CN118356136A - 内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件、系统及方法，涉及医学内窥镜影像领域，便于提高内窥镜的成像质量。镜头组件包括适配器、分光棱镜、调光件、以及感光元件；适配器被配置为将导入面进入的光束折射后，从导出面射出；分光棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，分光棱镜被配置为将导出面射出的光束，分为第一光束和第二光束，第一光束为可见光，第二光束为近红外光；调光件设置于光束从分光棱镜射出后的传播路径上，调光件被配置为对透过调光件的光束的光斑大小或光程进行调节；第一感光元件接收第一光束以成第一图像，第二感光元件接收第二光束以成第二图像，且第一感光元件或第二感光元件与适配器之间在沿着光束的传播路径上的距离可调。

Description

内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件、系统及方法

技术领域

本申请涉及医学影像领域，具体涉及一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件、系统及方法。

背景技术

在利用内窥镜对病变区域成像时，使用荧光分子造影剂标记病变区域，然后用特定波长的外部激发光来激发荧光分子，使其产生波长大于外部激发光的近红外荧光，通过对病变区域的近红外光成像和可见光成像，以提高辨识准确度和手术成功率。

但由于近红外光和可见光的光谱不同，在成像光路中会产生光程差，并且成像大小也不相同，从而影响成像质量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件、系统及方法，以便于提高内窥镜的成像质量。

第一方面，本发明实施例提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，包括：适配器，所述适配器设有导入面和导出面，所述适配器被配置为将所述导入面进入的光束折射后，从所述导出面射出，所述光束包含有可见光和近红外光；分光棱镜，所述分光棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜包括第一透光面、第二透光面和第三透光面，所述第二棱镜包括第四透光面和第五透光面，所述第二透光面与所述第四透光面相贴合并形成分光界面；所述分光棱镜被配置为将所述导出面射出的所述光束，从所述第一透光面进入并经所述分光界面分为第一光束和第二光束，所述第一光束从所述第五透光面射出，所述第二光束从所述第三透光面射出，其中，所述第一光束为可见光，所述第二光束为近红外光；调光件，所述调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，以对透过所述调光件的所述第一光束的光斑大小进行调节，和/或对透过所述调光件的所述第一光束的光程进行调节；或者，所述调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，以对透过所述调光件的所述第二光束的光斑大小进行调节，和/或对透过所述调光件的所述第二光束的光程进行调节；感光元件，所述感光元件包括第一感光元件和第二感光元件，所述第一感光元件接收所述第一光束以成第一图像，所述第二感光元件接收所述第二光束以成第二图像；且所述第一感光元件与所述适配器之间在沿着所述第一光束的传播路径上的距离可调，或者，所述第二感光元件与所述适配器之间在沿着所述第二光束的传播路径上的距离可调。

在一种具体的实施方案中，所述调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，且所述调光件被配置为会聚所述第二光束，以得到预设大小的第二图像；或，所述调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，且所述调光件被配置为发散所述第一光束，以得到预设大小的第一图像。

在一种具体的实施方案中，所述调光件和所述分光棱镜在沿着所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上的距离可调；或所述调光件和所述分光棱镜在沿着所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上的距离可调。

在一种具体的实施方案中，所述调光件包括第一调光件和第二调光件；所述第一调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第一调光件的所述第一光束的光程进行调节；所述第二调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第二调光件的所述第二光束的光斑大小进行调节；或者，所述第一调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第一调光件的所述第一光束的光斑大小进行调节；所述第二调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第二调光件的所述第二光束的光程进行调节。

在一种具体的实施方案中，所述适配器沿所述光束的传播路径上依次至少包括有第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜的进光面形成所述导入面，所述第四透镜的出光面形成所述导出面；所述第一透镜的进光面为凸面，所述第一透镜的出光面为凹面；所述第二透镜的进光面为凸面，所述第二透镜的出光面为凹面；所述第三透镜的进光面为凸面，所述第三透镜的出光面为凸面；所述第四透镜的进光面为凹面，所述第四透镜的出光面为凸面。

在一种具体的实施方案中，所述分光界面包含有分光膜，所述分光膜设置于所述第二透光面和/或所述第四透光面，所述分光膜被配置为透射所述第一光束、反射所述第二光束。

在一种具体的实施方案中，所述调光件为透镜；所述调光件的进光面为平面，所述调光件的出光面为凸面；或，所述调光件的进光面为平面，所述调光件的出光面为凹面；或者，所述调光件的进光面和出光面均为平面。

在一种具体的实施方案中，所述第二透镜与所述第三透镜胶合。

第二方面，本发明的实施例还提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，所述内窥镜可见光与近红外光合成成像系统包括：内窥镜，所述内窥镜被配置为采集来自于目标部位的光束，所述光束包含有可见光和近红外光；成像镜头组件，所述成像镜头组件为本申请实施例中提供的任一所述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其中，所述成像镜头组件与所述内窥镜相连接，所述成像镜头组件的所述适配器接收所述内窥镜采集的来自于所述目标部位的光束。

