【技术实现步骤摘要】
本申请涉及医疗器械领域，更具体地说，涉及一种成像系统、外视镜系统及手术显微镜系统。
技术介绍
1、观察方式的进步推动着神经外科医疗技术的发展，对术野区域的良好照明和放大，是完成神经外科精准手术的基本前提。随着显微放大和照明技术以及光学仪器设备的迅猛发展，手术显微镜和神经内镜已经成为当代神经外科显微手术必不可少的显示设备和操作平台。基于显微镜和神经内镜的神经外科手术，具有手术操作精确度高、深部照明好、手术创伤小等优点，但同时也存在景深浅、视野窄、焦距短、目镜移动限制、术者姿势受限易于疲劳、设备体积庞大、价格昂贵等问题。近年来出现了一些手术成像的产品，解决了手术显微镜和神经内镜的一些问题，但是在手术过程中，目标区域与物镜的距离变化，导致需要不断的对焦，使用繁琐，现有技术在三维成像、自动对焦、自动置位、荧光融合等多个方面仍存在较多的需求亟待解决。
2、为了解决以上问题中的一个或更多个，本专利技术提供了一种成像系统、外视镜系统及手术显微镜系统，以及相应的自动对焦方法。
技术实现思路
1、第一方面，本申请提供了一种成像系统，其特征在于，包括：
2、图像获取装置、控制单元、校准仪；
3、所述图像获取装置包括可变焦物镜和至少一个成像单元，所述成像单元包括成像镜组和光电转换器；
4、所述校准仪能发出对焦激光，所述对焦激光经所述可变焦物镜照射至目标区域；
5、所述控制单元配置成基于所述校准仪发出的所述对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中
6、本申请中，图像是指成像单元捕获的图像即可，可以是在光电转换器上的图像，也可以是进一步在显示器等装置上呈现的图像。
7、可选地，所述对焦激光在到达所述可变焦物镜之前的光线方向与所述可变焦物镜的光轴平行。
8、在一些实施例中，本申请的成像系统的控制单元中存储有预先标定的焦距、工作距离、光斑在图像中的位置三者之间的关系，在自动对焦过程中根据所述校准仪发出的对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中的位置和此时的焦距得到当前的工作距离，进而确定调焦参数，实现自动对焦。
9、进一步地，焦距、工作距离、光斑在图像中的位置三者之间的关系列表可以通过以下任一方法获得：
10、以固定的工作距离，将焦距从一个极值调节到另一极值，记录光斑在图像中的不同位置，在每一个工作距离重复前述过程；或者
11、以固定的焦距，将目标平面与镜头的距离从一个极值调节到另一极值，记录光斑在图像中的不同位置，遍历不同的焦距，在每一个焦距重复前述过程。
12、在另一些实施例中，本申请的成像系统的控制单元中存储有预先标定的焦距、工作距离、变倍参数、光斑在图像中的位置四者之间的关系；在自动对焦过程中所述控制单元根据所述校准仪发出的对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中的位置、此时的焦距和变倍参数得到当前的工作距离，进而确定调焦参数，实现自动对焦。其中，成像镜组包括变倍镜组。
13、可选地，本申请的成像系统还包括测距仪，所述测距仪用于测量获得所述可变焦物镜与所述目标区域之间的粗测距离，所述控制单元基于所述粗测距离对所述可变焦物镜进行预调节。
14、进一步地，所述控制单元还执行精细调节，所述精细调节是这样进行的：在图像中选择对焦窗口，然后通过评价函数评价其清晰程度，以所述自动对焦后的焦距为基准确定精细对焦范围，对所述精细对焦范围内所有不同焦距获取的图像进行清晰度比对，选择清晰程度最佳的图像所对应的焦距作为最终焦距。
15、可选地，本申请的成像系统还包括照明装置。
16、第二方面，本申请提供了一种外视镜系统，其包括：
17、台车、机械臂、第一方面描述的成像系统、输入输出设备，其中成像系统包括图像获取装置、控制单元、校准仪，
18、机械臂的第一端部与固定结构或所述台车连接，机械臂的第二端部与图像获取装置连接；
19、图像获取装置包括可变焦物镜和至少一个成像单元，成像单元包括成像镜组和光电转换器；
20、所述校准仪能发出对焦激光，所述对焦激光经所述可变焦物镜照射至目标区域；
21、所述控制单元配置成基于所述校准仪发出的所述对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中的位置对所述可变焦物镜进行调节，实现自动对焦。
22、输入输出设备包括以下一种或多种：显示器(例如3d显示器、触摸屏)，鼠标，键盘，麦克风，手势输入的摄像头，脚踏开关等。
23、进一步地，本专利技术的外视镜系统中，对焦激光在到达可变焦物镜之前的光线方向与可变焦物镜的光轴平行。
24、可选地，本专利技术的外视镜系统中，台车可以设置有存储器和处理器；所述存储器用于存储程序代码和数据，所述处理器用于调用所述程序代码；
25、可选地，本专利技术的外视镜系统中，控制单元可以是单独设置的，例如嵌入式系统等；也可以是集成在所述处理器中的；或者与处理器通信连接，接收并执行处理器的指令，例如单片机等；控制单元或处理器与所述光电转换器通信连接，接收图像信号并进行处理和分析，完成自动对焦。
26、可选地，本专利技术的外视镜系统还包括照明装置。
27、可选地，本专利技术的外视镜系统还包括测距仪，测距仪与图像获取装置连接，用于测量获得可变焦物镜与目标区域之间的粗测距离，控制单元基于所述粗测距离对所述可变焦物镜进行预调节。
28、可选地，本专利技术的外视镜系统还可以在自动对焦之前执行预调节步骤，预调节步骤中先测量目标区域与可变焦物镜之间的粗测距离，再根据粗测距离调节所述图像获取装置的可变焦物镜的焦距。
29、可选地，本专利技术的外视镜系统还可以在自动对焦之后执行精细调节步骤，所述精细调节步骤是这样进行的：在图像中选择对焦窗口，然后通过评价函数评价其清晰程度，以自动对焦后的焦距为基准确定精细对焦范围，对所述精细对焦范围内所有不同焦距获取的图像进行清晰度比对，选择清晰程度最佳的图像所对应的焦距作为最终焦距。
30、可选地，本专利技术的外视镜系统中，图像获取装置包括至少两个成像单元，可以生成3d图像；进一步地，图像获取装置包括至少一个荧光成像单元。
31、在一些实施例中，本专利技术的外视镜系统还包括定位引导装置；进一步地，还可以包括第二关节支撑臂，所述第二关节支撑臂的第一端部与台车或者固定结构连接，第二端部与所述定位引导装置连接。
32、可选地，定位引导装置是结构光相机、立体相机、或深度相机，在一些实施例中，结构光相机包括投影模块和摄像模块。
