CN114355605A - 一种齐变焦耦合器及其光学成像镜组和内窥镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，光学成像镜组从物方到像方依次包括前保护片、固定镜组、变倍镜组、补偿镜组、后保护片；在对焦处理的过程中，固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向进行线性移动，且三者相对位置保持不变，以对焦不同物面位置。在调焦变倍处理的过程中，固定镜组保持不动，变倍镜组用于沿光轴方向进行线性移动以使得图像放大倍率进行变化；以及补偿镜组沿光轴方向进行非线性移动以补偿不同放大倍率下的焦点位置移动。本发明提供一种焦距从14mm到32mm的变焦效果，能够较好的耦合目视内窥系统进行齐变焦实现对物方的变倍观察。
Description
技术领域
本发明涉及医疗内窥技术领域，特别涉及一种齐变焦耦合器及其光学成像镜组和内窥镜系统。
背景技术
齐变焦耦合器用于与内窥镜配合，是内窥目镜与成像芯片之间的转接系统，将内窥镜探测到的图像传递到探测器上，便于更好的观察，常见用于现代医疗微创手术中。易于对焦和能无级调焦变倍的耦合系统是多种实际应用场景下的迫切需求。
为了应对上述需求，如公开号为CN108873275B的中国专利公开了一种变焦光学系统，该系统包含独立的调焦镜组，需要先调节独立的调焦镜组，清晰成像后再联动调节变焦镜组和补偿镜组实现不同放大倍率下的清晰成像。由于调焦镜组是独立的，因此调焦会引起系统焦距的微变，进而影响变焦精度，同时会在一定程度上为之后的结构设计和装调带来一定的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齐变焦耦合器及其光学成像镜组和内窥镜系统，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请公开了一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，所述光学成像镜组用于进行调焦变倍处理和对焦处理，所述光学成像镜组从物方到像方依次包括固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后保护片；
所述固定镜组、变倍镜组、补偿镜组在所述对焦处理过程中同时沿光轴方向进行线性移动，以对焦不同物面位置；
所述固定镜组在所述调焦变倍处理过程中位置保持不变；
所述变倍镜组在所述调焦变倍处理过程中沿光轴方向进行线性移动以使得图像放大倍率进行变化；
所述补偿镜组在所述调焦变倍处理过程中沿光轴方向进行非线性移动，以补偿不同放大倍率下的焦点位置移动；
其中，固定镜组与变倍镜组之间的距离为L1，变倍镜组与补偿镜组之间的距离为L2，补偿镜组与后保护片之间的距离为L3，在变倍镜组与补偿镜组联动轨迹曲线图中，X轴为镜组沿光轴方向移动的距离，单位为mm，Y轴为凸轮曲线弧长，单位为mm；系统调焦变倍时，L1的X轴变化量为
，L2的X轴变化量为
，L3的X轴变化量为
，此时
。
作为优选，物距发生变化时，所述固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向移动，且固定镜组、变倍镜组和补偿镜组三者的相对位置保持不变，来进行所述对焦处理，以对焦不同物面位置。
作为优选，当物距保持不变，放大倍率变化时，固定镜组的位置保持不变，变倍镜组和补偿镜组进行联动，其中所述变倍镜组沿光轴方向进行线性移动，所述补偿镜组沿光轴方向进行非线性移动，从而得到不同放大倍率下的清晰图像。
作为优选，所述光学成像镜组的前端设置有前保护片。
本发明还公开了一种齐变焦耦合器用光学成像镜组的控制方法，包括对焦处理和调焦变倍处理，具体包括如下操作：
对焦处理：固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向移动，且固定镜组、变倍镜组和补偿镜组三者相对位置保持不变，进行对焦处理，以对焦不同物面位置；
调焦变倍处理：固定镜组的位置保持不变，变倍镜组和补偿镜组进行联动，其中所述变倍镜组沿光轴方向进行线性移动，所述补偿镜组沿光轴方向进行非线性移动，从而得到不同放大倍率下的清晰图像；
其中，固定镜组与变倍镜组之间的距离为L1，变倍镜组与补偿镜组之间的距离为L2，补偿镜组与后保护片之间的距离为L3，在变倍镜组与补偿镜组联动轨迹曲线图中，X轴为镜组沿光轴方向移动的距离，单位为mm，Y轴为凸轮曲线弧长，单位为mm；系统调焦变倍时，L1的X轴变化量为
，L2的X轴变化量为
，L3的X轴变化量为
，此时
。
本发明还公开了一种齐变焦耦合器，包括上述的齐变焦耦合器用光学成像镜组。
本发明还公开了一种内窥镜系统，包括内窥镜，用于观察被测体内部；
摄像装置，用于通过内窥镜探测到所述被测体内部图像；
以及上述齐变焦耦合器，用于耦合所述内窥镜及所述摄像装置。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，在对焦处理的过程中，无需独立的调焦镜组，通过固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向进行线性移动，且三者相对位置保持不变，以对焦不同物面位置，即可实现齐焦；避免了独立调焦方案带来的精度损失，且在一定程度上简化了结构设计；调焦变倍时，可实现焦距从14mm到32mm的无级变焦，能够较好的耦合目视内窥系统进行齐变焦实现对物方的变倍观察。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1为本发明一种齐变焦耦合器用光学成像镜组的结构示意图；