第三方面，本发明的实施例还提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，所述系统包括：内窥镜，所述内窥镜被配置为采集来自于目标部位的光束，所述光束包含有可见光和近红外光；第一成像镜头组件及第二成像镜头组件，所述第一成像镜头组件及第二成像镜头组件分别为本申请实施例中提供的任一所述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其中，所述第一成像镜头组件及所述第二成像镜头组件与所述内窥镜相连接，所述第一成像镜头组件及所述第二成像镜头组件的导光件接收所述内窥镜采集的来自于所述目标部位的光束。

在一种具体的实施方案中，所述内窥镜可见光与近红外光合成成像系统还包括：三维成像模块，用于：对所述第一成像镜头组件中的第一感光元件接收的第一光束成像并得到所述第一成像镜头组件的第一图像，对所述第一成像镜头组件中的第二感光元件接收的第二光束成像并得到所述第一成像镜头组件的第二图像；对所述第二成像镜头组件中的第一感光元件接收的第一光束成像并得到所述第二成像镜头组件的第一图像，对所述第二成像镜头组件中的第二感光元件接收的第二光束成像并得到所述第二成像镜头组件的第二图像；基于所述第一成像镜头组件的所述第一图像和所述第二成像镜头组件的所述第一图像，生成第一三维图像，基于所述第一成像镜头组件的所述第二图像和所述第二成像镜头组件的所述第二图像，生成第二三维图像。

第四方面，本发明的实施例还提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像方法，所述内窥镜可见光与近红外光合成成像方法包括：利用内窥镜成像系统的内窥镜采集来自于目标部位的光束，所述内窥镜成像系统为本申请实施例中提供的任一所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像系统；所述光束包含有可见光和近红外光；调节所述内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，得到满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像；将所述第一图像和所述第二图像相叠加；调节满足清晰度要求的所述第一图像和/或所述第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致，得到第三图像。

在一种具体的实施方案中，所述调节所述内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，得到满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像，包括：调节所述第一感光元件与所述适配器之间的距离，得到满足清晰度要求的第一图像；调节所述调光件以对所述第二光束的光程进行调节，得到满足清晰度要求的第二图像；或者，调节所述第二感光元件与所述适配器之间的距离，得到满足清晰度要求的第二图像；调节所述调光件以对所述第一光束的光程进行调节，得到满足清晰度要求的第一图像。

在一种具体的实施方案中，所述调节满足清晰度要求的所述第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致，包括：调节设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上的所述调光件，对透过所述调光件的第二光束的光斑大小进行调节，以调节满足清晰度要求的所述第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致；或者，将满足清晰度要求的所述第二图像的数据输入图像调节模块，通过所述图像调节模块调节满足清晰度要求的所述第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致。

在一种具体的实施方案中，所述调节满足清晰度要求的所述第一图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致，包括：调节设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上的所述调光件，对透过所述调光件的第一光束的光斑大小进行调节，以调节满足清晰度要求的所述第一图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致；或者，将满足清晰度要求的所述第一图像的数据输入图像调节模块，通过所述图像调节模块调节满足清晰度要求的所述第一图像的尺寸，使满足清晰度要求的所述第一图像和所述第二图像的尺寸相一致。

在一种具体的实施方案中，所述将所述第一图像和所述第二图像相叠加，包括：叠加所述第一图像和所述第二图像，其中，所述第一图像在所述第二图像之下；调节所述第二图像的透明度，以能够同时观察到所述第一图像和所述第二图像。

本发明的实施例提供的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件、系统及方法，包括适配器、分光棱镜、调光件、以及感光元件；其中适配器设有导入面和导出面，适配器被配置为将导入面进入的光束折射后，从导出面射出，光束包含有可见光和近红外光；分光棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，第一棱镜包括第一透光面、第二透光面和第三透光面，第二棱镜包括第四透光面和第五透光面，第二透光面与第四透光面相贴合并形成分光界面；分光棱镜被配置为将导出面射出的光束，从第一透光面进入并经分光界面分为第一光束和第二光束，第一光束从第五透光面射出，第二光束从第三透光面射出，其中，第一光束为可见光，第二光束为近红外光；调光件设置于第一光束从第五透光面射出后的传播路径上，以对透过调光件的第一光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件的第一光束的光程进行调节；或者，调光件设置于第二光束从第三透光面射出后的传播路径上，以对透过调光件的第二光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件的第二光束的光程进行调节；感光元件包括第一感光元件和第二感光元件，第一感光元件接收第一光束以成第一图像，第二感光元件接收第二光束以成第二图像；且第一感光元件与适配器之间在沿着第一光束的传播路径上的距离可调，或者，第二感光元件与适配器之间在沿着第二光束的传播路径上的距离可调。通过调节第一感光元件或第二感光元件与适配器之间的距离（即成像焦距的调节），可对第一光束或第二光束清晰成像，即可获得满足清晰度要求的第一图像或第二图像；通过调节调光件，可使分光棱镜第五透光面射出的第一光束、或第三透光面射出的第二光束按照预设大小成像，即可使得第一图像与第二图像的大小一致；还可通过调光件来调节分光棱镜第五透光面射出的第一光束、第三透光面射出的第二光束的光程差（即对第一光束与第二光束的光程差进行补偿），以同步第一光束和第二光束的成像，并获得满足清晰度要求的第一图像和第二图像，从而提高内窥镜的成像质量，此外，该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件的光路紧凑，可减小内窥镜的结构体积，提升使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件示意图；

