镜头调节装置及方法与流程

本发明涉及医用手术设备，尤其涉及一种镜头调节装置及方法。

背景技术：

1、较小空间的图像采集常常使用cmos采集器配合微型镜头进行图像采集，将微型镜头设置在cmos采集器管道上时，镜头的位置和姿态会对图像采集效果有很大影响。因此需要不断调整镜头，直到其达到合适的位姿，以获取良好质量的图像。

2、当前对镜头的调节主要使用两种方式：一是夹取镜筒外缘，通过杠杆原理使镜头微转动，二是通过摩擦力，搓动镜筒外缘使其旋转。第一种方法的机构旋转轴与镜头轴线不在同一轴线上，在旋转的过程中产生其他自由度的移动；第二种方法的摩擦力需要有合适的压力，否则打滑导致无法移动，降低装调效率和准确性，同时对机械件的精度要求很高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能保证旋转轴与镜头轴线重合，提高移动和转动精度，提高成像质量的镜头调节装置。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

3、本发明提供一种镜头调节装置，用于调节镜头的位置和姿态，包括：

4、平动调节机构；

5、转动调节机构，设置在所述平动调节机构上；

6、夹持机构，设置在所述转动调节机构上，所述镜头设置在所述夹持机构上；

7、其中，所述平动调节机构与所述转动调节机构联动的驱动所述夹持机构，以控制所述镜头的位置和姿态。

8、本发明实施例提供的镜头调节装置，通过平动调节机构调整镜头的位置，并通过转动调节机构调整镜头的角度姿态，从而使镜头能够被精确的控制和调整，进而使镜头连接在cmos采集器上的位置更加精准，提高成像的质量。

9、在一较佳实施例中，所述平动调节机构包括：

10、第一调节单元；

11、第二调节单元，设置在所述第一调节单元上，所述转动调节机构设置在所述第二调节单元上；

12、其中，所述第一调节单元用于驱动所述第二调节单元和所述转动调节机构在第一坐标轴方向上移动，所述第二调节单元用于驱动所述转动调节机构在第二坐标轴方向上移动，以控制所述镜头的位置，所述第一坐标轴方向与所述第二坐标轴方向相垂直。

13、通过将平动调节机构分为第一调节单元和第二调节单元，能分别独立的控制镜头在第一坐标轴方向和第二坐标轴方向上移动，从而使镜头的控制更加精准。具体的，第一坐标轴方向可定义为x轴，相应的，第二坐标轴方向可定义为y轴，镜头在x轴和y轴所定义的平面内移动。

14、在一较佳实施例中，所述转动调节机构包括：

15、第三调节单元，设置在所述第二调节单元上；

16、第四调节单元，设置在所述第三调节单元上；

17、第五调节单元，设置在所述第四调节单元上；

18、其中，所述第三调节单元用于驱动所述镜头围绕所述第一坐标轴方向转动，所述第四调节单元用于驱动所述镜头围绕第三坐标轴方向转动，所述第五调节单元用于驱动所述镜头围绕所述第二坐标轴方向转动，以控制所述镜头的姿态，所述第三坐标轴方向同时与所述第一坐标轴方向及所述第二坐标轴方向相垂直。

19、通过将平动调节机构分为第三调节单元、第四调节单元、及第五调节单元，能分别独立的控制镜头围绕第一坐标轴方向、第二坐标轴方向、及第三坐标轴方向转动，从而使镜头的控制更加精准。具体的，第一坐标轴方向和第二坐标轴方向的定义同上，第三坐标轴方向可定义为z轴，镜头分别围绕x轴、y轴及z轴转动。

