光学成像方法、系统及胶囊型医疗设备技术方案

本发明专利技术公开一种光学成像方法、系统及胶囊型医疗设备。该光学成像方法包括以下步骤：S10获取可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P‑max和主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；S20依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；S30在所述最小目标距离和所述最大目标距离范围内对焦。本发明专利技术还提供基于上述光学成像方法的光学成像系统及具有该光学成像系统的胶囊型医疗设备。本发明专利技术可充分利用可变焦透镜单元的光学性能，取得较佳的成像质量。

Optical imaging method, system and capsule type medical equipment

The invention discloses an optical imaging method, a system and a capsule type medical device. The optical imaging method comprises the following steps: S10 maximum zoom lens unit of positive optical power of P+max, maximum negative optical power of P Max and the main lens unit the optical power of the Pmain and the main lens unit and the zoom lens unit between the optical center distance of D S20 based on the minimum distance of a target; the preset, obtaining the zoom lens unit at the maximum negative optical power under the maximum target distance; S30 in the minimum distance and the maximum distance within the range of focus. The invention also provides an optical imaging system based on the optical imaging method and a capsule type medical device with the optical imaging system. The invention can make full use of the optical property of the zoom lens unit to obtain better imaging quality.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像
，尤其涉及一种光学成像方法、系统及胶囊型医疗设备。
技术介绍
目前常见的可变焦透镜单元如单体液晶透镜或液晶微透镜阵列，由于这类可变焦透镜单元在器件制造完成时，其光学特性就已经基本固定了，由于上述可变焦透镜单元通过电压控制可以形成凸透镜或凹透镜，然而在成像系统设计中，制造厂商很少考虑对可变焦透镜单元发挥其最大性能。随着现代生活节奏的加快，消化道疾病成为人们常发病。目前临床中有采用带有插管的电子内窥镜或医用无线内窥镜(胶囊内窥镜)来进行消化道疾病的诊断。无论是电子内窥镜还是胶囊内窥镜都携带有拍摄设备，通过这些拍摄设备拍摄消化道内尤其是肠道内的病理图像。因而现有技术的胶囊内窥镜中也需要光学成像系统，例如对比文件1(CN103477269B，公告日2016.01.06)公开一种液晶透镜、液晶透镜驱动方法、透镜单元、摄像机模块及胶囊型医疗设备，上述胶囊型医疗设备虽然采用了作为可变焦透镜单元的液晶透镜，主要方案是通过改变液晶透镜自身的结构实现在胶囊型医疗设备中实现焦点变化，然而，对比文件1没有考虑对液晶透镜的光学性能进行改进，更不可能在胶囊型医疗设备中依据胶囊特点优化光学设计。因此，现有技术的采用可变焦透镜单元的光学成像方法、光学成像系统及采用前述光学成像系统的胶囊型医疗设备在成像方式上有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术提供一种光学成像方法、光学成像系统及胶囊型医疗设备，用以解决现有技术中没有考虑最大化发挥可变焦透镜单元的光学性能的问题。本专利技术提供一种光学成像方法，所述光学成像方法包括以下步骤：S10获取可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P-max和主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；S20依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；S30在所述最小目标距离和所述最大目标距离范围内对焦。较佳地，所述步骤S20还包括：S21获取所述可变焦透镜单元在非透镜状态下的目标距离。较佳地，所述步骤S20具体包括：依据该预设的最小目标距离，计算出所述最大目标距离和所述非透镜状态下的目标距离，计算公式如下：Pmain+P+max–d*Pmain*P+max＝1/D1+1/v①Pmain＝1/D2+1/v②Pmain+P-max–d*Pmain*P-max＝1/D3+1/v③上述三式中，式①表示最大正光焦度下，预设的最小目标距离D1与像距v的关系，式②表示在非透镜状态下，目标距离D2与像距v之间的关系，式③表示在最大负光焦度下，最大目标距离与像距v之间的关系，当预设最小目标距离D1确定时，则利用式②与式①之间的差值即可获取目标距离D2，利用式③与式①之间的差值即可获取最大目标距离D3。本专利技术还提供一种光学成像系统，其中，所述光学成像系统包括：可变焦透镜单元，形成折射率梯度分布；主透镜单元，用于拍摄场景形成光学图像；处理单元，用于获取所述可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P-max和所述主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；对焦单元，用于在所述最小目标距离和所述最大目标距离范围内对焦；图像传感器，用于将光学图像转换为电信号。较佳地，所述处理单元还包括：数据获取模块，用于获取所述可变焦透镜单元在非透镜状态下的目标距离。较佳地，所述处理单元还包括：计算模块，计算出所述最大目标距离和所述非透镜状态下的目标距离，计算公式如下：Pmain+P+max–d*Pmain*P+max＝1/D1+1/v①Pmain＝1/D2+1/v②Pmain+P-max–d*Pmain*P-max＝1/D3+1/v③上述三式中，式①表示最大正光焦度下，预设的最小目标距离D1与像距v的关系，式②表示在非透镜状态下，目标距离D2与像距v之间的关系，式③表示在最大负光焦度下，最大目标距离与像距v之间的关系，当预设最小目标距离D1确定时，则利用式②与式①之间的差值即可获取目标距离D2，利用式③与式①之间的差值即可获取最大目标距离D3。本专利技术还提供一种胶囊型医疗设备，其中，所述胶囊型医疗设备包括：胶囊壳体，所述胶囊壳体至少有一部分光线可穿透；设于胶囊壳体内的成像系统，其中，所述成像系统包括：可变焦透镜单元，形成折射率梯度分布；主透镜单元，用于拍摄场景形成光学图像；处理单元，用于获取所述可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P-max和所述主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；对焦单元，用于在所述最小目标距离和所述最大目标距离范围内对焦；图像传感器，用于将光学图像转换为电信号。较佳地，所述最小目标距离为所述可变焦透镜单元至所述胶囊壳体的外壁的距离。较佳地，所述胶囊型医疗设备还包括：电源，用于为所述胶囊型医疗设备提供工作电源；信号传输单元，用于所述胶囊型医疗设备工作时接收或发送数据；光源，用于在所述成像系统工作时提供照明；控制单元，用于控制所述胶囊型医疗设备工作，其中，在所述成像系统工作时，依据所述胶囊型医疗设备的位置信息调节所述光源的亮度。较佳地，所述可变焦透镜单元为单体液晶透镜或液晶微透镜阵列。本专利技术提供的光学成像方法、光学成像系统及胶囊型医疗设备，对可变焦透镜单元进行光学性能设计，依据实际需要先设置预设的最小目标距离，进而通过主透镜单元、可变焦透镜单元等的光学参数获取其最大目标距离，使得在可变焦透镜单元的最大目标距离和最小目标距离内可任意对焦，在保证最小目标距离实现对焦下，实现最大的对焦范围，充分利用可变焦透镜单元的光学性能。附图说明图1为本专利技术较佳实施方式的光学成像方法的流程示意图。图2为本专利技术较佳实施方式的光学成像系统的结构示意图。图3为本专利技术较佳实施方式的胶囊型医疗设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本专利技术实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本专利技术的保护范围之内。请参见图1，图1为本专利技术较佳实施方式的光学成像方法的流程示意图。本专利技术的光学成像方法，主要包括以下步骤：S10获取可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P-max和主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；需要说明的是，可变焦透镜单元的光焦度分布范围为[P-max,P+max]，还有光焦度(opticalpower)为可变焦透镜单元焦距f的倒数。还有，可变焦透镜单元为单体液晶透镜或液晶微透镜阵列。单体液晶透镜是指液晶透镜的尺寸较大，一个液晶透镜就可实现成像时变焦的要求，较佳是单体液晶透镜的尺寸同主透镜单元的尺寸相匹配。而主透镜单元通常包括焦距固定的一系列玻璃透镜组合形成，主要是形成固定焦距拍摄场景图像。S20依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；最小目标距离是可变焦透镜单元能对焦的最小距离。在最小目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学成像方法，其特征在于，所述光学成像方法包括以下步骤：S10获取可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P‑max和主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；S20依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；S30在所述最小目标距离和所述最大目标距离范围内对焦。

