CN219229809U - 一种电子内窥镜及3d电子内窥镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电子内窥镜及3D电子内窥镜，该电子内窥镜包括：一次性内窥镜本体、和可重复使用的图像处理装置；其中，所述一次性内窥镜本体包括：工作镜体和与所述工作镜体后端连接的操作装置；所述工作镜体包括用于获取工作镜体前端外部图像信息的图像传感器组件；所述图像处理装置用于对所述图像传感器组件获取的图像进行处理。该3D电子内窥镜包括：一次性3D内窥镜本体、和可重复使用的3D图像处理装置。通过图像传感器替代传统光学成像，并采用内窥镜主体和图像处理器分体设计，而其中的内窥镜部分为一次性，极大降低了内窥镜的成本。

Description

一种电子内窥镜及3D电子内窥镜

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种电子内窥镜及3D电子内窥镜。

背景技术

近年来，由于衰老及损伤所导致的关节问题，严重影响人们生活质量，基于关节生理病理特点出现的微创诊断与治疗领域快速发展，但目前用于关节微创治疗的传统关节镜存在一定的缺陷，阻碍了关节微创治疗的发展。目前广泛使用的传统关节镜，由于其为光学镜，对镜片加工要求很高，存在加工昂贵，高清成像成本较高等局限性；且传统脊柱内镜为重复使用，每次使用后需消清洗和消毒灭菌，清洗及消毒灭菌过程中不可避免的对镜片及内部零件易造成损害，影响手术安全。此外，关节微创手术需要全方位观察关节腔内组织情况，传统关节镜只有单一角度，难以全面观察组织。最重要的是，传统关节镜重复使用极易造成关节腔内感染，严重影响患者手术效果，增加术后并发症发生概率。目前，光学内镜基本为进口，价格昂贵，国内高质量镜片生产尚有难度。因此，现有的光学关节镜存在诸多技术缺陷，需要改进。

历经多年发展，脊柱内镜技术已经成为脊柱外科手术体系的重要集群之一。脊柱内镜手术由于其复杂的生理结构以及涉及脊髓操作的重要特点，要求内镜设备提供良好的视觉条件。但现有的内镜设备存在诸多不足。首先，常规脊柱内镜属于二维显示内镜，医生立体视觉缺乏，深度感丢失，手眼协调难度大，导致手术难度增加，神经损伤风险增加；其次，传统脊柱内镜为重复使用，每次使用后需消清洗和消毒灭菌，清洗及消毒灭菌过程中不可避免的对镜片及内部零件易造成损害，影响手术安全；最重要的是，脊髓作为人体中枢神经系统，一旦感染后果不堪设想，传统脊柱内镜重复使用极易造成中枢神经系统感染，严重影响患者手术效果，重者可致生命危险。

因此，现有的二维脊柱内镜存在诸多技术缺陷，需要改进。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种电子内窥镜及3D电子内窥镜，解决反复消毒易感染的问题，且器件成本低。

为解决上述一个或多个技术问题，本申请一方面提供一种电子内窥镜，包括：一次性内窥镜本体、和可重复使用的图像处理装置；

其中，所述一次性内窥镜本体包括：工作镜体和与所述工作镜体后端连接的操作装置；

所述工作镜体包括用于获取工作镜体前端外部图像信息的图像传感器组件；

所述图像处理装置用于对所述图像传感器组件获取的图像进行处理。

在一个优选的实施方式中，所述图像传感器组件包括：对工作镜体外部环境进行成像的成像光学系统、和位于成像光学系统成像面位置的图像传感器。

在一个优选的实施方式中，所述成像光学系统包括物镜透镜组和转向棱镜组，所述转向棱镜组用于使得成像光学系统的光轴转向预定角度。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体的前端端面法线与工作镜体中心轴的具有第一角度夹角。

在一个优选的实施方式中，所述第一角度夹角与所述转向棱镜组对成像光学系统的光轴的转角角度相对应。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体还包括：用于对工作镜体前端外部进行照明的照明装置。