20、在一较佳实施例中，所述第一调节单元包括：

21、第一支撑板，前端面上形成有沿所述第一坐标轴方向延伸的第一滑动槽；

22、第一移动板，后端面上形成有沿所述第一坐标轴方向延伸的第一滑动部，所述第一滑动部对应嵌合在所述第一滑动槽内，所述第二调节单元设置在所述第一移动板上；

23、第一驱动轴，能转动的设置在所述第一支撑板上，所述第一驱动轴沿所述第一坐标轴方向延伸；

24、第一滑动件，设置在所述第一移动板上，且与所述第一驱动轴相传动连接；

25、其中，所述第一驱动轴用于驱动所述第一滑动件沿所述第一坐标轴方向移动；

26、所述第二调节单元包括：

27、第二支撑板，固定设置在所述第一调节单元上，所述第二支撑板的前端面上形成有沿所述第二坐标轴方向延伸的第二滑动槽；

28、第二移动板，后端面上形成有沿所述第二坐标轴方向延伸的第二滑动部，所述第二滑动部对应嵌合在所述第二滑动槽内；

29、第二驱动轴，能转动的设置在所述第二支撑板上，所述第二驱动轴沿所述第二坐标轴方向延伸；

30、第二滑动件，设置在所述第二移动板上，且与所述第二驱动轴相传动连接；

31、其中，所述第二驱动轴用于驱动所述第二滑动件沿所述第二坐标轴方向移动。

32、将第一移动板通过第一滑动槽和第一滑动部设置在第一支撑板上，使第一移动板能在第一支撑板的约束引导下及第一驱动轴的驱动下沿第一坐标轴方向稳定移动，从而提高镜头移动的精度；将第二移动板通过第二滑动槽和第二滑动部设置在第二支撑板上，使第二移动板能在第二支撑板的约束引导下及第二驱动轴的驱动下沿第二坐标轴方向稳定移动，从而提高镜头移动的精度。

33、在一较佳实施例中，所述第三调节单元包括：

34、第三支撑板，固定设置在所述第二调节单元上，所述第三支撑板的前端面呈弧形设置；

35、第三移动板，后端面呈弧形设置，且与所述第三支撑板的前端面相配合，所述第四调节单元设置在所述第三移动板上；

36、第三驱动轴，能转动的设置在所述第三支撑板上，所述第三驱动轴沿所述第二坐标轴方向延伸；

37、第三滑动件，设置在所述第三移动板上，且与所述第三驱动轴相传动连接；

38、其中，所述第三驱动轴用于驱动所述第三滑动件沿第二坐标轴方向移动，以使所述第三移动板沿着所述第三支撑板的前端面产生轨迹为弧形的移动，所述第三移动板的弧形移动轨迹的弧心轴线与所述镜头的轴线重合，以使所述第三移动板移动时所述镜头围绕自身的轴线转动。

39、将第三移动板通过其与第三支撑板所形成的弧形结构设置在第三支撑板上，使第三移动板能在第三支撑板的约束引导下及第三驱动轴的驱动下沿着弧形面移动，进一步的，由于第三支撑板的前端的弧形面的圆心与镜头的轴线为重合设置，当第三移动板沿着弧形面移动时，镜头即产生围绕其自身轴线的转动，从而实现镜头围绕第一坐标轴方向的转动微调。

40、在一较佳实施例中，所述第四调节单元包括：

41、第一转动机构，固定设置在所述第三调节单元上，所述第一转动机构用于驱动所述镜头围绕所述第三坐标轴方向转动。

42、通过第一转动机构的驱动作用，能精确的控制镜头围绕第三坐标轴方向的转动。

43、在一较佳实施例中，所述第一转动机构包括：

44、第四支撑板，固定设置在所述第三调节单元上，所述第四支撑板的前端面上形成有环形的第三滑动槽，所述第三滑动槽的中心轴线的方向与所述第三坐标轴方向一致；

45、第四移动板，后端面上形成有环形的第三滑动部，所述第三滑动部对应嵌合在所述第三滑动槽内，所述第三滑动部的轴线与所述第三坐标轴方向重合，所述第五调节单元设置在所述第四移动板上；

46、第四驱动轴，能转动的设置在所述第四支撑板上，且与所述第四移动板相传动连接；

47、其中，所述第四驱动轴用于驱动所述第四移动板通过所述第三滑动槽和所述第三滑动部的配合围绕所述第三坐标轴方向转动，以带动所述镜头围绕所述第三坐标轴方向转动。

48、将第四移动板通过第三滑动槽和第三滑动部设置在第四支撑板上，使第四移动板能在第四支撑板的约束引导下及第四驱动轴的驱动下围绕第三坐标轴方向转动，从而提高镜头移动的精度。

49、在一较佳实施例中，所述第一转动机构包括：

50、第四支撑板，固定设置在所述第三调节单元上；

51、第一转动调节轴，能转动的设置在所述第四支撑板上；

52、第一转动轮，设置在所述第四支撑板上，且与所述第一转动调节轴相传动连接，所述第一转动轮的中心轴线的方向与所述第三坐标轴方向一致，所述第五调节单元设置在所述第一转动轮上；

53、其中，所述第一转动调节轴用于驱动所述第一转动轮围绕所述第三坐标轴方向转动，以带动所述镜头围绕所述第三坐标轴方向转动。通过第一转动调节轴驱动第一转动轮，同样使第一转动轮能在第四支撑板的约束引导下围绕第三坐标轴方向转动，提高镜头调节的精度。

54、相较于前述的第一转动机构，该实施例的第一转动机构的传动结构更加简便，在实际调节时，通过第一转动调节轴和第一转动轮间的传动作用直接实现对镜头的驱动效果。第一转动机构整体的简便和轻量化，能使各个调节单元在实际操作时更加轻便。

