[發(fā)明專利]具有測距功能的內(nèi)視鏡及測距方法

有效

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• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107544135B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 詹志俊
• 申請（專利權）人: 醫(yī)電鼎眾股份有限公司
• 主分類號: G02B23/24
• 分類號: G02B23/24;G01B11/02;G01C3/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;李巖

1.一種具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，包含有：

一主機，由一管體連接于一觀察單元，該觀察單元主要具有一座管以及設于該座管內(nèi)的一單波長光源、一繞射光柵、一取像單元以及一遮光隔板；

該座管，前端具有一開口；

該單波長光源，設于該座管內(nèi)，用以經(jīng)由該開口向前發(fā)出一預定波長的光；

該繞射光柵，具有多個縫隙，該繞射光柵設于該座管內(nèi)且位于該單波長光源與該開口之間，使通過該多個縫隙的單波長光產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，并經(jīng)由該開口投射在一待測物體上而顯示出一個零階亮點，以及分別位于該零階亮點兩側(cè)的一正一階亮點以及一負一階亮點，其中由該單波長光源發(fā)射至該零階亮點與其兩側(cè)相鄰亮點之間的向量夾角為依該預定波長以及該繞射光柵的縫隙寬度計算而得；

該取像單元，設于該座管內(nèi)，具有一影像傳感器與一透鏡組，其中該透鏡組具有一鏡頭放大率，該取像單元為經(jīng)由該開口向前方取像而取得一影像，且該取像單元的取像范圍涵蓋該零階亮點及該正一階亮點以及該負一階亮點；

該遮光隔板，設于該座管內(nèi)，將該取像單元隔開于該單波長光源與該繞射光柵的組合，使該單波長光源所發(fā)出的單波長光不會在該座管內(nèi)部反射或折射至該取像單元；

該主機具有一計算單元，該計算單元內(nèi)建有一標準亮點像素數(shù)量，且該計算單元具有三種運算邏輯，其第一運算邏輯為藉由該鏡頭放大率與該影像上的任一亮點的像素數(shù)量與該標準亮點像素數(shù)量進行計算，而取得一距離放大率；其第二運算邏輯為：對該距離放大率與該影像上的兩相鄰亮點之間的距離進行計算，進而取得投射于該待測物體上的兩相鄰亮點之間的實際距離；其第三運算邏輯為藉由該兩相鄰亮點之間的實際距離配合該向量夾角來計算出該繞射光柵與該零階亮點之間的距離。

2.依據(jù)權利要求1所述的具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，更包含有一準直鏡，設于該單波長光源與該繞射光柵之間，該單波長光源所發(fā)出的單波長光穿透該準直鏡再照射至該繞射光柵，并藉由該準直鏡的作用而使單波長光準直而呈不擴散狀態(tài)。

3.依據(jù)權利要求1所述的具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，該第一運算邏輯中，定義該鏡頭放大率為m，而該距離放大率為M，該影像上的任一亮點的像素數(shù)量為ΔP(x)，該標準亮點像素數(shù)量則為P，而藉由下述式(1)進行計算來取得該距離放大率M；

藉此，在該鏡頭放大率及該標準亮點像素數(shù)量為固定值時，該影像上的任一亮點的像素數(shù)量的改變即會改變該距離放大率的數(shù)值。

4.依據(jù)權利要求3所述的具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，該第二運算邏輯中，定義該影像上的兩相鄰亮點之間的距離為ΔX’，并定義兩相鄰亮點之間的實際距離為ΔX，而藉由下述式(2)進行計算來取得兩相鄰亮點之間的實際距離ΔX；

△X＝△X′×M 式(2)

藉此，經(jīng)由取得該影像上的兩相鄰亮點之間的距離，配合該距離放大率，即可計算得到該兩相鄰亮點之間的實際距離。

5.依據(jù)權利要求4所述的具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，該第三運算邏輯中，定義該向量夾角為θ，以及定義該繞射光柵與該零階亮點之間的距離為D，而藉由下述式(3)進行計算來取得該繞射光柵與該零階亮點之間的距離；

6.依據(jù)權利要求1所述的具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，該計算單元更包含有一第四運算邏輯，藉由該零階亮點與該正一階亮點之間的距離相對于該零階亮點與該負一階亮點之間的距離差，計算出該待測物體表面相對于該單波長光投射該零階亮點方向的垂直面的傾斜角度。

7.依據(jù)權利要求6所述的具有測距功能的內(nèi)視鏡，其特征在于，該第四運算邏輯中，定義該零階亮點與該正一階亮點之間的距離為d1，該零階亮點與該負一階亮點之間的距離為d2，該待測物體表面相對于該單波長光投射該零階亮點方向的垂直面的傾斜角度為α，定義該向量夾角為θ，而藉由下述式(4)進行計算來取得該傾斜角度α；

藉由上述式(4)，可求得該傾斜角度α。