图2为本申请实施例提供的一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统示意图；

图3为本发明的实施例提供的一种内窥镜可见光与近红外光合成成像方法流程示意图。

主要附图标记说明：

1-内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件；100-内窥镜；10-适配器；101-第一透镜；102-第二透镜；103-第三透镜；104-第四透镜；1001-导入面；1002-导出面；20-分光棱镜；201-第一棱镜；202-第二棱镜；2011-第一透光面；2012-第二透光面；2013-第三透光面；2021-第四透光面；2022-第五透光面；30-调光件；40-感光元件；401-第一感光元件；402-第二感光元件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

由于荧光和可见光的光谱不同，在成像光路中会产生光程差，并且成像大小也可能不相同，从而影响成像质量，为解决上述问题，第一方面，如图1所示，本发明的实施例提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1，该组件包括：适配器10、分光棱镜20、调光件30、以及感光元件40。

适配器10设有导入面1001和导出面1002，适配器10被配置为将导入面1001进入的光束折射后，从导出面1002射出，光束包含有可见光和近红外光。适配器10作为光学接口，用于与其它光学部件相连接，适配器10可以为一体化的结构，导入面1001和导出面1002分别形成于该一体化的适配器10，适配器10也可以由多个光学器件组成而成，光束从某一光学器件进入，并由另一光学器件射出，且适配器10对光束的传导路径可以为直线，也可以为任意曲线状，使得光束从适配器10的导入面1001射入后，经传导路径后，由导出面1002被导出。该适配器10可与任何模式的内窥镜例如腹腔镜、鼻窦镜、耳镜、关节镜等匹配，并能够相连接。

分光棱镜20可基于光的折射原理，对不同波长的光在介质中传播时的折射角差异来进行分光，也可结合光的折射原理和光的反射原理，不同波长的光在射向特定材料时，低于波长阈值的光可透射过该特定材料，超出波长阈值的光可被该特定材料反射的特性来进行分光。本实施例中，分光棱镜20包括第一棱镜201和第二棱镜202，其中，第一棱镜201包括有第一透光面2011、第二透光面2012和第三透光面2013，第二棱镜202包括有第四透光面2021和第五透光面2022，第二透光面2012与第四透光面2021相贴合并形成分光界面，分光棱镜20被配置为将导出面1002射出的光束，从第一透光面2011进入并经分光界面分为第一光束和第二光束，第一光束从第五透光面2022射出，第二光束从第三透光面2013射出，其中，第一光束为可见光，第二光束为近红外光，例如，第一光束的波长范围可以为380-780nm，第二光束的波长范围可以为810-850nm，第二光束的波长范围也可以为920-1200nm。该分光棱镜20可对入射光束根据波长进行分光，得到第一光束和第二光束，进而可对第一光束和第二光束分别成像或复合成像，该结构便于根据使用需求对第一光束或第二光束的传播路径上进一步布置光学器件，提高内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1的集成度和模块化。

调光件30设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，以对透过调光件30的第一光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件30的第一光束的光程进行调节，或者，调光件30设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，以对透过调光件30的第二光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件30的第二光束的光程进行调节。该调光件30同样可基于光的折射原理，对透过调光件30的光束的传播方向按着预设方式进行调整，从而调节光斑大小，使得经过调光件30的光束满足成像大小需求；或该调光件30可根据不同波长的光在介质中传播速度不同的性质，通过配置相应厚度的调光件30，以使第一光束或第二光束经过调光件30后，能够实现同步成像，从而补偿第一光束和第二光束的光程差，或各组件的加工误差、装调误差、以及在采用多个内窥镜时各个内窥镜之间产生的光程差。

感光元件40包括第一感光元件401和第二感光元件402，第一感光元件401接收第一光束以成第一图像，第二感光元件402接收第二光束以成第二图像，且第一感光元件401与适配器10之间在沿着第一光束的传播路径上的距离可调（即第一图像的成像焦距可调），或者，第二感光元件402与适配器10之间在沿着第二光束的传播路径上的距离可调（即第二图像的成像焦距可调）。其中，感光元件40（Image sensor）利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号，以用于进一步成像，感光元件40可具体采用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合)或CMOS（Complementary Metal-OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）等。通过第一感光元件401和第二感光元件402，可分别对第一光束的可见光进行成像，对第二光束的近红外光进行成像，以分别进行观察，也可进一步对二者成像根据相应算法进行复合成像。进一步地，第一感光元件401与适配器之间在沿着光束的传播路径上的距离可调，可通过调焦对第一光束清晰成像，同样的，第二感光元件402与适配器之间在沿着光束的传播路径上的距离可调，可通过调焦对第二光束清晰成像，从而提高内窥镜的成像质量。