55、在一较佳实施例中，所述第五调节单元包括：

56、第二转动机构，固定设置在所述第四调节单元上，所述第二转动机构用于驱动所述镜头围绕所述第二坐标轴方向转动。

57、第二转动机构用于驱动镜头围绕第二坐标轴方向转动。通过第二转动机构的驱动作用，能精确的控制镜头围绕第二坐标轴方向的转动。

58、在一较佳实施例中，所述第二转动机构包括：

59、第五支撑板，固定设置在所述第四调节单元上；

60、转动件，能转动的设置在所述第五支撑板上，所述夹持机构设置在所述转动件上；

61、第二转动调节轴，能转动的设置在所述第五支撑板上；

62、第二转动轮，固定设置在所述转动件上，且与所述第二转动调节轴相传动连接；

63、其中，所述第二转动调节轴用于驱动所述第二转动轮，以使所述转动件带动所述镜头围绕所述第二坐标轴方向转动。

64、通过第二转动调节轴驱动第二转动轮，并带动转动件转动，能实现对镜头的高效驱动，使其更快的与cmos模块相对应。

65、在一较佳实施例中，所述第二转动机构包括：

66、第五支撑板，固定设置在所述第四调节单元上；

67、转动件，能转动的设置在所述第五支撑板上，所述夹持机构设置在所述转动件上；

68、第二转动调节轴，能转动的设置在所述第五支撑板上；

69、调节滑块，传动连接在所述第二转动调节轴上；

70、调节连杆，一端固定设置在所述转动件上，另一端能转动的设置在所述调节滑块上；

71、其中，所述第二转动调节轴用于驱动所述调节滑块，以通过所述调节连杆使所述转动件带动所述镜头围绕所述第二坐标轴方向转动。

72、相较于前述的第二转动机构，该实施例的第二转动机构的传动结构更加精确，在实际调节时，通过第二转动调节轴和调节滑块间的传动，能更加精确的通过调节连杆带动镜头。

73、在一较佳实施例中，所述第二转动机构包括：

74、第五支撑板，固定设置在所述第四调节单元上；

75、转动件，能转动的设置在所述第五支撑板上，所述夹持机构设置在所述转动件上；

76、第二转动调节轴，能转动的设置在所述第五支撑板上，且与所述转动件相传动连接；

77、其中，所述第二转动调节轴用于驱动所述转动件，以使所述转动件带动所述镜头围绕所述第二坐标轴方向转动。

78、相较于前述的第二转动机构，该实施例的第二转动机构的传动结构更加灵活，在实际调节时，通过第二转动调节轴和转动件间的直接传动，能更加快速的带动镜头。

79、通过从第一调节单元、第二调节单元、第三调节单元、第四调节单元、直至第五调节单元的串联传动，使镜头能实现精确的移动和转动控制，从而起到精确调节镜头的位置和姿态的效果。

80、在一较佳实施例中，所述夹持机构包括：

81、下夹持件，固定设置在所述第五调节单元上，所述下夹持件的上端形成有调节螺栓；

82、调节旋钮，传动连接在所述调节螺栓上；

83、上夹持件，套设在所述调节螺栓上，且位于所述调节旋钮的下侧，所述上夹持件通过弹性件连接在所述下夹持件上；

84、其中，所述调节旋钮能通过螺纹传动向下运动并驱动所述上夹持件，以使所述镜头夹持在所述下夹持件和所述上夹持件之间。

85、通过调节旋钮和弹性件的配合，能准确控制上夹持件的位置和夹持力度，进而更精确的控制镜头的位置，并平稳的将镜头安装在cmos模块上。

86、本发明的另一目的是提供一种能保证旋转轴与镜头轴线重合，提高移动和转动精度，提高成像质量的镜头调节方法。

87、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

88、本发明提供一种镜头调节方法，能通过如上述的镜头调节装置调节镜头的位置和姿态，包含以下步骤：

89、将所述镜头固定在夹持机构上；

90、通过平动调节机构调节所述镜头的位置；

91、通过第三调节单元调节所述镜头绕第一坐标轴方向转动的角度；

92、通过第四调节单元和第五调节单元调节所述镜头的姿态；

93、通过所述镜头采集测试图像，根据所述测试图像的中心及分辨率判断所述镜头的位置和姿态是否到位；

94、在所述镜头的位置和姿态到位时，通过胶合固定所述镜头。

95、本发明提供的镜头调节方法，通过平动调节机构调整镜头的位置，通过转动调节机构调整镜头的角度姿态，从而使镜头能够被精确的控制和调整，进而使镜头连接在cmos采集器上的位置更加精准，提高成像的质量。