一种大景深手术头灯成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大景深手术头灯成像系统，包括LED灯、电子取景器和光学器件组，所述光学器件组包括镜筒、镜头和压圈，镜头由压圈压紧在镜筒内，所述镜头的焦距恒定，所述镜头的光学系统的参数是通过选择位于镜头实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面而进行设计的。本实用新型专利技术解决了现有技术中设备制造成本昂贵、调焦不准等问题，且可最大程度的接近调焦物距的理想景深值，提高在特定观察场景下的景深范围，增大了有效的观察范围，达到了较好的成像效果。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及手术头灯成像系统，尤其涉及一种大景深手术头灯成像系统。
技术介绍
手术头灯成像系统是医疗、教学及科研必不可少的工具，在手术过程中，医生佩带手术头灯成像系统，不但能提供良好的照明，还能无遮挡地实时拍摄手术的全过程，并实时记录和显示图像。手术头灯成像系统由医用手术头灯和摄像装置组成，然而摄像装置却一直受到景深不足这个问题的困扰。景深是指在摄影机镜头或其他成像器前沿着成像器轴线所测定的能够取得清晰图像的物体距离范围。由于传统的摄像镜头的景深都比较小，无法保证近景和远景同时清晰。在成像过程中，由于成像角度随着医生的视线进行移动，无法预先知道所关注的事物将出现在距离摄像头多远的位置，因此只能将对焦点设置在某一固定位置处，而不能同时实现对预定的拍摄范围内的所有位置的覆盖。一旦手术拍摄位置偏离对焦点较远，景深较小的传统摄像头就无法清晰成像。这样无疑会影响手术的影像资料的清晰度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本技术的目的是提供一种大景深手术头灯成像系统，以解决传统手术头灯成像系统景深小，拍摄出的图像模糊难以辨识的问题。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案一种大景深手术头灯成像系统，包括LED灯、电子取景器和光学器件组，所述光学器件组包括镜筒、镜头和压圈，所述镜头由压圈压紧在镜筒内，所述镜头的焦距恒定，所述镜头的光学系统的参数是通过选择位于镜头实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面而进行设计的。进一步地，所述镜头包括多片透镜。进一步地，所述镜头包括五片光学透镜，按入光方向顺序排列依次为第一透镜， 其为双凸片；第二透镜，其为凹凸片；第三透镜，其为双凹片；第四透镜，其为凸凹片 ’第五透镜，其为双凸片；其中，第三透镜和第四透镜胶合在一起。进一步地，所述大景深手术头灯成像系统还包括成像器件。进一步地，所述成像器件为CXD或CMOS感光元件。进一步地，所述镜头与成像器件之间无任何额外元件。本技术的大景深手术头灯成像系统，采用大景深、定焦的成像装置，镜头与成像器件之间无需插入额外的元件，不但解决了现有技术中设备制造成本昂贵、调焦不准等问题，且通过选择实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面，对镜头的光学系统的参数进行设计，使该设计可最大程度的接近调焦物距的理想景深值，从而提高了在特定观察场景下的景深范围，增大了有效的观察范围，达到了较好的成像效果。附图说明图1为传统定焦摄像镜头的光学系统的成像原理图；图2为本技术的定焦摄像镜头的光学系统的成像原理图；图3为本技术的光学器件组的结构示意图；图4为本技术的大景深手术头灯成像系统的镜头的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。传统的定焦镜头，其光学系统参数往往采用无穷远处的物平面为基准物平面来设计(图1所示为传统的定焦镜头的光学系统成像原理图)，以无限远处为基准物平面设计出的光学参数与实际工作状态的成像条件不能很好的匹配，导致无法得到足够大的景深。