图2为本发明公开的一种实施方式中变倍镜组、补偿镜组联动间距变化曲线示意图；
图中：100-前保护片、200-固定镜组、300-变倍镜组、400-补偿镜组、500-后保护片。
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明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
调焦变倍是指通过变焦距而实现图像放大倍率的改变。对焦是指调整焦点的位置，从而使图像更加清晰。在现有的齐变焦耦合器中，想要实现图像倍率的变化，需要先手动调焦变倍，然后再次对焦，才可得到清晰的图像，需要分别操作两个旋钮。
请参阅图1，本发明涉及一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，光学成像镜组从物方到像方依次包括前保护片100、固定镜组200、变倍镜组300、补偿镜组400、后保护片500；所述镜组依次沿光轴设置，每个镜组可采用现有的胶合镜组或者组合透镜，本发明对此不做限制。
固定镜组200在调焦变倍处理过程中位置保持不变；
变倍镜组300和补偿镜组400在调焦变倍过程中联动。例如，通过变倍镜组300与补偿镜组400的控制旋钮，来使得变倍镜组300与补偿镜组400相关联地同时移动。其中，变倍镜组300在调焦变倍处理过程中沿光轴方向进行线性移动，以使得图像放大或缩小；补偿镜组400在调焦变倍处理过程中沿光轴方向进行非线性移动，以补偿不同放大倍率下的焦点位置移动，从而时刻保持图像清晰。
变倍镜组300与补偿镜组400在调焦变倍时按照各自的移动轨迹实现联动，其中，变倍镜组300在光轴方向上的移动轨迹呈线性，实现图像的放大或缩小。补偿镜组400按照非线性移动轨迹移动，以补偿调焦变倍过程中焦点的位置移动，实现持续对焦，从而时刻保持图像清晰。
固定镜组200、变倍镜组300、补偿镜组400在对焦处理过程中联动。例如，通过固定镜组200、变倍镜组300、补偿镜组400的控制旋钮，来使得固定镜组200、变倍镜组300、补偿镜组400相关联地同时移动。其中，固定镜组200、变倍镜组300、补偿镜组400同时沿光轴方向进行线性移动，且三者相对位置保持不变，以对焦不同物面位置，获得清晰图像。
在对焦过程中，固定镜组200、变倍镜组300、补偿镜组400的移动轨迹方向和移动量一致。
根据本发明的一些实施方式，光学成像镜组的两端分别设置有前保护片100和后保护片500，前保护片100和后保护片500用于保护透镜组，防尘或者防止透镜受损。保护片可采用普通玻璃镜片、UV镜等，本发明对此不做限制。
在本发明的一些实施方式中，如图1所示，设：固定镜组200与变倍镜组300之间的距离为L1，变倍镜组300与补偿镜组400之间的距离为L2，补偿镜组400与后保护片500之间的距离为L3，在变倍镜组300与补偿镜组400联动轨迹曲线图中，X轴为镜组沿光轴方向移动的距离，单位为mm，Y轴为凸轮曲线弧长，单位为mm。请参阅图2，设凸轮筒的半径为10mm，凸轮曲线旋转角度为180°，图中示出不同凸轮曲线弧长处，镜组间距L1、L2、L3的大小。
系统调焦变倍时，L1的X轴变化量为
，L2的X轴变化量为
，L3的X轴变化量为
，此时
。
本公开还提供了一种包括上述光学成像镜组的齐变焦耦合器，齐变焦耦合器用于连接内窥镜和摄像装置。
在一些实施方式中，例如对焦距19mm对焦清晰，在±0.2mm对焦范围内，耦合器在焦距14至焦距23mm范围内均可实现清晰成像不需再次对焦。
在一些实施方式中，本发明的齐变焦耦合器可用于医疗内窥镜，本公开在白光和近红外（400nm~860nm）照明下均可得到清晰的图像，在手术中白光和近红外光照明切换时，无需再次调焦，提高效率，成像齐焦性好。
本发明还提供了一种内窥镜系统，该系统包括内窥镜、摄像装置和上述齐变焦耦合器，齐变焦耦合器用于连接内窥镜和摄像装置，内窥镜用于放置在被检测体的内部，例如人体腔道、结构工件等，摄像装置用于得到被检测体的内部图像。
根据本发明的技术方案，在对焦处理的过程中，无需独立的调焦镜组，通过固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向进行线性移动，且三者相对位置保持不变，以对焦不同物面位置，即可实现齐焦。避免了独立调焦方案带来的精度损失，且在一定程度上简化了结构设计。调焦变倍时，可实现焦距从14mm到32mm的无级变焦，能够较好的耦合目视内窥系统进行齐变焦实现对物方的变倍观察。方便用户使用，提高了使用效率，同时适用于多种感光器件，实用性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，其特征在于，所述光学成像镜组用于进行调焦变倍处理和对焦处理，所述光学成像镜组从物方到像方依次包括固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后保护片；