在一个优选的实施方式中，所述照明装置为多个，并设置于图像传感器组件周围。

在一个优选的实施方式中，所述照明装置包括设置于所述工作镜体的前端端面附近的内置光源。

在一个优选的实施方式中，所述照明装置包括将外置光源发出的光线传入工作镜体的前端端面上的导光装置。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体还包括：为所述照明装置和为图像传感器组件供电的供电电路。

在一个优选的实施方式中，所述操作装置为操作手柄装置。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体还包括：进出水通道。

在一个优选的实施方式中，所述进出水通道的进出水内口位于所述工作镜体的前端端面处，所述进出水通道的进出水外口位于所述操作装置的两侧。

在一个优选的实施方式中，所述图像处理装置包括信号转换单元、信号处理单元和图像处理单元。

在一个优选的实施方式中，所述信号转换单元包括：噪声去除电路、自动增益调整电路和模数转换器。

在一个优选的实施方式中，所述信号处理单元包括：执行分色、色彩内插、增益校正、白平衡调整、和伽马校正中至少一种功能的信号处理电路。

在一个优选的实施方式中，所述图像处理单元包括：执行缩放、颜色增强处理和边缘增强处理中至少一种功能的图像处理电路。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型通过一次性内窥镜本体及可重复使用图像处理器的设计，避免现有设备由于反复消毒造成的性能不稳定及容易造成感染的问题，并且有助于降低内窥镜的成本。

本申请另一方面还提供一种3D电子内窥镜，包括：一次性3D内窥镜本体、和可重复使用的3D图像处理装置；

其中，所述一次性3D内窥镜本体包括：工作镜体和与所述工作镜体后端连接的操作装置；

所述工作镜体包括用于获取工作镜体前端外部3D图像信息的3D图像传感器组件；

所述3D图像处理装置用于对所述图像传感器组件获取的3D图像信息进行处理。

在一个优选的实施方式中，所述3D图像传感器组件包括：多个图像传感器组件，每个图像传感器组件用于获取工作镜体前端外部对应视角的3D图像信息。

在一个优选的实施方式中，所述3D图像传感器组件包括：图像传感器组件和深度信息传感器组件，所述图像传感器组件用于获取工作镜体前端外部一个视角的图像信息，所述深度信息传感器组件用于获取工作镜体前端外部对象的距离深度信息。

在一个优选的实施方式中，每个图像传感器包括：对工作镜体外部环境对应视角进行成像的成像光学系统、和位于成像光学系统成像面位置的图像传感器。

在一个优选的实施方式中，所述成像光学系统包括物镜透镜组和转向棱镜组，所述转向棱镜组用于使得成像光学系统的光轴转向预定角度。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体的前端端面法线与工作镜体中心轴的具有第一角度夹角。

在一个优选的实施方式中，所述第一角度夹角与所述转向棱镜组对成像光学系统的光轴的转角角度相对应。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体还包括：用于对工作镜体前端外部进行照明的照明装置。

在一个优选的实施方式中，所述照明装置为多个，并设置于图像传感器组件周围。

在一个优选的实施方式中，所述照明装置包括设置于所述工作镜体的前端端面附近的内置光源。

在一个优选的实施方式中，所述照明装置包括将外置光源发出的光线传入工作镜体的前端端面上的导光装置。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体还包括：为所述照明装置和为图像传感器组件供电的供电电路。

在一个优选的实施方式中，所述操作装置为操作手柄装置。

在一个优选的实施方式中，所述工作镜体还包括：进出水通道。

在一个优选的实施方式中，所述进出水通道的进出水内口位于所述工作镜体的前端端面处，所述进出水通道的进出水外口位于所述操作装置的两侧。

在一个优选的实施方式中，所述3D图像处理装置包括图像处理单元。

在一个优选的实施方式中，所述图像处理单元包括：3D格式图像生成单元和3D显示图像生成单元；

其中所述3D格式图像生成单元用于基于3D图像传感器组件获取的图像信息，生成预定3D格式的图像；

所述3D显示图像生成单元用于将3D格式图像生成单元生成预定3D格式的图像，处理成适合3D显示设备显示的立体图像。

在一个优选的实施方式中，所述3D显示图像生成单元将3D显示设备的设备参数作为算法参数，利用排图算法，对3D格式图像生成单元生成预定3D格式的图像进行处理，得到适合3D显示设备显示的混合立体图像。

