[实用新型]基于单透镜的多目三维内窥成像系统

说明书

本实用新型公开了一种基于单透镜的多目三维内窥成像系统，包括设置于内窥镜图像采集部件前端侧面的多个物镜，多个物镜沿图像采集部件侧面纵向排列，且各物镜均偏转一定角度对准同一目标点；所述图像采集部件上位于物镜之间设置LED光源和结构光；所述物镜沿着光入射方向包含光阑、透镜、滤光片、保护平镜和图像传感器，所述透镜的入射面为以曲面为基底的衍射面，透镜的出射面为非球面。本实用新型所公开的内窥成像系统具有较大空间排布，可采集到较多的三维信息，采用多个物镜组合，可有效进行高精度的三维尺寸测量；采用单片透镜的成像系统设计方式，有效减少透镜尺寸，实现高清成像质量。

技术领域

本实用新型涉及一种内窥成像系统，特别涉及一种基于单透镜的多目三维内窥成像系统。

背景技术

内窥镜系统经历了百年发展，应用领域广泛，比如医用诊疗中各种微创手术、工业领域精密仪器的无损检测、航空领域发动机等孔探检查。对于医用诊疗领域中的内窥镜，微创手术中仅开的一个手术窗口易造成所探入的内窥镜与其他手术器械“打架”，使视角受限，难以让医生对腔内器官产生准确的三维感知。对于航空工业领域中，随着制造业水平的不断提高，生产的产品复杂度越来越高，对于高质量高精确度的三维尺寸测量技术需求越来越大。因此，无论工业领域还是医用领域，迫切需要可实现准确三维尺寸测量的三维内窥镜系统。

目前，多采用双目光学系统实现内窥镜的立体视感：基于双物镜和双传感器的成像技术：采用两套物镜，分别成像在各自的传感器上，类似人眼双目立体视觉。基于双物镜单传感器的成像技术：将单个传感器接收两个光学通道的不同视场的图像，较难校准两套光路来获得合适的图像覆盖区。

由于采用双光路的内窥镜，一般均设置在内窥镜图像采集部件的最前端，尺寸又受到限制，两组物镜之间的距离都比较近，这就大大限制了可进行三维尺寸测量的范围和精度。两组物镜之间距离越大，可进行准确三维尺寸测量的范围就越大。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于单透镜的多目三维内窥成像系统，以达到具有较大空间排布，可采集到丰富的三维信息的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于单透镜的多目三维内窥成像系统，包括设置于内窥镜图像采集部件前端侧面的多个物镜，多个物镜沿图像采集部件侧面纵向排列，且各物镜均偏转一定角度对准同一目标点；所述图像采集部件上位于物镜之间设置LED光源和结构光；所述物镜沿着光入射方向包含光阑、透镜、滤光片、保护平镜和图像传感器，所述透镜的入射面为以曲面为基底的衍射面，透镜的出射面为非球面。

上述方案中，所述物镜至少设置4个。

上述方案中，所述物镜分布于以同一目标点为中心的一段圆弧上，或分布于距离同一目标点相同垂直高度的一段直线上。

进一步的技术方案中，所述圆弧的半径或者直线距离同一目标点的垂直高度为80mm。

上述方案中，所述透镜的衍射面的面型参数如公式(1)表示：

式中，k为二次曲面圆锥系数，r为曲率半径，c为二次曲线常数，α₁、α₂、α₃…为各阶系数。

上述方案中，所述透镜的非球面的面型参数如公式(2)表示：

式中，k为二次曲面圆锥系数，r为曲率半径，c为二次曲线常数，α₁、α₂、α₃…为各阶系数。

上述方案中，所述透镜的衍射面面型位相如公式(3)表示：