控制器连接设置有单次拍摄定时装置，所述单次拍摄定时装置用于控制所述高速相机的开启或关闭；单次拍摄定时装置使用时，采用人工时通过外部人为动作如脚踏开关控制；控制器触发方式时，所述高速相机采集到的声带图像发送至所述控制器，所述控制器根据外部成像光路采集的声带图像，控制器外部触发信号控制单次拍摄定时装置，进而启动高速相机拍摄一定时间间隔的连续图像；
S3:所述镜头组包括设置于所述安装外壳前端的前镜头和设置于所述安装外壳后端的后镜头；所述前镜头和后镜头通过手动调节或自动调节；手动调节时，所述安装外壳的表面设置有刻线；根据安装外壳表面的刻线，通过前镜头安装架将前镜头移动到合适位置，调整采集像素面积；然后再通过后镜头安装架调整后镜头的成像焦距；自动调节时，所述控制器根据外部成像光路采集的声带图像特性，控制器通过第一电机驱动器控制前镜头驱动电机带动所述前镜头安装架进而带动所述前镜头调节至适当位置，控制器通过第二电机驱动器控制后镜头驱动电机带动所述后镜头安装架进而带动所述后镜头调整成像焦距。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用高速相机作为拍摄声带振动图像的核心元件，可连续拍摄单次声带振动周期过程的图像，显示振动过程中的周期和非周期性特征。通过控制器设定高速相机拍摄区域大小，成像调节光路根据高速相机拍摄区域大小调节合适的成像面积和焦距。
成像调节光路可采用两种调节方式：自动或手动。手动调节方式下，根据安装外壳表面的刻线，通过前镜头安装架将前镜头移动到合适位置，调整采集像素面积；然后再通过后镜头安装架调整后镜头的成像焦距，保证高速相机拍摄图像清晰；自动调节方式下，控制器根据外部成像光路采集的声带图像特性，控制器通过第一电机驱动器控制前镜头驱动电机带动所述前镜头安装架进而带动所述前镜头调节至适当位置，保证恰当的成像区域面积；控制器根据外部成像光路采集的声带图像特性，通过第二电机驱动器控制后镜头驱动电机带动所述后镜头安装架调整成像焦距，可实时补偿装置温升引起的焦距变化，同时保证拍摄图像清晰。
光路调节完成后，由控制器给单次拍摄定时装置设定合适的单次拍摄时间，再通过人工或控制器触发的方式启动单次拍摄定时装置，高速相机连续拍摄一定时间的声带振动图像。
附图说明
图1所示本发明高速动态喉镜装置手动调节方式下的结构示意图；
图2所示为本发明高速动态喉镜装置自动调节方式下的结构示意图。
附图中：1.控制器、2.高速相机、3.第一电机驱动器、4.前镜头驱动电机、5.前镜头安装架、6.前镜头传动丝杠、7.安装外壳、8.外部光路、9.声带、10.照明光源、11.照明光纤束、12.前镜头、13.后镜头、14.后镜头传动丝杠、15.后镜头安装架、16.后镜头驱动电机、17.单次拍摄定时装置、18.第二电机驱动器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图所示，一种高速动态喉镜装置，包括安装外壳7、外部成像光路、镜头组、高速相机2和控制器1；所述外部成像光路设置于所述安装外壳7的前端并采集声带9的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机2安装在所述安装外壳7上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器1，外部成像光路相对于高速相机2位置固定，保证装置坚固耐用，其中在本实施例中，所述控制器1可以是计算机、平板或手机。
所述控制器1连接设置有单次拍摄定时装置17，所述单次拍摄定时装置17用于控制所述高速相机2的开启或关闭及拍摄时间长度，外部成像光路调节完成后，由控制器1给单次拍摄定时装置17设定合适的单次拍摄时间，再通过人工或控制器1触发的方式启动单次拍摄定时装置17，高速相机2连续拍摄一定时间的声带振动图像；单次拍摄定时装置17，采用人工控制时通过外部人为动作如脚踏开关控制，控制器1触发方式时，所述高速相机2采集到的声带图像发送至所述控制器1，所述控制器1根据外部成像光路采集的声带图像，控制器1触发信号控制单次拍摄定时装置17，进而启动高速相机2拍摄一定时间间隔的连续图像，避免高速相机2单次拍摄过程采集大量冗余图像，耗费内存。