在一个优选的实施方式中，所述3D显示设备的设备参数包括：3D显示分光器件的结构尺寸、设置位置、和排布倾斜角中的至少一个参数。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型实施例通过一次性3D内窥镜本体及可重复使用图像处理器的设计，避免现有设备由于反复消毒造成的性能不稳定及容易造成感染的问题，并且有助于降低内窥镜的成本。并且由于采用了3D图像传感器组件获取3D图像，可以使得使用者清晰看到手术中的3D影像，可观察到更多的细节，在手术操作时，能够提高操作安全性，达到更好的手术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电子内窥镜整体结构示意图；

图2是工作镜体前端附近的剖视图；

图3是工作镜体前端形状的示意图；

图4是工作镜体的前端端面的布局示意图；

图5是操作装置的一种内部结构示意图；

图6是电子内窥镜的电子器件部分系统框图；

图7是本实用新型实施例提供的3D电子内窥镜整体结构示意图；

图8-1是工作镜体前端附近的水平剖视图；

图8-2是工作镜体前端附近的垂直剖视图；

图9是工作镜体的前端端面的形状图；

图10是工作镜体的前端端面的布局示意图；

图11是操作装置的一种内部结构示意图；

图12是操作装置的一种外部结构示意图；

图13是3D电子内窥镜的电子器件部分系统框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1示出了本实用新型实施例一提供的电子内窥镜整体结构示意图，如图1所示，该电子内窥镜包括一次性内窥镜本体1和可重复使用的图像处理装置4。在优选的方式中，还可以增加设置用于显示图像处理装置4输出图像的显示器5。

本实施例一通过一次性内窥镜本体及可重复使用图像处理器的设计，避免现有设备由于反复消毒造成的性能不稳定及容易造成感染的问题，并且有助于降低内窥镜的成本。

需要说明的是，本实施例中的内窥镜具体可以为多种类型的内窥镜，例如关节镜。

一次性内窥镜本体1包括工作镜体2和与工作镜体后端连接的操作装置3。操作装置3的形态可以有很多种，例如对于手持使用一次性内窥镜本体1的场景，操作装置3可以采用图1中所示的手柄形态；而对于例如手术机器人操作一次性内窥镜本体1的场景，操作装置3也可以采用方便与机器人手臂可拆卸连接的其他形态。

工作镜体2的直径可以为1-20mm。

在手术中，已为无菌状态一次性内窥镜本体1独立包装在无菌密封包装内，使用时取出。

图2示出了工作镜体2前端附近的剖视图。工作镜体2包括用于获取工作镜体前端外部图像信息的图像传感器组件7。图像传感器组件7获取的图像被图像处理装置4进行处理。由此本实用新型通过图像传感器替代传统光学成像，并采用内窥镜主体和图像处理器分体设计，而其中的内窥镜部分为一次性，极大降低了内窥镜的成本。

图像传感器组件7可以包括对工作镜体外部环境进行成像的成像光学系统、和位于成像光学系统成像面位置的图像传感器10。因此图像传感器10将成像光学系统对工作镜体外部环境的光学成像结果转换成对应的电信号。图像传感器10的类型包括但不限于CMOS传感器。成像光学系统的入光口位于工作镜体2的前端面。图像传感器10的像素数量可以设置为100万以上，孔直径可以设置为1mm以上。成像光学系统的视场角可以设置为120度。

