用于提供两个位置的变焦-聚焦的系统技术方案

本发明专利技术的名称为：用于提供两个位置的变焦-聚焦的系统。在一个实施例中，一个用于在视频检查设备中提供两个位置的变焦-聚焦能力的系统，其包括附连到一组固定导轨上并与变焦透镜单元连接的聚焦透镜单元和主孔径。在一个实施例中，聚焦透镜单元可通过位于附近的透镜移动机构的激活而沿着导轨移动到第一位置，并可通过拉紧的聚焦弹簧的松弛而移动到第二位置。在一个实施例中，聚焦透镜单元在第一聚焦位置和第二聚焦位置之间的移动引起在相应的第一变焦位置和第二变焦位置和孔径位置之间的变焦透镜单元和次孔径的移动,以提供目标对象的无放大的图像和放大的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的主题通常涉及视频检查，更具体地，涉及用于视频检查设备的两个位置的变焦-聚焦光学系统。
技术介绍
诸如视频内窥镜之类的视频检查设备可用于检查目标对象以识别和分析在检查期间以及在检查之后的对象中的缺点和缺陷。很多时候，在诸如飞机发动机和小管的小环境中进行检查。通常，这些环境照明不佳，唯一的光源是内窥镜自己的光源(例如，从位于附近的灯、LED或激光器或位于远处的灯或LED传输光的光纤束)。为使视频检查设备在这些环境中有效地操纵，它们必须是小直径的，一般小于IOmm,并表现出小的远端刚性长度,一般小于20_，以便导航通过含有小的弯曲半径的位置。此外，视频检查设备需要多功能性来 提供宽视场，通常高达120度或更高，以提供对目标对象的更完整的查看，而同时在将检查设备放置为靠近对象时提供大的场深度来保持清晰的图像。对象的详细检查往往需要从一般小于5mm的非常接近的距离观察它们的能力。在近距离处，照明光通常足以产生一个亮的和高品质的图像，但需要有足够的场深度来观看3D对象。其它的时间，一般设备导航和检查应用需要检查人员从更远的距离查看对象。当检查设备位于离开给定的检查目标较远时，保持足够的图像亮度可能会出现问题。正因为如此，视频检查设备在设备移动得离给定的检查目标接近或更远时需要能够补偿可变的照明要求和场深度的孔径(aperture)。现有的视频检查系统通常包括展示约40至50度的固定的、远聚焦的小视场的主光学系统。主光学系统提供了大的场深度以及对给定的内窥镜可能的最高的对比度和最亮的图像。除了通过将透镜系统推得更接近于其场深度内的检查目标来可实现的有限的放大倍数变化外，这个布置还允许感兴趣的对象的远程一般检查和导航。为了提供在更近的焦点距离和/或通常高达120度的更广的视场处的提高的放大倍数，能够将各种光学系统安装在检查探头的前端以改变探头的光学特性并提供所需的视场和焦点距离。这些光学系统经常被作为顶端(tip)并且可能是可以移动的。这个布置的缺点是，每个顶端提供了离散的视场和焦点距离的变化。此外，如果检查人员希望改变放大倍数级别，就需要操作视频检查设备的检查人员来从检查地点将探头回拉出来、更换顶端并重新插入探头。这能够是一个耗时的过程，并能导致检查人员不能再定位感兴趣的特定地点。备选地，也有可手动调节的顶端，能够在检查前为该顶端设置好焦点。然而，这样的顶端能够是难以为检查人员使用，因为检查人员必须在使用它之前知道在什么距离聚焦顶端并且随后能够准确地设置那个焦点。现有的视频检查设备通常缺少自动聚焦机构，并且包含这样的光学系统，其设计为具有在典型的检查距离的范围内足以产生足够的图像质量的大的场深度的固定焦距。有这种固定焦距导致几乎有限范围的不具有最佳的聚焦、图像质量、对比度和清晰度的探头焦点距离。此外，为了实现大的场深度，通常利用小的孔径大小，这降低了图像的亮度和可实现的图像的对比度和清晰度。通常情况下，孔径有固定的大小和位置，设计为既方便给定特别的透镜系统直径的期望场深度又使与给定的透镜布置相关联的失真和其它光学像差最小化，导致了固定的孔径焦距比(F number)。这在本质上导致了相互冲突的目标在近的检查距离处的可接受场深度内实现良好的图像质量，而同时在更远的检查距离处提供清晰和明亮的图像。