【技术特征摘要】
1.一种光学成像方法，其特征在于，所述光学成像方法包括以下步骤：S10获取可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P-max和主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；S20依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；S30在所述最小目标距离和所述最大目标距离范围内对焦。2.如权利要求1所述的光学成像方法，其特征在于，所述步骤S20还包括：S21获取所述可变焦透镜单元在非透镜状态下的目标距离。3.如权利要求2所述的光学成像方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括依据该预设的最小目标距离，计算出所述最大目标距离和所述非透镜状态下的目标距离，计算公式如下：Pmain+P+max–d*Pmain*P+max＝1/D1+1/v①Pmain＝1/D2+1/v②Pmain+P-max–d*Pmain*P-max＝1/D3+1/v③上述三式中，式①表示最大正光焦度下，预设的最小目标距离D1与像距v的关系，式②表示在非透镜状态下，目标距离D2与像距v之间的关系，式③表示在最大负光焦度下，最大目标距离与像距v之间的关系，当预设最小目标距离D1确定时，则利用式②与式①之间的差值即可获取目标距离D2，利用式③与式①之间的差值即可获取最大目标距离D3。4.一种光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统包括：可变焦透镜单元，形成折射率梯度分布；主透镜单元，用于拍摄场景形成光学图像；处理单元，用于获取所述可变焦透镜单元的最大正光焦度P+max、最大负光焦度P-max和所述主透镜单元的光焦度Pmain以及所述主透镜单元与所述可变焦透镜单元之间的光心距离d；依据一预设的最小目标距离，获取所述可变焦透镜单元在最大负光焦度下的最大目标距离；对焦单元，用于在所述最小目标距离和所述最大目标距...

【专利技术属性】
技术研发人员：李其昌，
申请(专利权)人：成都英赛景泰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51