本技术提供大景深手术头灯成像系统，包括LED灯、电子取景器和光学器件组，所述光学器件组包括镜筒1、镜头3和压圈2，，所述镜头3由压圈2压紧在镜筒1内， 镜头3的焦距恒定(如图3所示)，镜头3的光学系统的参数包括透镜的表面曲率半径、厚度、位置、折射率和色散系数，是通过选择位于镜头实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面而进行设计的。申请人:于2010年02月20日提交的申请号为201010117202. 6的中国专利申请公开了一种摄像装置的设计方法，在此以引用的方式将其全部内容结合于此。本技术的手术头灯成像系统，其镜头的焦距恒定，镜头和成像器件之间无需插入额外的元件，不但解决了现有技术中设备笨重、设计和制造成本昂贵、调焦不准等问题，而且通过选择实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面(如图2所示)，对镜头的光学系统的参数进行设计，使该设计可最大程度的接近调焦物距的理想景深值，从而提高了在特定观察场景下的景深范围，增大了有效的观察范围，达到了较好的拍摄效果。本技术中，镜头包括多片透镜。镜头优选包括五片光学透镜，按入光方向顺序排列依次为第一透镜1，其为双凸片；第二透镜2，其为凹凸片；第三透镜3，其为双凹片；第四透镜4，其为凸凹片；第五透镜 5，其为双凸片；其中，第三透镜3和第四透镜4胶合在一起。当然，本领域技术人员应当理解的是，本技术中的镜头不限于上述实施方式， 例如，其光学透镜的数量及类型可以进行各种变形。另外，光学透镜的曲率半径、折射率、光学透镜之间的间隔等参数也可以根据实际需要进行选取。本技术手术头灯成像系统还包括成像元件，成像器件为优选为 CCD (Charge-coupled Device, % ^ 1 ^ 7Π # ) $ CMOS (ComplementaryMetal Oxide kmiconductor，互补金属氧化物半导体)感光元件。本技术的镜头与成像器件之间无需插入额外元件，即可实现同步对焦，并同时增大景深，其最终获得的景深能够最大程度的接近理想景深，使影像全时段清晰。传统的手术头灯成像系统通常将对焦点(即调焦点)设置在某一固定位置处，但由于摄像角度随着医生的视线进行移动，往往超出原先对好的对焦点，一旦拍摄主体偏离对焦点较远，景深较小的传统摄像头就无法对拍摄主体清晰成像。本技术提供的手术头灯成像系统，通过选择实际拍摄要求的调焦物距处的物平面为基准物平面，对镜头的光学系统的参数进行设计，使该设计可最大程度的接近调焦物距的理想景深值，从而提高了在特定拍摄场景下的景深范围，增大了有效的拍摄范围。因此，与现有技术相比，本技术降低了手术头灯成像系统的图像采集部分设备的投入，大大的节约了设计和制造成本。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围； 如果不脱离本技术的精神和范围，对本技术进行修改或者等同替换，均应涵盖在本技术权利要求的保护范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大景深手术头灯成像系统，包括ＬＥＤ灯、电子取景器和光学器件组，所述光学器件组包括镜筒、镜头和压圈，所述镜头由压圈压紧在镜筒内，其特征在于，所述镜头的焦距恒定，所述镜头的光学系统的参数是通过选择位于镜头实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面而进行设计的。

【技术特征摘要】
1.一种大景深手术头灯成像系统，包括LED灯、电子取景器和光学器件组，所述光学器件组包括镜筒、镜头和压圈，所述镜头由压圈压紧在镜筒内，其特征在于，所述镜头的焦距恒定，所述镜头的光学系统的参数是通过选择位于镜头实际工作环境所要求的调焦物距处的物平面为基准物平面而进行设计的。2.根据权利要求1所述的大景深手术头灯成像系统，其特征在于，所述镜头包括多片透镜。3.根据权利要求2所述的大景深手术头灯成像系统，其特征在于，所述镜头包括五片光学透镜，按入光方向顺序排列依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云峰，何江，狄铮，李金乘，陈磊，
申请(专利权)人：北方国通北京光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11