本发明涉及内窥镜,具体涉及一种内窥镜及内窥镜自动调焦方法。
背景技术:
1、内窥镜是一种具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置于一体的检测仪器,它可以经口腔进入胃内或经其他天然孔道进入体内。利用内窥镜可以看到x射线不能显示的病变,医生可以借助内窥镜观察胃内的溃疡或肿瘤,据此制定出最佳的治疗方案。内窥镜在使用时,不同工况时被观察物体与内窥镜头端的距离是有很大不同的。有的时候需要极近距离观察,有的时候又需要远距离观察。
2、如申请号为cn202210164877.9的中国专利文献公开了一种自动调焦装置、投影设备及自动调焦方法。自动调焦装置包括调焦镜头、调焦件、驱动机构及位置检测机构。调焦镜头包括调焦镜筒和相对调焦镜筒可伸缩的镜头本体。驱动机构用于驱动调焦件旋转,以带动镜头本体在绕光轴方向旋转的同时,在光轴方向上相对调焦镜筒移动。位置检测机构包括与调焦件联动的滑动件、磁性件及磁感应器。驱动机构还用于在驱动调焦件旋转时,带动滑动件沿光轴方向移动。磁性件和磁感应器中的一者设置在滑动件上,另一者相对调焦镜筒固定设置。磁感应器用于实时检测磁性件的磁信号,以获取镜头本体的实时位置。采用上述技术方案的自动调焦装置,减小磁感应器的检测范围,从而提高了自动对焦的精准度和效率。
3、上述的技术方案实际上是使用电机来驱动调焦件带动镜头本体移动进而实现调焦,通过使用微型电机搭配对应的调焦件能够适用到内窥镜的调焦改进技术方案中,但是由于内窥镜结构较小,磁感应器搭配磁性件来准确获取镜头位置再实现调焦的方式占用空间较大,而且强磁会影响内窥镜中的精细构件的正常运行,同时普通的微型电机的动作精度较低,如果使用动作精度高的特制电机的话会导致生产成本几何倍数上升。
4、因此,针对上述问题作出改善。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种内窥镜及内窥镜自动调焦方法,其目的在于解决内窥镜的调焦过程中不能够精确地获知当前像距导致后续调焦无法精确的技术问题。本发明的详细技术方案如下所述。
2、一种内窥镜,包括内窥镜本体外壳、连接于所述内窥镜本体外壳前端的内窥镜本体以及均连接于所述内窥镜本体外壳内的图像传感器、光学镜片、调焦模块、检测模块以及控制模块,所述控制模块分别与所述图像传感器、所述调焦模块以及所述检测模块信号连接;其中,
3、所述光学镜片,被构造成位于所述内窥镜本体的后端;
4、所述图像传感器,被构造成连接于所述调焦模块上并位于所述光学镜片的光轴上,所述图像传感器用于获取当前图像并发送给所述控制模块;
5、所述调焦模块,被构造成位于所述光学镜片的后端,所述调焦模块用于对所述图像传感器进行像距调整;
6、所述检测模块,被构造成用于获取所述图像传感器的当前像距并生成对应的光电信号发送给所述控制模块;
7、所述控制模块,被构造成用于根据所述当前图像以及所述光电信号判断当前像距与物距是否匹配,若不匹配则控制调焦模块调整像距从而匹配当前图像的物距。
8、作为优选的,所述调焦模块包括电机、调焦机构以及导轨,所述调焦机构以及所述电机均设置于所述光轴上并沿着从前往后的方向依次设置于所述内窥镜本体外壳内,所述导轨环绕设置于所述光学镜头外,所述调焦机构活动连接于所述导轨上,所述图像传感器固定连接于所述调焦机构上,所述电机的输出轴与所述调焦机构连接。
9、作为优选的,所述导轨的长度方向平行于所述光轴方向。
10、作为优选的,所述检测模块包括光耦以及挡板,所述挡板连接于所述调焦机构上,所述光耦固定连接于所述内窥镜本体外壳内。
11、作为优选的,所述光耦为反射型光耦或透过型光耦中的任意一种。
12、作为优选的,所述光耦包括用于发射光信号的发光器件以及用于感应光信号的感光器件。
13、作为优选的,所述发光器件的数量为一个或多个,所述感光器件的数量为一个或多个。
