[发明专利]一种双通道内窥镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种双通道内窥镜，属于医疗诊断成像技术领域。

背景技术

内窥镜一直以来是体内诊断和治疗的常用手段，传统的单通道(单目)内窥镜因无法立体成像得到图像的深度信息，给医生的准确诊断带来不便，也限制了手术机器人系统的发展。双通道内窥镜可以同时将两幅符合一定空间几何关系的二维内窥镜图像输出，既可以直接由双目观察，或也可以通过后期图像处理，为使用者提供具有距离信息的三维立体图像。这种信息量丰富的成像方式，不仅给医生直观的立体感，而且缓解了使用者的工作强度，提高了检测和诊断精度，同时也推动了微创手术机器人技术的发展。

双通道内窥镜是组成立体内窥镜的核心单元，双通道内窥镜的尺寸体积也直接影响着整个立体内窥镜的大小。缩小双通道内窥镜体积，尤其是前端光路的尺寸，有利于此项技术运用于各类微创手术内窥镜器械中，如腹腔镜、喉镜和膀胱镜等，都需要长而细的镜管和小尺寸的后端镜体。已有的关于立体内窥镜的专利在内容上涉及到了双通道内窥镜部分，例如：专利“基于单光路内窥镜、分光棱镜及双路摄像机的立体成像装置”(CN 203458365 U)中，在现有的单通道内窥镜上通过加入分光棱镜，实现双通道的内窥镜图像采集，在传入到3D处理单元，形成3D图像。但是，简单合并起来的双通道内窥镜尺寸受到原有内窥镜结构尺寸的限制，并且在将图像棱镜转向后，为使得图像放大到一定尺寸并由成品CCD摄像机采集时，通常需要大直径透镜和较长的光路实现放大，难以满足临床内窥镜设备要求。专利“立体内窥镜”(CN 104219989 A)和专利“双目内窥镜手术视觉系统”(CN 101518438)中描述了基于双目内窥镜的立体内窥镜成像系统。但都未对双目内窥镜尺寸、以及如何构成体积小的双通道内窥镜系统的光学设计等技术要点进行描述。专利“一种立体内窥镜系统”(CN 103654698 A)描述了一种基于物镜、转镜、目镜、适配器和CCD的立体内窥镜系统，在光路设计上属于内窥镜成像通用设计，并未考虑双目内窥镜的实际尺寸需求进行设计。专利“一种新式立体内窥镜”(CN 104188617 A)描述了通过分色棱镜可将两组光路的图像透射到一个图像传感器的靶面上，从而缩小了立体内窥镜的整体体积。但是，此种类型的双通道内窥镜，仅能配合专门的CCD使用，无法将此双目内窥镜拓展到其他领域，如由人眼系统直接观察的双目内窥镜；而且此专利设计从最后一组转镜末端到CCD传感面距离通常较长。因此，设计一种小尺寸通用型的双通道内窥镜在立体内窥镜领域具有巨大的技术意义。

发明内容

本发明公开了一种新型的双通道内窥镜设计，通过设计光学器件参数和位置，不仅可以使得进入体内的内管直径大大减小，还可以使体外部分的长度和直径尽可能的缩短。同时，系统对镜片的安装要求低，并可以方便的实现体外部分双通道间距离调整、焦距调整和放大倍数调整的功能，增加了其使用扩展性和通用性，。

本发明技术方案是这样的，本发明公布的双通道内窥镜中其中一路光路设计如图1所示，由目镜1、棒状镜2、小直角棱镜3、短焦透镜4、大直角棱镜5和长焦透镜6组成。双通道内窥镜的两路光路设计对称。

作为优选，小直角棱镜直角边长度通常等于棒状静直径长度；短焦透镜直径在小直角棱镜直角边长度和大直角棱镜直角边长度之间，焦距为3～10mm；大直角棱镜直角边通常为1～26mm；长焦透镜直径通常为12～26mm，焦距为10～50mm，与短焦透镜构成光学放大作用。

本发明的工作原理是，物体AB通过目镜和棒状镜后将成像于最后一个棒状镜出射面附近；为实现进入体内的镜管直径尽量小，将双目内窥镜两路光路尽可能的靠近，通过直径与棒状镜直径相当的小直角棱镜3将光线90度转出；短焦透镜4一方面可以将即将发散的光线汇聚，使其顺利通过大直角透镜5，另一方面与长焦透镜6构成光学图像放大关系。本发明中，将透镜4放置在两棱镜中，是为了使得本设计充分利用直角棱镜中光程，实现机械尺寸最小的设计目的。将透镜4的焦平面放置在物体AB通过目镜后棒状镜后的像面上，则通过透镜4后的像会出现在无穷远处，即出射光线处于平行状态；平行光斑通过大直角棱镜5反射到长焦透镜6上，在透镜6的焦平面处会获得物体AB经过转向和放大的像A’B’，图像放大倍数为透镜6与透镜4的焦距比。

本发明所述的双通道内窥镜中棱镜结构的作用是实现光线的90度翻转，但不局限于90度，可以是任意需要的角度，任何同等作用的光学结构或元件，应属于本发明专利保护范围之内。

本发明的优点和积极效果是：