本发明的实施例提供的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1，包括适配器10、分光棱镜20、调光件30、以及感光元件40；其中适配器10设有导入面1001和导出面1002，适配器10被配置为将导入面1001进入的光束折射后，从导出面1002射出，光束包含有可见光和近红外光；分光棱镜20包括第一棱镜201和第二棱镜202，第一棱镜201包括第一透光面2011、第二透光面2012和第三透光面2013，第二棱镜202包括第四透光面2021和第五透光面2022，第二透光面2012与第四透光面2021相贴合并形成分光界面；分光棱镜20被配置为将导出面1002射出的光束，从第一透光面2011进入并经分光界面分为第一光束和第二光束，第一光束从第五透光面2022射出，第二光束从第三透光面2013射出，其中，第一光束为可见光，第二光束为近红外光；调光件30设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，以对透过调光件30的第一光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件30的第一光束的光程进行调节；或者，或调光件30设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，以对透过调光件30的第二光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件30的第二光束的光程进行调节；感光元件40包括第一感光元件401和第二感光元件402，第一感光元件401接收第一光束以成第一图像，第二感光元件402接收第二光束以成第二图像，且第一感光元件401与适配器10之间在沿着第一光束的传播路径上的距离可调，或者，第二感光元件402与适配器10之间在沿着第二光束的传播路径上的距离可调。这样，内窥镜100采集的光束在通过该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1后，通过调节第一感光元件401或第一感光元件402与适配器10之间的距离（即成像焦距的调节），可对第一光束或第二光束清晰成像，即可获得满足清晰度要求的第一图像或第二图像；通过调节调光件30，可使分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、或第三透光面2013射出的第二光束按照预设大小成像，即可使得第一图像与第二图像的大小一致；还可通过调光件30来调节分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、第三透光面2013射出的第二光束的光程差（即对第一光束与第二光束的光程差进行补偿），以同步第一光束和第二光束的成像，并获得满足清晰度要求的第一图像和第二图像，从而提高内窥镜的成像质量，此外，该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1的光路紧凑，可减小内窥镜的结构体积，提升使用体验。

在一些实施例中，可通过调节感光元件40（如调节感光元件401和/或感光元件402），对第一光束和第二光束清晰成像，获得满足清晰度要求的第一图像和第二图像。在这种情况下，可通过调光件30来调节分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、第三透光面2013射出的第二光束的光程差（即对第一光束与第二光束的光程差进行补偿），以同步第一光束和第二光束的成像，这样在同一时刻观察到的第一图像和第二图像为同一目标部位的图像。

在另一些实施例中，可通过调节感光元件40（如调节感光元件401或感光元件402），对第一光束或第二光束清晰成像，获得满足清晰度要求的第一图像或第二图像。在这种情况下，可先获得了一个清晰图像（如清晰的第一图像），然后可通过调光件30来调节分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、第三透光面2013射出的第二光束的光程差，以同步第一光束和第二光束的成像，并可获得满足清晰度要求的另一图像（如第二图像），这样也可在同一时刻观察到的同一目标部位的清晰的第一图像和第二图像。

由于从分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、第三透光面2013射出的第二光束的波长不同，因此二者的成像大小也不相同，为了使得第一光束和第二光束的成像大小一致，可选的，在本发明的一个实施例中，调光件30设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，且调光件30被配置为会聚第二光束，以得到预设大小的第二图像；或，调光件30设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，且调光件30被配置为发散第一光束，以得到预设大小的第一图像。

可选的，在本发明的一个实施例中，调光件30为透镜；调光件30的进光面为平面，调光件30的出光面为凸面；或，调光件30的进光面为平面，调光件30的出光面为凹面；或者，调光件30的进光面和出光面均为平面。例如，若第二光束的波长大于第一光束，可将凸透镜作为调光件30设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，从而会聚第二光束，使得第二光束的成像变小，与第一光束的成像大小保持一致；或者，也可将凹透镜作为调光件30设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，从而发散第一光束，使得第一光束的成像变大，与第二光束的成像大小保持一致；此外，由于不同波长的光在介质中传播时，因折射率不同，使得光传播的几何路径也不相同，从而产生光程差，影响成像的同步性，因此，也可采用进光面和出光面均为平面的调光件30，通过设置相应厚度的调光件30，来调节第一光束和第二光束的光程差，从而同步第一光束和第二光束的成像，进一步提高调光件30对光程差的可调节能力。本实施例中，调光件30的焦距与进光面的有效口径的比值优选范围为(2.78，2.36)，调光件30的折射率优选大于1.7。

由于不同波长的光在介质中传播时，因折射率不同，使得光传播的几何路径也不相同，从而产生光程差，影响成像的同步性，为了提高该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1对光程差的可调节性，可选的，在本发明的一个实施例中，调光件30和分光棱镜20在沿着第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上的距离可调；或调光件30和分光棱镜20在沿着第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上的距离可调。例如，本实施例中调光件30与分光棱镜20在沿着光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，设置有±1mm的可调距离，用于补偿各组件加工误差、装调误差、以及采用多个内窥镜时各个内窥镜之间产生的光程差，这样，可对经内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1后得到的第一光束和第二光束同步成像，从而提高内窥镜的成像质量。

为了提供更多的调节方法，可选的，在本发明的一个实施例中，调光件30包括第一调光件和第二调光件；第一调光件设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，以对透过第一调光件的第一光束的光程进行调节；第二调光件设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，以对透过第二调光件的第二光束的光斑大小进行调节；或者，第一调光件设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，以对透过第一调光件的第一光束的光斑大小进行调节；第二调光件设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，以对透过第二调光件的第二光束的光程进行调节。这样，可分别对第一光束、第二光束进行光斑大小调节或光程调节，以提高该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件的调节灵敏度和快捷性，避免在同一部件上集成所有调节功能而提升加工成本、加工难度、或调节使用的难度。

为了改善适配器10的光焦度、视场、边缘像差、色差、色散系数等光学性能，可选的，在本发明的一个实施例中，适配器10沿光束的传播路径上依次至少包括有第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103以及第四透镜104，第一透镜101的进光面形成导入面1001，第四透镜104的出光面形成导出面1002。通过多个透镜的光学性能搭配，可在适配器10的导出面1002获取满足使用需求的射出光束。

可选的，在本发明的一个实施例中，第一透镜101的进光面为凸面，第一透镜101的出光面为凹面；第二透镜102的进光面为凸面，第二透镜102的出光面为凹面；第三透镜103的进光面为凸面，第三透镜103的出光面为凸面；第四透镜104的进光面为凹面，第四透镜104的出光面为凸面。其中，第一透镜101的焦距与进光面的有效口径的比值优选范围为(-3.60，-2.75)，第一透镜101的折射率优选大于1.6；第二透镜102的焦距与进光面的有效口径的比值优选范围为(3.95，2.850)，第二透镜102的折射率优选大于1.7；第三透镜103的焦距与进光面的有效口径的比值优选范围为(2.96，2.56)，第三透镜103的折射率优选大于1.6；第四透镜104的焦距与进光面的有效口径的比值优选范围为(2.93，2.58)，第四透镜104的折射率优选大于1.7。本实施例中，集成了第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103以及第四透镜104的适配器10的整体光焦度为正。

可选的，在本发明的一个实施例中，第二透镜102与第三透镜103胶合。两枚正负光焦度的第二透镜102与第三透镜103相胶合，可基于镜片材料折射率与阿贝数的搭配，大幅减小由于系统视场增大而引起的边缘像差（彗差、倍率色差、像散与场曲等）的增大，从而满足消费级镜头注重色差还原，成像焦点实，无扫尾的要求，并改善边缘虚化模糊现象。

在本发明的一个实施例中，分光界面包含有分光膜，所述分光膜设置于所述第二透光面2012和/或所述第四透光面2021，分光膜被配置为透射第一光束、反射第二光束。

如前所述，本实施例的分光棱镜20基于光的折射原理和光的反射原理，根据不同波长的光在射向特定材料时，低于波长阈值的光可透射过该特定材料，超出波长阈值的光可被该特定材料反射的特性来进行分光。具体地，第一棱镜201的第一透光面2011可与第二透光面2012呈45度角，第二透镜102的第四透光面2021可与第五透光面2022呈45度角，且第二透光面2012与第四透光面2021相贴合，第二透光面2012和/或第四透光面2021设有分光膜，该分光膜透射低于波长阈值的光例如作为可见光的第一光束，该分光膜反射超过波长阈值的光例如作为近红外光的第二光束，从而将第一光束由第二棱镜202的第五透光面2022射出，将第二光束由第一棱镜201的第三透光面2013射出，实现分光功能。

第二方面，如图2所示，本发明的实施例还提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，能够提高内窥镜的成像质量。

本申请实施例提供的内窥镜可见光与近红外光合成成像系统可以包括：内窥镜100，内窥镜100被配置为采集来自于目标部位的光束，光束包含有可见光和近红外光；成像镜头组件1，成像镜头组件1为本申请前述实施例中提供的任一内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1，其中，成像镜头组件1与内窥镜100相连接，成像镜头组件1的适配器10接收内窥镜100采集的来自于目标部位的光束。

内窥镜100可以为各种类型的内窥镜例如腹腔镜、鼻窦镜、耳镜、关节镜等，利用该内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，可对第一感光元件401接收的第一光束成像并得到第一图像，对第二感光元件402接收的第二光束成像并得到第二图像，以满足医学观察需求。本实施例内窥镜可见光与近红外光合成成像系统中，第一图像和第二图像的成像原理或过程，以及所具有相应效果，可参看前述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件实施例的相关描述，在此不再赘述。

第三方面，本发明的实施例还提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，便于实现三维成像，提高内窥镜的成像质量。

参看图2，本申请实施例提供的内窥镜可见光与近红外光合成成像系统可以包括：内窥镜100，内窥镜100被配置为采集来自于目标部位的光束，光束包含有可见光和近红外光；第一成像镜头组件及第二成像镜头组件（图2中仅示出了第一成像镜头组件，在图2的基础上，如增加与第一成像镜头组件并列的第二成像镜头组件，则可得到本实施例的示意图），第一成像镜头组件及第二成像镜头组件分别为本申请实施例中提供的任一内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1，其中，第一成像镜头组件及第二成像镜头组件与内窥镜100相连接，第一成像镜头组件及第二成像镜头组件的导光件10接收内窥镜100采集的来自于目标部位的光束。

本实施例内窥镜可见光与近红外光合成成像系统中，第一图像和第二图像的成像原理或过程，以及所具有相应效果，可参看前述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件实施例的相关描述。

在本发明的一个实施例中，内窥镜可见光与近红外光合成成像系统还包括三维成像模块，用于：对第一成像镜头组件中的第一感光元件401接收的第一光束成像并得到第一成像镜头组件的第一图像，对第一成像镜头组件中的第二感光元件402接收的第二光束成像并得到第一成像镜头组件的第二图像；对第二成像镜头组件中的第一感光元件401接收的第一光束成像并得到第二成像镜头组件的第一图像，对第二成像镜头组件中的第二感光元件402接收的第二光束成像并得到第二成像镜头组件的第二图像；基于第一成像镜头组件的第一图像和第二成像镜头组件的第一图像，生成第一三维图像，基于第一成像镜头组件的第二图像和第二成像镜头组件的第二图像，生成第二三维图像。

本实施例中，可通过内窥镜100与两个并列的成像镜头组件1相连接形成本实施例的内窥镜可见光与近红外光合成成像系统。通过成像算法进行计算分析，基于第一成像镜头组件的第一图像和第二成像镜头组件的第一图像，生成目标部位的第一三维图像，基于第一成像镜头组件的第二图像和第二成像镜头组件的第二图像，生成目标部位的第二三维图像。

在其它实施例中，内窥镜可见光与近红外光合成成像系统也可以包括两组以上内窥镜100、以及分别与每一内窥镜100相连接的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1，成像装置对两组以上内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1所透射的光束进行信号处理，通过成像算法进行计算分析，确定目标部位的三维坐标，实现三维成像。

本发明的实施例提供的内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，包括适配器10、分光棱镜20、调光件30、以及感光元件40；其中适配器10设有导入面1001和导出面1002，适配器10被配置为将导入面1001进入的光束折射后，从导出面1002射出，光束包含有可见光和近红外光；分光棱镜20包括第一棱镜201和第二棱镜202，第一棱镜201包括第一透光面2011、第二透光面2012和第三透光面2013，第二棱镜202包括第四透光面2021和第五透光面2022，第二透光面2012与第四透光面2021相贴合并形成分光界面；分光棱镜20被配置为将导出面1002射出的光束，从第一透光面2011进入并经分光界面分为第一光束和第二光束，第一光束从第五透光面2022射出，第二光束从第三透光面2013射出，其中，第一光束为可见光，第二光束为近红外光；调光件30设置于第一光束从第五透光面2022射出后的传播路径上，以对透过调光件30的第一光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件30的第一光束的光程进行调节；或者，或调光件30设置于第二光束从第三透光面2013射出后的传播路径上，以对透过调光件30的第二光束的光斑大小进行调节，和/或对透过调光件30的第二光束的光程进行调节；感光元件40包括第一感光元件401和第二感光元件402，第一感光元件401接收第一光束以成第一图像，第二感光元件402接收第二光束以成第二图像，且第一感光元件401与适配器10之间在沿着第一光束的传播路径上的距离可调，或者，第二感光元件402与适配器10之间在沿着第二光束的传播路径上的距离可调。这样，内窥镜100采集的光束在通过该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1后，通过调节感光元件40与适配器10之间的距离，可对第一光束和/或第二光束清晰成像，通过调节调光件30，可使分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、第三透光面2013射出的第二光束按照预设大小成像，还可通过调光件30来调节分光棱镜20第五透光面2022射出的第一光束、第三透光面2013射出的第二光束的光程差，以同步第一光束和第二光束的成像，从而提高内窥镜的成像质量，此外，该内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件1的光路紧凑，可减小内窥镜的结构体积，提升使用体验。

第四方面，本发明的实施例还提供一种内窥镜可见光与近红外光合成成像方法，参看图3，内窥镜可见光与近红外光合成成像方法包括步骤：

S40、利用内窥镜成像系统的内窥镜采集来自于目标部位的光束；

本实施例的内窥镜成像系统为本申请前述实施例中提供的任一内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，所述光束包含有可见光和近红外光。

S42、调节内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，得到满足清晰度要求的第一图像和第二图像；

S44、将第一图像和第二图像相叠加；

S46、调节满足清晰度要求的第一图像和/或第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致，得到第三图像。

由于本实施例的内窥镜成像系统为本申请前述实施例中提供的任一内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，因此第一图像和第二图像的成像原理或过程，以及所具有相应效果，可参看前述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件实施例的相关描述。

应当理解的是。在步骤S40之前，所述方法还可包括在目标部位注入荧光试剂，以及对目标部位进行光照射的步骤。

可选的，在本发明的一个实施例中，调节内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，得到满足清晰度要求的第一图像和第二图像（步骤S42），可包括：调节第一感光元件401与适配器10之间的距离，得到满足清晰度要求的第一图像；调节调光件30以对第二光束的光程进行调节，得到满足清晰度要求的第二图像。

可选的，在本发明的另一个实施例中，调节内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，得到满足清晰度要求的第一图像和第二图像（步骤S42），可包括：调节第二感光元件402与适配器10之间的距离，得到满足清晰度要求的第二图像；调节调光件30以对第一光束的光程进行调节，得到满足清晰度要求的第一图像。

该方法可分别通过不同调节方式来得到满足清晰度要求的第一图像和第二图像，从而可对内窥镜可见光与近红外光合成成像系统配置不同的调节模式或部件结构。

可选的，在本发明的一个实施例中，步骤S46中，调节满足清晰度要求的第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致，包括：调节设置于第二光束从第三透光面射出后的传播路径上的调光件30，对透过调光件30的第二光束的光斑大小进行调节，以调节满足清晰度要求的第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致。

可选的，在本发明的一个实施例中，步骤S46中，调节满足清晰度要求的第一图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致，包括：调节设置于第一光束从第五透光面射出后的传播路径上的调光件30，对透过调光件30的第一光束的光斑大小进行调节，以调节满足清晰度要求的第一图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致。

在本发明的另一个实施例中，也可通过软件的方式调节图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致。具体地，可将满足清晰度要求的第二图像的数据输入图像调节模块，通过图像调节模块调节满足清晰度要求的第二图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致；或者，将满足清晰度要求的第一图像的数据输入图像调节模块，通过图像调节模块调节满足清晰度要求的第一图像的尺寸，使满足清晰度要求的第一图像和第二图像的尺寸相一致。

通过上述方法，可根据内窥镜可见光与近红外光合成成像系统的设备调节，来获取尺寸幅度相同的第一图像和第二图像，也可通过图像调节模块的软件算法，来实现第一图像和第二图像的尺寸相一致，从而提高内窥镜可见光与近红外光合成成像系统的功能性和灵活性，这样，在内窥镜可见光与近红外光合成成像系统的硬件例如调光件30发生故障的紧急情况下，仍可通过图像调节模块确保系统的正常使用。得到清晰的第一图像和第二图像的成像原理或过程，以及所具有相应效果，可参看前述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件实施例的相关描述。

可选的，在本发明的一个实施例中，将第一图像和第二图像相叠加（步骤S44），包括：叠加第一图像和第二图像，其中，第一图像在第二图像之下；调节第二图像的透明度，以能够同时观察到第一图像和第二图像。

本实施例中，感光元件40采用第一感光元件401和第二感光元件402，其中第一感光元件401接收可见光，第二感光元件402接收近红外光，可通过滤色片将不需要的光滤掉后，生成两组成像数据，一组是可见光数据，一组是近红外光数据，根据该两组数据，可分别生成两路视频图像如第一图像和第二图像。可将该两路视频图像以图层的形式叠加在一起，其中第一图像在下，第二图像在上。可通过对第二图像的图层进行调节，以调整第二图像的大小和透明度，具体操作时，将第一图像和第二图像两个图层叠加后，调节第二图像的透明度，以能够同时看到第一图像和第二图像的画面。

根据对目标部位的标定，可进一步调节调光件30对第二光束的传播方向和光程进行调节，以调整第二图像的大小或成像时间，使第二图像和第一图像的大小完全重叠，从而得到复合的第三图像，实现第二图像和第一图像的像素级的融合；对内窥镜可见光与近红外光合成成像系统固定参数后，可通过第三图像对目标部位进行观察，以满足不同的医学观测需求。

需要指出的是，第一图像和第二图像可以单独显示，也可以对第一图像和第二图像进行重叠得到第三图像，从而显示复合的第三图像，根据观测需求，配置对应的参数并进行相应调整，这样就可以有三种显示模式，基于第一图像的可见光成像模式，基于第二图像的近红外光成像模式，以及基于第一图像和第二图像的混合成像模式，在混合成像模式下，根据相应的调整参数，可将第一图像和第二图像完全重叠从而得到清晰的第三图像。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，包括：

