【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種成像系統(tǒng)、外視鏡系統(tǒng)及手術(shù)顯微鏡系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、觀察方式的進(jìn)步推動(dòng)著神經(jīng)外科醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，對(duì)術(shù)野區(qū)域的良好照明和放大，是完成神經(jīng)外科精準(zhǔn)手術(shù)的基本前提。隨著顯微放大和照明技術(shù)以及光學(xué)儀器設(shè)備的迅猛發(fā)展，手術(shù)顯微鏡和神經(jīng)內(nèi)鏡已經(jīng)成為當(dāng)代神經(jīng)外科顯微手術(shù)必不可少的顯示設(shè)備和操作平臺(tái)。基于顯微鏡和神經(jīng)內(nèi)鏡的神經(jīng)外科手術(shù)，具有手術(shù)操作精確度高、深部照明好、手術(shù)創(chuàng)傷小等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在景深淺、視野窄、焦距短、目鏡移動(dòng)限制、術(shù)者姿勢(shì)受限易于疲勞、設(shè)備體積龐大、價(jià)格昂貴等問(wèn)題。近年來(lái)出現(xiàn)了一些手術(shù)成像的產(chǎn)品，解決了手術(shù)顯微鏡和神經(jīng)內(nèi)鏡的一些問(wèn)題，但是在手術(shù)過(guò)程中，目標(biāo)區(qū)域與物鏡的距離變化，導(dǎo)致需要不斷的對(duì)焦，使用繁瑣，現(xiàn)有技術(shù)在三維成像、自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)置位、熒光融合等多個(gè)方面仍存在較多的需求亟待解決。
2、為了解決以上問(wèn)題中的一個(gè)或更多個(gè)，本專利技術(shù)提供了一種成像系統(tǒng)、外視鏡系統(tǒng)及手術(shù)顯微鏡系統(tǒng)，以及相應(yīng)的自動(dòng)對(duì)焦方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2、圖像獲取裝置、控制單元、校準(zhǔn)儀；
3、所述圖像獲取裝置包括可變焦物鏡和至少一個(gè)成像單元，所述成像單元包括成像鏡組和光電轉(zhuǎn)換器；
4、所述校準(zhǔn)儀能發(fā)出對(duì)焦激光，所述對(duì)焦激光經(jīng)所述可變焦物鏡照射至目標(biāo)區(qū)域；
5、所述控制單元配置成基于所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的所述對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中
6、本申請(qǐng)中，圖像是指成像單元捕獲的圖像即可，可以是在光電轉(zhuǎn)換器上的圖像，也可以是進(jìn)一步在顯示器等裝置上呈現(xiàn)的圖像。
7、可選地，所述對(duì)焦激光在到達(dá)所述可變焦物鏡之前的光線方向與所述可變焦物鏡的光軸平行。
8、在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)的成像系統(tǒng)的控制單元中存儲(chǔ)有預(yù)先標(biāo)定的焦距、工作距離、光斑在圖像中的位置三者之間的關(guān)系，在自動(dòng)對(duì)焦過(guò)程中根據(jù)所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中的位置和此時(shí)的焦距得到當(dāng)前的工作距離，進(jìn)而確定調(diào)焦參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。
9、進(jìn)一步地，焦距、工作距離、光斑在圖像中的位置三者之間的關(guān)系列表可以通過(guò)以下任一方法獲得：
10、以固定的工作距離，將焦距從一個(gè)極值調(diào)節(jié)到另一極值，記錄光斑在圖像中的不同位置，在每一個(gè)工作距離重復(fù)前述過(guò)程；或者
11、以固定的焦距，將目標(biāo)平面與鏡頭的距離從一個(gè)極值調(diào)節(jié)到另一極值，記錄光斑在圖像中的不同位置，遍歷不同的焦距，在每一個(gè)焦距重復(fù)前述過(guò)程。
12、在另一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)的成像系統(tǒng)的控制單元中存儲(chǔ)有預(yù)先標(biāo)定的焦距、工作距離、變倍參數(shù)、光斑在圖像中的位置四者之間的關(guān)系；在自動(dòng)對(duì)焦過(guò)程中所述控制單元根據(jù)所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中的位置、此時(shí)的焦距和變倍參數(shù)得到當(dāng)前的工作距離，進(jìn)而確定調(diào)焦參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。其中，成像鏡組包括變倍鏡組。