所述镜头组包括设置于所述安装外壳7前端的前镜头12和设置于所述安装外壳7后端的后镜头13。
如图1所示，镜头组手动调解方式时，所述前镜头12通过前镜头安装架5设置于所述安装外壳7的前端，所述后镜头13通过后镜头安装架15设置于所述安装外壳的后端。
所述安装外壳7的表面设置有刻线，分别代表不同成像面积和对应的焦距位置；手动调节方式下，先根据安装外壳表面的刻线，通过前镜头安装架5将前镜头12移动到合适位置，调整采集像素面积；然后再通过后镜头安装架15调整后镜头13的成像焦距，保证高速相机2拍摄图像清晰。
如图2所示，镜头组自动调解时，所述前镜头12通过前镜头安装架5设置于所述安装外壳7的前端并通过前镜头驱动电机4调整采集像素面积，所述后镜头13通过后镜头安装架15设置于所述安装外壳的后端并通过后镜头驱动电机16调整成像焦距；所述前镜头驱动电机4连接设置有第一电机驱动器3，所述后镜头驱动电机16连接设置有第二电机驱动器18；自动调节方式下，所述控制器1根据外部成像光路采集的声带图像特性，控制器1通过第一电机驱动器3控制前镜头驱动电机4带动所述前镜头安装架5进而带动所述前镜头12调节至适当位置，保证恰当的成像区域面积；控制器1根据外部成像光路采集的声带图像特性，通过第二电机驱动器18控制后镜头驱动电机16带动所述后镜头安装架15调整成像焦距，自动调节方式下，还可实时补偿装置温升引起的焦距变化，进一步的，自动调节方式下，所述安装外壳7上设置有传动丝杠，所述前镜头安装架5和后镜头安装架15均在所述传动丝杆上位移。
所述外部成像光路包括外部光路8、照明光源10和照明光纤束11；所述照明光纤束11的一端与所述外部光路8连接，所述照明光纤束的另一端与所述照明光源10连接，为外部提供照明光源。
本发明的另一方面提供一种高速动态喉镜装置的使用方法，包括如下步骤；
S1:所述外部成像光路设置于所述安装外壳7的前端并采集声带9的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机2安装在所述安装外壳7上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器1；
S2:所述控制器1连接设置有单次拍摄定时装置17，所述单次拍摄定时装置17用于控制所述高速相机2的开启或关闭及拍摄时间长度；单次拍摄定时装置17使用时，采用人工时通过外部人为动作如脚踏开关控制；控制器1触发方式时，所述高速相机2采集到的声带图像发送至所述控制器1，所述控制器1根据外部成像光路采集的声带图像，控制器1外部触发信号控制单次拍摄定时装置17，进而启动高速相机拍摄一定时间间隔的连续图像；
S3:所述镜头组包括设置于所述安装外壳7前端的前镜头12和设置于所述安装外壳7后端的后镜头13；所述前镜头12和后镜头13通过手动调节或自动调节；手动调节时，所述安装外壳7的表面设置有刻线；根据安装外壳表面的刻线，通过前镜头安装架5将前镜头12移动到合适位置，调整采集像素面积；然后再通过后镜头安装架15调整后镜头13的成像焦距；自动调节时，所述控制器1根据外部成像光路采集的声带图像特性，控制器1通过第一电机驱动器3控制前镜头驱动电机4带动所述前镜头安装架5进而带动所述前镜头12调节至适当位置，控制器1通过第二电机驱动器18控制后镜头驱动电机16带动所述后镜头安装架15进而带动所述后镜头13调整成像焦距。
用高速相机作为拍摄声带振动图像的核心元件，可连续拍摄单次声带振动过程的图像，显示振动过程中的周期和非周期性特征。通过控制器设定高速相机拍摄区域大小，成像调节光路根据高速相机拍摄区域大小调节合适的成像面积和焦距。
本发明的高速动态喉镜装置，成像调节光路可采用两种调节方式：自动或手动。手动调节方式下，根据安装外壳表面的刻线，通过前镜头安装架将前镜头移动到合适位置，调整采集像素面积；然后再通过后镜头安装架调整后镜头的成像焦距，保证高速相机拍摄图像清晰；自动调节方式下，控制器根据外部成像光路采集的声带图像特性，控制器通过第一电机驱动器控制前镜头驱动电机带动所述前镜头安装架进而带动所述前镜头调节至适当位置，保证恰当的成像区域面积；控制器根据外部成像光路采集的声带图像特性，通过第二电机驱动器控制后镜头驱动电机带动所述后镜头安装架调整成像焦距，可实时补偿装置温度升高引起的焦距变化，同时保证拍摄图像清晰。
