[發(fā)明專利]一種可實現(xiàn)2D轉3D成像的新型內(nèi)窺鏡適配器

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• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN112971687A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 郭巍;王宏穎
• 申請（專利權）人: 北京林江科技有限公司
• 主分類號: A61B1/00
• 分類號: A61B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了解決3D電子鏡的高精度小尺寸CCD/CMOS難以獲得和長時間工作產(chǎn)生熱量的問題，提出一種基于雙光路設計的3D光學內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Hopkins棒狀鏡光學系統(tǒng)進行雙光路的設計，然后通過雙路結構設計將兩個單光路系統(tǒng)并列安裝于一個鏡管中，再通過中繼鏡系統(tǒng)將兩個光路的兩幅圖像成像于一個大面陣CCD/CMOS上，通過圖像融合技術處理成3D圖像顯示出來。該系統(tǒng)可以保證圖像的高質(zhì)量傳輸，獲得高分辨率的3D圖像。

技術領域

本發(fā)明屬于3D成像與醫(yī)療器械技術領域，涉及一種可實現(xiàn)2D 轉3D成像的新型內(nèi)窺鏡適配器。

技術背景

近年來微創(chuàng)手術技術在全球范圍內(nèi)的推廣和普及，推動了微創(chuàng)醫(yī)療器械的發(fā)展，內(nèi)窺鏡微創(chuàng)醫(yī)療器械最具有代表性。由于微創(chuàng)手術越來越多的應用于臨床，其操作的復雜性和多樣性越來越突出，也逐漸成為制約微創(chuàng)手術進一步提高與發(fā)展的主要問題。為了讓醫(yī)生在患者體外得到患者體內(nèi)的真實3D影像信息，3D內(nèi)窺鏡隨之被研發(fā)成功。

3D內(nèi)窺鏡的基本原理是，利用兩組成像系統(tǒng)拍攝到同一目標物體不同視角的兩幅圖像，再通過圖像處理將兩幅圖像融合成3D圖像。 3D內(nèi)窺鏡可分為3D光學鏡和3D電子鏡。3D光學鏡一般采用雙光路設計，利用兩組光學系統(tǒng)進行成像和傳像，這就要求兩組光學系統(tǒng)在焦距、放大率、分辨率、視場角、以及視向角等各個方面高度一致，否則將對3D成像質(zhì)量和3D效果產(chǎn)生影響，因此3D光學鏡在光學鏡片的加工、裝調(diào)以及整體裝配方面都有很大的難度。3D電子鏡是利用兩個前置CCD/CMOS同時進行圖像采集，這對CCD/CMOS尺寸和精度有更高的要求，盡管現(xiàn)在隨著芯片技術的進步，同樣精度的芯片尺寸可以做的更小，但仍無法達到光學內(nèi)窺鏡的高分辨率，且高精度小尺寸芯片定制成本很高。另外前置CCD/CMOS在長時間工作中會產(chǎn)生熱量，為避免灼傷人體，對系統(tǒng)的散熱處理也有較高的要求。

針對這一情況，本發(fā)明提出一種可實現(xiàn)2D轉3D成像的新型內(nèi)窺鏡適配器。該適配器采用雙光路分光系統(tǒng)，可安裝在傳統(tǒng)單光路2D 內(nèi)窺鏡目鏡后端，通過兩路光學系統(tǒng)將2D內(nèi)窺鏡傳遞出來的圖像信息分別接收成兩幅圖像，再傳遞至單個大面陣探測器上(或利用兩組探測器分別接收)，最后通過圖像融合技術處理成3D圖像顯示出來。該系統(tǒng)可以將傳統(tǒng)2D內(nèi)窺鏡改造成3D內(nèi)窺鏡，獲得高分辨率的3D 圖像，避免了3D光學鏡高難度的光學加工和裝配，同時避免了3D電子鏡的高精度小尺寸CCD/CMOS難以獲得和長時間工作產(chǎn)生熱量的問題，降低了3D內(nèi)窺鏡的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免3D光學鏡高難度的光學加工和裝配、3D電子鏡的高精度小尺寸CCD/CMOS難以獲得和長時間工作產(chǎn)生熱量的問題，本發(fā)明提出一種可實現(xiàn)2D轉3D成像的新型內(nèi)窺鏡適配器。

本發(fā)明的可實現(xiàn)2D轉3D成像的新型內(nèi)窺鏡適配器，主要包括三個部分：雙光路分光系統(tǒng)、圖像接收系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)。

上述系統(tǒng)中的雙光路分光系統(tǒng)，是指在2D內(nèi)窺鏡目鏡后端，設計安裝一套雙光路系統(tǒng)，通過兩路光學系統(tǒng)將2D內(nèi)窺鏡傳遞出來的圖像信息分別接收成兩幅圖像。這里根據(jù)2D內(nèi)窺鏡出瞳尺寸大小，可以采用兩種不同的設計方案：當2D內(nèi)窺鏡出瞳較大，可以采用雙光路直接分光成像的方式；當2D內(nèi)窺鏡出瞳較小，可以先通過一組擴束系統(tǒng)將出瞳尺寸放大，再通過雙光路進行分光成像。此部分將在后面結合附圖詳細介紹。

上述系統(tǒng)中的圖像接收系統(tǒng)，是采用CCD/CMOS探測器，將雙光路分光系統(tǒng)傳遞出來的兩幅圖像接收在探測器像面上。這里可以采用單個探測器接收和兩個探測器分別接收兩種方式。

上述系統(tǒng)中的圖像處理系統(tǒng)，是指通過軟件編程，將探測器接收的兩幅圖像進行融合處理成3D圖像，并通過3D顯示器等方式顯示出來，實現(xiàn)3D成像。

本發(fā)明具有以下有益效果：