13、可選地，本申請(qǐng)的成像系統(tǒng)還包括測(cè)距儀，所述測(cè)距儀用于測(cè)量獲得所述可變焦物鏡與所述目標(biāo)區(qū)域之間的粗測(cè)距離，所述控制單元基于所述粗測(cè)距離對(duì)所述可變焦物鏡進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。
14、進(jìn)一步地，所述控制單元還執(zhí)行精細(xì)調(diào)節(jié)，所述精細(xì)調(diào)節(jié)是這樣進(jìn)行的：在圖像中選擇對(duì)焦窗口，然后通過(guò)評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)其清晰程度，以所述自動(dòng)對(duì)焦后的焦距為基準(zhǔn)確定精細(xì)對(duì)焦范圍，對(duì)所述精細(xì)對(duì)焦范圍內(nèi)所有不同焦距獲取的圖像進(jìn)行清晰度比對(duì)，選擇清晰程度最佳的圖像所對(duì)應(yīng)的焦距作為最終焦距。
15、可選地，本申請(qǐng)的成像系統(tǒng)還包括照明裝置。
16、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N外視鏡系統(tǒng)，其包括：
17、臺(tái)車、機(jī)械臂、第一方面描述的成像系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備，其中成像系統(tǒng)包括圖像獲取裝置、控制單元、校準(zhǔn)儀，
18、機(jī)械臂的第一端部與固定結(jié)構(gòu)或所述臺(tái)車連接，機(jī)械臂的第二端部與圖像獲取裝置連接；
19、圖像獲取裝置包括可變焦物鏡和至少一個(gè)成像單元，成像單元包括成像鏡組和光電轉(zhuǎn)換器；
20、所述校準(zhǔn)儀能發(fā)出對(duì)焦激光，所述對(duì)焦激光經(jīng)所述可變焦物鏡照射至目標(biāo)區(qū)域；
21、所述控制單元配置成基于所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的所述對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中的位置對(duì)所述可變焦物鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。
22、輸入輸出設(shè)備包括以下一種或多種：顯示器(例如3d顯示器、觸摸屏)，鼠標(biāo)，鍵盤，麥克風(fēng)，手勢(shì)輸入的攝像頭，腳踏開(kāi)關(guān)等。
23、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)中，對(duì)焦激光在到達(dá)可變焦物鏡之前的光線方向與可變焦物鏡的光軸平行。
24、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)中，臺(tái)車可以設(shè)置有存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序代碼和數(shù)據(jù)，所述處理器用于調(diào)用所述程序代碼；
25、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)中，控制單元可以是單獨(dú)設(shè)置的，例如嵌入式系統(tǒng)等；也可以是集成在所述處理器中的；或者與處理器通信連接，接收并執(zhí)行處理器的指令，例如單片機(jī)等；控制單元或處理器與所述光電轉(zhuǎn)換器通信連接，接收?qǐng)D像信號(hào)并進(jìn)行處理和分析，完成自動(dòng)對(duì)焦。
26、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)還包括照明裝置。
27、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)還包括測(cè)距儀，測(cè)距儀與圖像獲取裝置連接，用于測(cè)量獲得可變焦物鏡與目標(biāo)區(qū)域之間的粗測(cè)距離，控制單元基于所述粗測(cè)距離對(duì)所述可變焦物鏡進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。
28、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)還可以在自動(dòng)對(duì)焦之前執(zhí)行預(yù)調(diào)節(jié)步驟，預(yù)調(diào)節(jié)步驟中先測(cè)量目標(biāo)區(qū)域與可變焦物鏡之間的粗測(cè)距離，再根據(jù)粗測(cè)距離調(diào)節(jié)所述圖像獲取裝置的可變焦物鏡的焦距。