14、一种内窥镜自动调焦方法,应用于如所述的内窥镜中,包括如下步骤:
15、s100、基于所述图像传感器,获取当前图像并发生至控制模块;
16、s200、控制模块根据当前图像中的离焦参数判断所述当前图像是否处于聚焦状态,若所述离焦参数不符合预设条件,则当前图像处于聚焦状态,不进行后续操作;反之,若所述离焦参数符合预设条件,则当前图像处于失焦状态,执行s300;
17、s300、所述控制模块通过所述检测模块获取所述图像传感器在当前像距对应的第一光电信号,所述控制模块通过所述离焦参数以及所述第一光电信号计算出当前图像对应的所述图像传感器处于聚焦状态的调焦参数,其中所述调焦参数包括当前图像对应的所述图像传感器处于聚焦状态时所对应的目标像距以及所述目标对应的第二光电信号;
18、s400、基于所述调焦参数,所述控制模块控制所述调焦模块带动所述图像传感器在光轴方向上移动,在检测模块检测到第二光电信号时,则所述图像传感器在所述目标像距上,完成对焦。
19、作为优选的,所述检测模块检测到的光电信号为感光电流,所述控制模块将感光电流处理成对应的感光电压,并与像距一一对应。
20、作为优选的,所述控制模块通过以下式子对感光电流进行处理成感光电压并与像距一一对应:
21、u=ir;
22、v=f(u),v∈a;
23、v=u/k;
24、其中,i为检测模块检测到的感光电流,r为控制模块中感光电流流经的定值电阻的阻值,u为控制模块计算后获得的感光电压,v为像距,u为物距,k为常数,f(u)为感光电压u到像距v的映射,a为图像传感器的行程范围。
25、本发明的有益效果有:
26、(1)通过光耦与挡板的配合来实现对像距的精确获知,结构简单,操作方便,占用空间小;
27、(2)在调焦过程中不需要电机具有较高的动作精度,从而可以有更多的电机型号作为选择,有效降低成本;
28、(3)通过对光耦上发光器件以及感光器件进行组合搭配,能够实现更大范围的位置检测。
1.一种内窥镜,其特征在于,包括内窥镜本体外壳、连接于所述内窥镜本体外壳前端的内窥镜本体以及均连接于所述内窥镜本体外壳内的图像传感器、光学镜片、调焦模块、检测模块以及控制模块,所述控制模块分别与所述图像传感器、所述调焦模块以及所述检测模块信号连接;其中,
2.根据权利要求1所述的一种内窥镜,其特征在于,所述调焦模块包括电机、调焦机构以及导轨,所述调焦机构以及所述电机均设置于所述光轴上并沿着从前往后的方向依次设置于所述内窥镜本体外壳内,所述导轨环绕设置于所述光学镜头外,所述调焦机构活动连接于所述导轨上,所述图像传感器固定连接于所述调焦机构上,所述电机的输出轴与所述调焦机构连接。
3.根据权利要求2所述的一种内窥镜,其特征在于,所述导轨的长度方向平行于所述光轴方向。
4.根据权利要求1所述的一种内窥镜,其特征在于,所述检测模块包括光耦以及挡板,所述挡板连接于所述调焦机构上,所述光耦固定连接于所述内窥镜本体外壳内。
5.根据权利要求4所述的一种内窥镜,其特征在于,所述光耦为反射型光耦或透过型光耦中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种内窥镜,其特征在于,所述光耦包括用于发射光信号的发光器件以及用于感应光信号的感光器件。
7.根据权利要求6所述的一种内窥镜,其特征在于,所述发光器件的数量为一个或多个,所述感光器件的数量为一个或多个。
8.一种内窥镜自动调焦方法,应用于如权利要求1-7任一项所述的内窥镜中,其特征在于,包括如下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种内窥镜自动调焦方法,其特征在于,所述检测模块检测到的光电信号为感光电流,所述控制模块将感光电流处理成对应的感光电压,并与像距一一对应。
10.根据权利要求9所述的一种内窥镜自动调焦方法,其特征在于,所述控制模块通过以下式子对感光电流进行处理成感光电压并与像距一一对应: