光学成像系统及胶囊型医疗设备技术方案

本实用新型专利技术公开一种光学成像系统及胶囊型医疗设备。该光学成像系统包括：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；图像传感器，用于将所述光学图像转换为电信号；控制处理单元，用于在所述可变焦透镜单元的光学性能范围内，获取每一光焦度下拍摄的图像信息，提取至少两幅不同光焦度下的图像合并成一幅图像，其中，所述控制处理单元分别连接所述可变焦透镜单元及所述图像传感器。本实用新型专利技术还提供基于上述光学成像系统的胶囊型医疗设备。本实用新型专利技术可充分利用可变焦透镜单元的光学性能，同时可获得较佳的成像质量。

Optical imaging system and capsule type medical equipment

The utility model discloses an optical imaging system and a capsule type medical device. The optical imaging system includes: a zoom lens unit, the formation of refractive index gradient distribution; the main lens unit for shooting scene formation of optical image; image sensor, the optical image is converted into electric signal; the control unit and the range of performance for optical lens unit in the variable focus in image information acquisition each optical power shot, extracting at least two images with different light image into an image, the power, the control processing unit are respectively connected with the zoom lens and the image sensor unit. The utility model also provides a capsule type medical device based on the optical imaging system mentioned above. The utility model can fully utilize the optical performance of the zoom lens unit and obtain better imaging quality at the same time.

【技术实现步骤摘要】
光学成像系统及胶囊型医疗设备
本技术涉及成像
，尤其涉及一种光学成像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
本技术提供一种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可变焦透镜单元的光学性能，及成像质量不佳的问题。本技术提供一种光学成像系统，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；图像传感器，用于将所述光学图像转换为电信号；控制处理单元，用于在所述可变焦透镜单元的光学性能范围内，获取每一光焦度下拍摄的图像信息，提取至少两幅不同光焦度下的图像合并成一幅图像，其中，所述控制处理单元分别连接所述可变焦透镜单元及所述图像传感器。较佳地，所述控制处理单元包括：预处理电路，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所述最大负光焦度下的最大目标距离；对焦控制电路，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。较佳地，所述预处理电路还用于依据所述最小目标距离，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，所述控制处理单元还包括：驱动电路，用于在一个驱动周期内，施加2n+1个驱动电压驱动所述可变焦透镜单元进行变焦，其中，每一驱动电压对应一个不同光焦度，每一光焦度对应一个对焦面，相邻对焦面之间间隔预定距离，n为大于0的整数；图像获取模块，获取在每一光焦度下拍摄的图像；图像合成模块，提取至少两幅图像合并成一幅具有预定景深的景深图像。较佳地，所述驱动电路包括：第一驱动子电路，用于施加n个使所述可变焦透镜单元处于正透镜的驱动电压，得到n个正光焦度，其中有一个驱动电压对应最大正光焦度；第二驱动子电路，用于施加n个使所述可变焦透镜单元处于负透镜的驱动电压，得到n个负光焦度，其中有一个驱动电压对应最大负光焦度；第三驱动子电路，用于施加1个使光焦度为0的驱动电压。较佳地，所述光学成像系统一体化设置在一电子内窥镜上，所述电子内窥镜用于拍摄人体或物体内部环境的诊断图像。本技术还提供一种胶囊型医疗设备，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，所述成像系统为如前面所述的光学成像系统。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。本技术提供的光学成像系统及胶囊型医疗设备，依据可变焦透镜单元的光学性能，获得较佳的成像质量。附图说明图1为本技术较佳实施方式的光学成像系统的结构示意图。图2为图1中控制处理单元的较佳实施例的结构示意图。图3为本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技术进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本技术实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。本技术的光学成像系统包括可变焦透镜单元及主透镜单元，该可变焦透镜单元为单体液晶透镜或液晶微透镜阵列，这里的单体液晶透镜是指一个液晶透镜的尺寸较大，可以与主透镜单元的尺寸相适配。该光学成像系统采用以下光学成像方法来提升光学成像系统的成像质量：首先，对光学成像系统进行预处理，主要包括获取光学成像系统中与成像相关的参数信息并依据这些参数信息获得可变焦透镜单元的光学性能。这些参数信息如：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等参数信息。其次，对光学成像系统中的成像问题进行控制处理，使得图像成清晰的像。实施方式一首先，本技术的光学成像系统进行预处理步骤主要包括以下步骤：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。在最小目标距离确定后，依据P+max、Pmain、P-max以及d便能确定出最大目标距离。在步骤S20中，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。非透镜状态下的目标距离介于前述最小目标距离与最大目标距离之间。在一个较佳实施例中，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；图像传感器，用于将所述光学图像转换为电信号；控制处理单元，用于在所述可变焦透镜单元的光学性能范围内，获取每一光焦度下拍摄的图像信息，提取至少两幅不同光焦度下的图像合并成一幅图像，其中，所述控制处理单元分别连接所述可变焦透镜单元及所述图像传感器；所述控制处理单元包括：预处理电路，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所述最大负光焦度下的最大目标距离；对焦控制电路，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。

【技术特征摘要】
1.一种光学成像系统，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；图像传感器，用于将所述光学图像转换为电信号；控制处理单元，用于在所述可变焦透镜单元的光学性能范围内，获取每一光焦度下拍摄的图像信息，提取至少两幅不同光焦度下的图像合并成一幅图像，其中，所述控制处理单元分别连接所述可变焦透镜单元及所述图像传感器；所述控制处理单元包括：预处理电路，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所述最大负光焦度下的最大目标距离；对焦控制电路，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。2.如权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述预处理电路还用于依据所述最小目标距离，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所述的光学成像系统，其特征在于，所述控制处理单元还包括：驱动电路，用于在一个驱动周期内，施加2n+1个驱动电压驱动所述可变焦透镜单元进行变焦，其中，每一驱动电压对应一个不同光焦度，每一光焦度对应一个对焦面，相邻对焦面之间间隔预定距离，n为大于0的整数；图像获取模块，获取在每一光焦度下拍摄的图像；图像合成模块，提取至少两幅...

【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：新型
国别省市：四川,51