29、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)還可以在自動(dòng)對(duì)焦之后執(zhí)行精細(xì)調(diào)節(jié)步驟，所述精細(xì)調(diào)節(jié)步驟是這樣進(jìn)行的：在圖像中選擇對(duì)焦窗口，然后通過(guò)評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)其清晰程度，以自動(dòng)對(duì)焦后的焦距為基準(zhǔn)確定精細(xì)對(duì)焦范圍，對(duì)所述精細(xì)對(duì)焦范圍內(nèi)所有不同焦距獲取的圖像進(jìn)行清晰度比對(duì)，選擇清晰程度最佳的圖像所對(duì)應(yīng)的焦距作為最終焦距。
30、可選地，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)中，圖像獲取裝置包括至少兩個(gè)成像單元，可以生成3d圖像；進(jìn)一步地，圖像獲取裝置包括至少一個(gè)熒光成像單元。
31、在一些實(shí)施例中，本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)還包括定位引導(dǎo)裝置；進(jìn)一步地，還可以包括第二關(guān)節(jié)支撐臂，所述第二關(guān)節(jié)支撐臂的第一端部與臺(tái)車或者固定結(jié)構(gòu)連接，第二端部與所述定位引導(dǎo)裝置連接。
32、可選地，定位引導(dǎo)裝置是結(jié)構(gòu)光相機(jī)、立體相機(jī)、或深度相機(jī)，在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)光相機(jī)包括投影模塊和攝像模塊。
33、本專利技術(shù)的外視鏡系統(tǒng)中，可以通過(guò)所述定位引導(dǎo)裝置獲取場(chǎng)景信息，從而判斷所述圖像獲取裝置和目標(biāo)部位的具體位置，通過(guò)機(jī)械臂和/或所述臺(tái)車的移動(dòng)，使得所述圖像獲取裝置相對(duì)于目標(biāo)部位處于工作距離范圍之內(nèi)的位置。
34、所述定位引導(dǎo)裝置還可以在術(shù)中對(duì)圖像獲取裝置及其本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)焦激光在到達(dá)所述可變焦物鏡之前的光線方向與所述可變焦物鏡的光軸平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元中存儲(chǔ)有預(yù)先標(biāo)定的焦距、工作距離、光斑在圖像中的位置三者之間的關(guān)系，在自動(dòng)對(duì)焦過(guò)程中根據(jù)所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中的位置和此時(shí)的焦距得到當(dāng)前的工作距離，進(jìn)而確定調(diào)焦參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三者之間的關(guān)系列表是這樣獲得的，以固定的工作距離，將焦距從一個(gè)極值調(diào)節(jié)到另一極值，記錄光斑在圖像中的不同位置；遍歷不同的工作距離，在每一個(gè)工作距離重復(fù)前述過(guò)程。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三者之間的關(guān)系列表是這樣獲得的，以固定的焦距，將目標(biāo)平面與鏡頭的距離從一個(gè)極值調(diào)節(jié)到另一極值，記錄光斑在圖像中的不同位置；遍歷不同的焦距，在每一個(gè)焦距重復(fù)前述過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元中存儲(chǔ)有預(yù)先標(biāo)
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括測(cè)距儀，所述測(cè)距儀用于測(cè)量獲得所述可變焦物鏡與所述目標(biāo)區(qū)域之間的粗測(cè)距離，所述控制單元基于所述粗測(cè)距離對(duì)所述可變焦物鏡進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還執(zhí)行精細(xì)調(diào)節(jié)，所述精細(xì)調(diào)節(jié)是這樣進(jìn)行的：在圖像中選擇對(duì)焦窗口，然后通過(guò)評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)其清晰程度，以所述自動(dòng)對(duì)焦后的焦距為基準(zhǔn)確定精細(xì)對(duì)焦范圍，對(duì)所述精細(xì)對(duì)焦范圍內(nèi)所有不同焦距獲取的圖像進(jìn)行清晰度比對(duì)，選擇清晰程度最佳的圖像所對(duì)應(yīng)的焦距作為最終焦距。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取裝置包括至少兩個(gè)成像單元，可以生成3D圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括照明裝置。
11.一種顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的成像系統(tǒng)。
12.一種外視鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的成像系統(tǒng)。
13.一種成像系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，所述成像系統(tǒng)設(shè)置有校準(zhǔn)儀，基于所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的對(duì)焦激光在目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生的光斑在圖像中的位置對(duì)可變焦物鏡的焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，所述對(duì)焦激光在到達(dá)所述可變焦物鏡之前與所述可變焦物鏡的光軸平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，還包括預(yù)調(diào)節(jié)步驟，所述預(yù)調(diào)節(jié)步驟中，使用測(cè)距激光獲得所述目標(biāo)區(qū)域與物鏡之間的粗測(cè)距離，基于所述粗測(cè)距離調(diào)節(jié)圖像獲取裝置的所述可變焦物鏡的焦點(diǎn)位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，還包括精細(xì)調(diào)節(jié)，所述精細(xì)調(diào)節(jié)是這樣進(jìn)行的：在圖像中選擇對(duì)焦窗口，然后通過(guò)評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)其清晰程度，以所述自動(dòng)對(duì)焦后的焦距為基準(zhǔn)確定精細(xì)對(duì)焦范圍，對(duì)所述精細(xì)對(duì)焦范圍內(nèi)所有不同焦距獲取的圖像進(jìn)行清晰度比對(duì)，選擇清晰程度最佳的圖像所對(duì)應(yīng)的焦距作為最終焦距。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)焦激光在到達(dá)所述可變焦物鏡之前的光線方向與所述可變焦物鏡的光軸平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元中存儲(chǔ)有預(yù)先標(biāo)定的焦距、工作距離、光斑在圖像中的位置三者之間的關(guān)系，在自動(dòng)對(duì)焦過(guò)程中根據(jù)所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中的位置和此時(shí)的焦距得到當(dāng)前的工作距離，進(jìn)而確定調(diào)焦參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三者之間的關(guān)系列表是這樣獲得的，以固定的工作距離，將焦距從一個(gè)極值調(diào)節(jié)到另一極值，記錄光斑在圖像中的不同位置；遍歷不同的工作距離，在每一個(gè)工作距離重復(fù)前述過(guò)程。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三者之間的關(guān)系列表是這樣獲得的，以固定的焦距，將目標(biāo)平面與鏡頭的距離從一個(gè)極值調(diào)節(jié)到另一極值，記錄光斑在圖像中的不同位置；遍歷不同的焦距，在每一個(gè)焦距重復(fù)前述過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元中存儲(chǔ)有預(yù)先標(biāo)定的焦距、工作距離、變倍參數(shù)、光斑在圖像中的位置四者之間的關(guān)系；在自動(dòng)對(duì)焦過(guò)程中所述控制單元根據(jù)所述校準(zhǔn)儀發(fā)出的對(duì)焦激光在所述目標(biāo)區(qū)域形成的光斑在圖像中的位置、此時(shí)的焦距、和變倍參數(shù)得到當(dāng)前的工作距離，進(jìn)而確定調(diào)焦參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括測(cè)距儀，所述測(cè)距儀用于測(cè)量獲得所述可變焦物鏡與所述目標(biāo)區(qū)域之間的粗測(cè)距離，所述控制單元基于所述粗測(cè)距離對(duì)所述可變焦物鏡進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉文博，黃祖炎，愛(ài)新覺(jué)羅·啟軒，李景艷，李梓昂，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華科精準(zhǔn)北京醫(yī)療設(shè)備股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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