光路调节完成后，由控制器给单次拍摄定时装置设定合适的单次拍摄时间，再通过人工或控制器触发的方式启动单次拍摄定时装置，高速相机连续拍摄一定时间的声带振动图像。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高速动态喉镜装置，其特征在于：包括安装外壳（7）、外部成像光路、镜头组、高速相机（2）和控制器（1）；所述外部成像光路设置于所述安装外壳（7）的前端并采集声带（9）的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机（2）安装在所述安装外壳（7）上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器（1）；所述镜头组包括设置于所述安装外壳（7）前端的前镜头（12）和设置于所述安装外壳（7）后端的后镜头（13）；所述前镜头（12）通过前镜头安装架（5）设置于所述安装外壳（7）的前端，所述后镜头（13）通过后镜头安装架（15）设置于所述安装外壳的后端；所述前镜头（12）通过前镜头安装架（5）设置于所述安装外壳（7）的前端并通过前镜头驱动电机（4）调整采集像素面积，所述后镜头（13）通过后镜头安装架（15）设置于所述安装外壳的后端并通过后镜头驱动电机（16）调整成像焦距；所述控制器（1）连接设置有单次拍摄定时装置（17），所述单次拍摄定时装置（17）用于控制所述高速相机（2）的开启或关闭及拍摄时间长度。
2.根据权利要求1所述的高速动态喉镜装置，其特征在于：所述安装外壳（7）的表面设置有刻线。
3.根据权利要求1所述的高速动态喉镜装置，其特征在于：所述前镜头驱动电机（4）连接设置有第一电机驱动器（3）。
4.根据权利要求1所述的高速动态喉镜装置，其特征在于：所述后镜头驱动电机（16）连接设置有第二电机驱动器（18）。
5.根据权利要求1所述的高速动态喉镜装置，其特征在于：所述外部成像光路包括外部光路（8）、照明光源（10）和照明光纤束（11）；所述照明光纤束（11）的一端与所述外部光路（8）连接，所述照明光纤束的另一端与所述照明光源（10）连接。
6.一种高速动态喉镜装置的使用方法，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的高速动态喉镜装置，高速动态喉镜装在使用时包括如下步骤： S1:高速动态喉镜装置包括安装外壳、外部成像光路、镜头组、高速相机和控制器；所述外部成像光路设置于所述安装外壳的前端并采集声带的图像；所述镜头组通过镜头调节机构安装在所述安装外壳上并通过手动或自动调节成像面积和焦距；所述高速相机安装在所述安装外壳上且远离所述外部成像光路的一端用于采集外部成像光路采集到声带的图像并发送至所述控制器； S2:所述控制器连接设置有单次拍摄定时装置，所述单次拍摄定时装置用于控制所述高速相机的开启或关闭；单次拍摄定时装置使用时，采用人工时通过外部人为动作如脚踏开关控制；控制器触发方式时，所述高速相机采集到的声带图像发送至所述控制器，所述控制器根据外部成像光路采集的声带图像，控制器外部触发信号控制单次拍摄定时装置，进而启动高速相机拍摄一定时间间隔的连续图像； S3:所述镜头组包括设置于所述安装外壳前端的前镜头和设置于所述安装外壳后端的后镜头；所述前镜头和后镜头通过手动调节或自动调节；手动调节时，所述安装外壳的表面设置有刻线；根据安装外壳表面的刻线，通过前镜头安装架将前镜头移动到合适位置，调整采集像素面积；然后再通过后镜头安装架调整后镜头的成像焦距；自动调节时，所述控制器根据外部成像光路采集的声带图像特性，控制器通过第一电机驱动器控制前镜头驱动电机带动所述前镜头安装架进而带动所述前镜头调节至适当位置，控制器通过第二电机驱动器控制后镜头驱动电机带动所述后镜头安装架进而带动所述后镜头调整成像焦距。
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