能够进行光学变焦、聚焦调整和孔径变化的视频检查系统的设计被制约的部分原因是，由于与窄直径检查探头关联的空间限制、无法放置一个能够在探头的有限的空间内改变其焦距的光学系统。一些设备试图使用由难以装备在内窥镜中的众多透镜和/或马达构成的昂贵和复杂的光学布置提供光学变焦和聚焦调整能力。尽管一些现有的视频检查设备提供了变焦能力，变焦特征通常是数码变焦， 是一种受电荷耦合器件(CCD )或成像器提供的清晰度限制的方法。在数码变焦系统中，当变焦级别增加时，清晰度和图像质量下降。视频检查设备在其中操作的典型的视频检查环境的物理状况要求检查设备是通用和坚固的。由于空间的限制，视频检查设备的末端必须有固定的刚性长度。此外，在诸如热的发动机或涡轮的高达80摄氏度的环境中操作视频检查设备的能力有时是必要的和在成本上是有效的，相对于在执行检查前先等发动机或涡轮冷却。最后，因为典型的视频检查环境能够是使探头受到潜在的跌落或受到其它物体撞击的工业环境，视频检查设备应有足够的机械强度以承受恶劣环境和意外的处理不当。在视频检查设备场的外部的照相机中采用的常规的变焦和聚焦系统在对视频检查场的应用上受其大小以及无法在检查场中遇到的极端环境中操作的限制。提供一种提供适合在内窥镜检查环境中使用的、有至少两个变焦-聚焦位置的光学系统的视频检查设备将是有益的。
技术实现思路
公开了一种用于目标对象成像的光学系统，包括导轨，在导轨上可移动地安装聚焦透镜单元和变焦透镜单元；聚焦透镜单元包括至少一个聚焦透镜和限制入射到聚焦透镜上的光量的主孔径，其中聚焦透镜单元有在导轨上的第一聚焦位置和在导轨上的第二聚焦位置，并且其中第一聚焦位置有与第二聚焦位置不同的场深度；变焦透镜单元包括至少一个变焦透镜，其中变焦透镜单元具有在导轨上的第一变焦位置和在导轨上的第二变焦位置，其中第一变焦位置具有与第二聚焦位置不同的放大倍数；邻近聚焦透镜单元的次孔径，其中次孔径在聚焦透镜单元前是可移动的，其中次孔径具有第一孔径位置和第二孔径位置，并且其中第一孔径位置允许有与第二孔径位置不同的光量入射到聚焦透镜上；透镜移动机构，所述透镜移动机构导致聚焦透镜单元沿导轨轴向移动；其中，透镜移动机构将聚焦透镜单元沿导轨从第二聚焦位置轴向移动到第一聚焦位置，导致次孔径从第二孔径位置移动到第一孔径位置以及变焦透镜单元沿导轨从第二变焦位置轴向移动到第一变焦位置，以改变场深度、放大倍数和入射到聚焦透镜上的光量。附图说明为了使本专利技术的特征可以理解的方式，可通过参考一定的实施例对专利技术进行详细的描述，其中一些实施例是在附图中示出的。然而，必须指出，附图只示出了本专利技术的某些实施例，并且因此不被视为限制其范围，因为本专利技术的范围涵盖其它同样有效的实施例。附图不一定是按比例绘制的，一般将重点放在示出专利技术的某些实施例的特征上。因此，为进一步了解专利技术，可参考下面的结合附图阅读的详细描述，在附图中 图I是示出了本专利技术的一个实施例中的示例性视频检查设备的框 图2是示出了本专利技术的一个实施例中的在去除了拉块的第一位置中的示例性二位置变焦-聚焦光学系统的内部透视 图3是示出了本专利技术的一个实施例中的在安装了拉块的第一位置中的示例性二位置变焦-聚焦光学系统的内部透视 图4是本专利技术的一个实施例中的示出了主孔径和次孔径的示例性聚焦透镜单元的透视图； 图5是示出了本专利技术的一个实施例中的在去除了拉块的第二位置中的示例性二位置变焦-聚焦光学系统的内部透视图。具体实施例方式图I示出了在本专利技术的一个实施例中的示例性视频检查设备10。视频检查设备10能够包括一个伸长的探头100，其中探头100包括插入管110和设置在插入管110的远端的头组件120。插入管110可以是柔性的管状部分，通过它穿过头组件120和探头电子器件140之间的所有互连。头组件120能够包括用于将来自目标对象的光引导和聚焦到成像器124上的变焦-聚焦模块200。成像器12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL斯科特，CA本达尔，TA基列克，
申请(专利权)人：通用电气检查技术有限公司，
类型：发明
国别省市：