33、本专利技术的外视镜系统中，可以通过所述定位引导装置获取场景信息，从而判断所述图像获取装置和目标部位的具体位置，通过机械臂和/或所述台车的移动，使得所述图像获取装置相对于目标部位处于工作距离范围之内的位置。
34、所述定位引导装置还可以在术中对图像获取装置及其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述对焦激光在到达所述可变焦物镜之前的光线方向与所述可变焦物镜的光轴平行。
3.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述控制单元中存储有预先标定的焦距、工作距离、光斑在图像中的位置三者之间的关系，在自动对焦过程中根据所述校准仪发出的对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中的位置和此时的焦距得到当前的工作距离，进而确定调焦参数，实现自动对焦。
4.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述三者之间的关系列表是这样获得的，以固定的工作距离，将焦距从一个极值调节到另一极值，记录光斑在图像中的不同位置；遍历不同的工作距离，在每一个工作距离重复前述过程。
5.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述三者之间的关系列表是这样获得的，以固定的焦距，将目标平面与镜头的距离从一个极值调节到另一极值，记录光斑在图像中的不同位置；遍历不同的焦距，在每一个焦距重复前述过程。
6.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述控制单元中存储有预先标
7.根据权利要求1至6中任一项所述的成像系统，其特征在于，还包括测距仪，所述测距仪用于测量获得所述可变焦物镜与所述目标区域之间的粗测距离，所述控制单元基于所述粗测距离对所述可变焦物镜进行预调节。
8.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述控制单元还执行精细调节，所述精细调节是这样进行的：在图像中选择对焦窗口，然后通过评价函数评价其清晰程度，以所述自动对焦后的焦距为基准确定精细对焦范围，对所述精细对焦范围内所有不同焦距获取的图像进行清晰度比对，选择清晰程度最佳的图像所对应的焦距作为最终焦距。
9.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述图像获取装置包括至少两个成像单元，可以生成3D图像。
10.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，还包括照明装置。
11.一种显微镜系统，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的成像系统。
12.一种外视镜系统，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的成像系统。
13.一种成像系统的自动对焦方法，其特征在于，所述成像系统设置有校准仪，基于所述校准仪发出的对焦激光在目标区域中产生的光斑在图像中的位置对可变焦物镜的焦距进行调节，实现自动对焦，所述对焦激光在到达所述可变焦物镜之前与所述可变焦物镜的光轴平行。
14.根据权利要求13所述的自动对焦方法，其特征在于，还包括预调节步骤，所述预调节步骤中，使用测距激光获得所述目标区域与物镜之间的粗测距离，基于所述粗测距离调节图像获取装置的所述可变焦物镜的焦点位置。
15.根据权利要求13所述的自动对焦方法，其特征在于，还包括精细调节，所述精细调节是这样进行的：在图像中选择对焦窗口，然后通过评价函数评价其清晰程度，以所述自动对焦后的焦距为基准确定精细对焦范围，对所述精细对焦范围内所有不同焦距获取的图像进行清晰度比对，选择清晰程度最佳的图像所对应的焦距作为最终焦距。
...【技术特征摘要】
1.一种成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述对焦激光在到达所述可变焦物镜之前的光线方向与所述可变焦物镜的光轴平行。
3.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述控制单元中存储有预先标定的焦距、工作距离、光斑在图像中的位置三者之间的关系，在自动对焦过程中根据所述校准仪发出的对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中的位置和此时的焦距得到当前的工作距离，进而确定调焦参数，实现自动对焦。
4.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述三者之间的关系列表是这样获得的，以固定的工作距离，将焦距从一个极值调节到另一极值，记录光斑在图像中的不同位置；遍历不同的工作距离，在每一个工作距离重复前述过程。
5.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述三者之间的关系列表是这样获得的，以固定的焦距，将目标平面与镜头的距离从一个极值调节到另一极值，记录光斑在图像中的不同位置；遍历不同的焦距，在每一个焦距重复前述过程。
6.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述控制单元中存储有预先标定的焦距、工作距离、变倍参数、光斑在图像中的位置四者之间的关系；在自动对焦过程中所述控制单元根据所述校准仪发出的对焦激光在所述目标区域形成的光斑在图像中的位置、此时的焦距、和变倍参数得到当前的工作距离，进而确定调焦参数，实现自动对焦。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的成像系统，其特征在于，还包括测距仪，所述测距仪用于测量获得所述可变焦物镜与所述目标区域之间的粗测距离，所述控制单元基于所述粗测距离对所述可变焦物镜进行预调节。
8.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文博，黄祖炎，爱新觉罗·启轩，李景艳，李梓昂，
申请(专利权)人：华科精准北京医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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