所述固定镜组、变倍镜组、补偿镜组在所述对焦处理过程中同时沿光轴方向进行线性移动，以对焦不同物面位置；
所述固定镜组在所述调焦变倍处理过程中位置保持不变；
所述变倍镜组在所述调焦变倍处理过程中沿光轴方向进行线性移动以使得图像放大倍率进行变化；
所述补偿镜组在所述调焦变倍处理过程中沿光轴方向进行非线性移动，以补偿不同放大倍率下的焦点位置移动；
其中，固定镜组与变倍镜组之间的距离为L1，变倍镜组与补偿镜组之间的距离为L2，补偿镜组与后保护片之间的距离为L3，在变倍镜组与补偿镜组联动轨迹曲线图中，X轴为镜组沿光轴方向移动的距离，单位为mm，Y轴为凸轮曲线弧长，单位为mm；系统调焦变倍时，L1的X轴变化量为
，L2的X轴变化量为
，L3的X轴变化量为
，此时
。
2.如权利要求1所述的一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，其特征在于：物距发生变化时，所述固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向移动，且固定镜组、变倍镜组和补偿镜组三者的相对位置保持不变，来进行所述对焦处理，以对焦不同物面位置。
3.如权利要求1所述的一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，其特征在于：当物距保持不变，放大倍率变化时，固定镜组的位置保持不变，变倍镜组和补偿镜组进行联动，其中所述变倍镜组沿光轴方向进行线性移动，所述补偿镜组沿光轴方向进行非线性移动，从而得到不同放大倍率下的清晰图像。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种齐变焦耦合器用光学成像镜组，其特征在于：所述光学成像镜组的前端设置有前保护片。
5.一种齐变焦耦合器用光学成像镜组的控制方法，其特征在于，包括对焦处理和调焦变倍处理，具体包括如下操作：
对焦处理：固定镜组、变倍镜组、补偿镜组同时沿光轴方向移动，且固定镜组、变倍镜组和补偿镜组三者相对位置保持不变，进行对焦处理，以对焦不同物面位置；
调焦变倍处理：固定镜组的位置保持不变，变倍镜组和补偿镜组进行联动，其中所述变倍镜组沿光轴方向进行线性移动，所述补偿镜组沿光轴方向进行非线性移动，从而得到不同放大倍率下的清晰图像；
其中，固定镜组与变倍镜组之间的距离为L1，变倍镜组与补偿镜组之间的距离为L2，补偿镜组与后保护片之间的距离为L3，在变倍镜组与补偿镜组联动轨迹曲线图中，X轴为镜组沿光轴方向移动的距离，单位为mm，Y轴为凸轮曲线弧长，单位为mm；系统调焦变倍时，L1的X轴变化量为
，L2的X轴变化量为
，L3的X轴变化量为
，此时
。
6.一种齐变焦耦合器，其特征在于：包括如权利要求1-4任一项所述的齐变焦耦合器用光学成像镜组。
7.一种内窥镜系统，其特征在于：包括内窥镜，用于观察被测体内部；
摄像装置，用于通过内窥镜探测到所述被测体内部图像；
如权利要求6所述的一种齐变焦耦合器，用于耦合所述内窥镜及所述摄像装置。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| CN104102077A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-15 | 南昌欧菲光电技术有限公司 | 相机模组 |
| CN105009562A (zh) * | 2012-12-31 | 2015-10-28 | 数码光学公司 | 具有mems闭环补偿器的自动对焦照相机模块 |
| CN108873275A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-23 | 青岛奥美克医疗科技有限公司 | 变焦适配器光学系统、变焦适配器及内窥镜系统 |
| CN213122420U (zh) * | 2020-10-30 | 2021-05-04 | 重庆西山科技股份有限公司 | 内窥镜适配镜头 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201102740A (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-16 | Univ Nat Taiwan | Method of automated focus |
| CN105009562A (zh) * | 2012-12-31 | 2015-10-28 | 数码光学公司 | 具有mems闭环补偿器的自动对焦照相机模块 |
| CN104102077A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-15 | 南昌欧菲光电技术有限公司 | 相机模组 |
| CN108873275A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-23 | 青岛奥美克医疗科技有限公司 | 变焦适配器光学系统、变焦适配器及内窥镜系统 |
| CN213122420U (zh) * | 2020-10-30 | 2021-05-04 | 重庆西山科技股份有限公司 | 内窥镜适配镜头 |
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