适配器，所述适配器设有导入面和导出面，所述适配器被配置为将所述导入面进入的光束折射后，从所述导出面射出，所述光束包含有可见光和近红外光；

分光棱镜，所述分光棱镜包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜包括第一透光面、第二透光面和第三透光面，所述第二棱镜包括第四透光面和第五透光面，所述第二透光面与所述第四透光面相贴合并形成分光界面；所述分光棱镜被配置为将所述导出面射出的所述光束，从所述第一透光面进入并经所述分光界面分为第一光束和第二光束，所述第一光束从所述第五透光面射出，所述第二光束从所述第三透光面射出，其中，所述第一光束为可见光，所述第二光束为近红外光；

调光件，所述调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，以对透过所述调光件的所述第一光束的光斑大小进行调节，和/或对透过所述调光件的所述第一光束的光程进行调节；或者，所述调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，以对透过所述调光件的所述第二光束的光斑大小进行调节，和/或对透过所述调光件的所述第二光束的光程进行调节；

感光元件，所述感光元件包括第一感光元件和第二感光元件，所述第一感光元件接收所述第一光束以成第一图像，所述第二感光元件接收所述第二光束以成第二图像；且所述第一感光元件与所述适配器之间在沿着所述第一光束的传播路径上的距离可调，或者，所述第二感光元件与所述适配器之间在沿着所述第二光束的传播路径上的距离可调。

2.如权利要求1所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，所述调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，且所述调光件被配置为会聚所述第二光束，以得到预设大小的第二图像；

或者，

所述调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，且所述调光件被配置为发散所述第一光束，以得到预设大小的第一图像。

3.如权利要求1所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，所述调光件和所述分光棱镜在沿着所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上的距离可调；或所述调光件和所述分光棱镜在沿着所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上的距离可调。

4.如权利要求1所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，所述调光件包括第一调光件和第二调光件；

所述第一调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第一调光件的所述第一光束的光程进行调节；所述第二调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第二调光件的所述第二光束的光斑大小进行调节；

或者，

所述第一调光件设置于所述第一光束从所述第五透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第一调光件的所述第一光束的光斑大小进行调节；所述第二调光件设置于所述第二光束从所述第三透光面射出后的传播路径上，以对透过所述第二调光件的所述第二光束的光程进行调节。

5.如权利要求1所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，所述适配器沿所述光束的传播路径上依次至少包括有第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜的进光面形成所述导入面，所述第四透镜的出光面形成所述导出面；

所述第一透镜的进光面为凸面，所述第一透镜的出光面为凹面；所述第二透镜的进光面为凸面，所述第二透镜的出光面为凹面；所述第三透镜的进光面为凸面，所述第三透镜的出光面为凸面；所述第四透镜的进光面为凹面，所述第四透镜的出光面为凸面。

6.如权利要求1所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，所述分光界面包含有分光膜，所述分光膜设置于所述第二透光面和/或所述第四透光面，所述分光膜被配置为透射所述第一光束、反射所述第二光束。

7.如权利要求1所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其特征在于，所述调光件为透镜；

所述调光件的进光面为平面，所述调光件的出光面为凸面；

或者，所述调光件的进光面为平面，所述调光件的出光面为凹面；

或者，所述调光件的进光面和出光面均为平面。

8.一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，其特征在于，包括：

内窥镜，所述内窥镜被配置为采集来自于目标部位的光束，所述光束包含有可见光和近红外光；

成像镜头组件，所述成像镜头组件为前述权利要求1-7中任一项所述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其中，所述成像镜头组件与所述内窥镜相连接，所述成像镜头组件的所述适配器接收所述内窥镜采集的来自于所述目标部位的光束。

9.一种内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，其特征在于，包括：

内窥镜，所述内窥镜被配置为采集来自于目标部位的光束，所述光束包含有可见光和近红外光；

第一成像镜头组件及第二成像镜头组件，所述第一成像镜头组件及第二成像镜头组件分别为前述权利要求1-7中任一项所述内窥镜可见光与近红外光合成成像镜头组件，其中，所述第一成像镜头组件及所述第二成像镜头组件与所述内窥镜相连接，所述第一成像镜头组件及所述第二成像镜头组件的导光件接收所述内窥镜采集的来自于所述目标部位的光束。

10.根据权利要求9所述的内窥镜可见光与近红外光合成成像系统，其特征在于，还包括：

三维成像模块，用于：

对所述第一成像镜头组件中的第一感光元件接收的第一光束成像并得到所述第一成像镜头组件的第一图像，对所述第一成像镜头组件中的第二感光元件接收的第二光束成像并得到所述第一成像镜头组件的第二图像；

对所述第二成像镜头组件中的第一感光元件接收的第一光束成像并得到所述第二成像镜头组件的第一图像，对所述第二成像镜头组件中的第二感光元件接收的第二光束成像并得到所述第二成像镜头组件的第二图像；

基于所述第一成像镜头组件的所述第一图像和所述第二成像镜头组件的所述第一图像，生成第一三维图像，基于所述第一成像镜头组件的所述第二图像和所述第二成像镜头组件的所述第二图像，生成第二三维图像。