[发明专利]基于双光路设计的3D光学内窥镜系统

说明书

基于双光路设计的3D光学内窥镜系统属于3D成像与医疗器械技术领域，该系统采用Hopkins棒状镜光学系统进行双光路的设计，然后通过双路结构设计将两个单光路系统并列安装于一个镜管中，再通过中继镜系统将两个光路的两幅图像成像于一个大面阵CCD/CMOS上，通过图像融合技术处理成3D图像显示出来，该系统包括：双光路成像系统、中继镜组、CCD/CMOS探测器以及图像融合处理装置；所述双光路成像系统分别采集一个部位的图像，通过中继镜组传递并成像至CCD/CMOS探测器，由图像融合处理装置将两幅图像合成至3D图像。本发明可以保证图像的高质量传输，获得高分辨率的3D图像，解决了3D电子镜的高精度小尺寸CCD/CMOS难以获得和长时间工作产生热量的问题，降低3D内窥镜生产成本。

技术领域

本发明属于3D成像与医疗器械技术领域，基于双光路设计的3D光学内窥镜系统。

背景技术

近年来微创手术技术在全球范围内的推广和普及，推动了微创医疗器械的发展，内窥镜是微创医疗器械中最具有代表性的器材之一。由于微创手术越来越多的应用于临床，其操作的复杂性和多样性越来越突出，也逐渐成为制约微创手术进一步提高与发展的主要问题。为了让医生得到患者体内的真实3D影像信息，3D内窥镜随之被研发成功。

内窥镜按照其成像方式可分为光学镜和电子镜，目前绝大多数2D硬管内窥镜都是采用光学镜。电子镜是将CCD/CMOS安装在内窥镜前端，将图像转变为电信号传输至后端处理器，多用于软式内窥镜。由于内窥镜镜身直径很小，一般在五到十几个毫米间，因此电子镜要求CCD/CMOS尺寸很小。在CCD/CMOS尺寸无法做得较小时，CCD/CMOS也可以被放置在镜身后端，在镜身内由导光束将图像传递到两个CCD/CMOS上，但这种方式会导致图像质量的缺损。

对于3D内窥镜来说，需要得到同一物体不同视角的两幅图像，再通过图像处理将两幅图像融合成3D图像。目前常见的3D内窥镜大多为电子镜，是利用两个前置CCD/CMOS同时进行图像采集，这对CCD/CMOS尺寸和精度有更高的要求，尽管现在随着芯片技术的进步，同样精度的芯片尺寸可以做的更小，但仍无法达到光学内窥镜的高分辨率，且高精度小尺寸芯片定制成本很高。另外前置CCD/CMOS在长时间工作中会产生热量，为避免灼伤人体，对系统的散热处理也有较高的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于双光路设计的3D光学内窥镜系统，该系统采用Hopkins棒状镜光学系统进行双光路的设计，然后通过双路结构设计将两个单光路系统并列安装于一个镜管中，再通过中继镜系统将两个光路的两幅图像成像于一个大面阵CCD/CMOS上，通过图像融合技术处理成3D图像显示出来。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于双光路设计的3D光学内窥镜系统，该系统包括：双光路成像系统、中继镜组、CCD/CMOS探测器以及图像融合处理装置；所述双光路成像系统分别采集目标图像，通过中继镜组传递并成像至CCD/CMOS探测器，由图像融合处理装置将两幅图像合成至3D图像。

优选的，所述双光路成像系统由两个成像物镜和两根Hopkins棒状镜组成，每个光路包括一个成像物镜和一个Hopkins棒状镜，所述成像物镜安装在Hopkins棒状镜的前端，由所述成像物镜采集图像，通过Hopkins棒状镜传递至中继镜组。

优选的，所述两组成像物镜和Hopkins棒状镜组成双光路成像系统，并联集成在一个镜管中。

优选的，所述采用单光路传递图像系统设计，将双光路系统所成的两幅图像，传递并成像于CCD/CMOS探测器的像面。

优选的，还包括光纤照明装置，所述光纤照明装置集成在所述镜管中。

本发明的有益效果是：本发明可以保证图像的高质量传输，获得高分辨率的3D图像，解决了3D电子镜的高精度小尺寸CCD/CMOS难以获得和长时间工作产生热量的问题，降低3D内窥镜生产成本。