图像传感器组件7还可以包括为图像传感器10进行驱动的驱动电路11。

如图2所示，成像光学系统可以包括物镜透镜组8和转向棱镜组9，转向棱镜组9用于使得成像光学系统的光轴转向预定角度。这样通过转向棱镜组9可以实现手术中不同视野的要求，转向棱镜组9可以使得视野相对工作镜体中心轴不对称。当使用转向棱镜组9时，工作镜体2的前端端面法线与工作镜体中心轴的具有第一角度夹角，例如图3所示的工作镜体2的前端端面法线L1与工作镜体中心轴L2之间具有夹角β。夹角β的大小可以为0度至90度闭区间内的任意值。在实际中，棱镜组9使得成像光学系统的光轴转向的预定角度可以与上述第一角度夹角相对应，例如可以设置为二者相等。此时成像光学系统获得的视野相对前端端面的法线对称。

转向棱镜组9可以位于物镜透镜组8内的其中两个透镜的光路之间。转向棱镜之间。本领域技术人员可以根据实际需要灵活布置物镜透镜组8和转向棱镜组9的相对位置，只要系统像差控制在医疗手术场景允许的范围内即可。

在某些的内窥镜手术中需要提供额外的照明，照亮工作镜体前端外部环境，提升成像质量。为此工作镜体2还可以包括照明装置，用于对工作镜体前端外部进行照明。

参见图4示出的工作镜体2的前端端面的布局示意图，特别的，该前端端面界面形状为圆形，实际中也可以根据需要选择其他截面形状，例如椭圆形或矩形等。图像传感器组件7的入光位置位于该前端端面中心附近处，为了保证更均匀的照明，照明装置6可以设置为多个，且照明装置6的出光位置设置图像传感器组件7的周围，并基本形成环状分布。

照明装置的方案可以包括两类，其一是内置光源方案，如图2所示，照明装置6包括内置光源12和供电电路13。内置光源12设置在工作镜体2的前端端面附近处，内置光源12的出光口位于工作镜体2的前端端面上。供电电路13用于给内置光源12供电。内置光源12可以是例如LED等各种类型光源。

照明装置的第二种方案为外置光源方案，照明装置6包括将外置光源发出的光线传入工作镜体2的前端端面上的导光装置。该方案光源位于工作镜体2外部，由于位于外部，因此外置光源可以重复使用。导光装置可以为光纤等利用全反射实现光传输的各种类型导光装置。导光装置的出光端面可以位于工作镜体2的前端端面上。

图5示出了操作装置3的一种内部结构示意图。操作装置3包括外壳14、输出电缆15、输入电缆16。其中输出电缆15和输入电缆16位于操作装置3的尾部。输入电缆16的接头可以为USB接口。输出电缆15的接口可以为HDMI接口。输出电缆15外接图像处理装置4，以传输采集的图像信息。输入电缆15外接电源，为图像传感器组件7供电。当照明装置采用内置光源方案时，输入电缆15也可以为内置光源12供电。

工作镜体2还可以进一步包括进出水通道。进出水通道的进出水内口位于工作镜体2的前端端面处，进出水通道的进出水外口位于操作装置3的两侧。

下面详细描述图像处理装置的具体实现。

如图6示出的电子内窥镜的电子器件部分系统框图。图像处理装置通过输出电缆接收图像传感器组件输出的图像信息，并经过处理后通过显示器显示。

图像处理装置包括信号转换单元、信号处理单元和图像处理单元。

其中，信号转换单元可以包括：噪声去除电路、自动增益调整(AGC)电路和模数转换器。噪声去除电路例如可以是双采样(CDS)电路。其中噪声去除电路对图像传感器组件输出的图像信号执行噪声去除处理，自动增益调整(AGC)电路对经过噪声去除电路处理的信号进行放大处理。模数转换器用于将自动增益调整(AGC)电路处理后的图像信号转换为数字图像信号。

信号处理单元可以包括：执行分色、色彩内插、增益校正、白平衡调整、和伽马校正中至少一种功能的信号处理电路。

图像处理单元可以包括：执行缩放、颜色增强处理和边缘增强处理中至少一种功能的图像处理电路。

图像处理装置可以进一步包括输出单元，用于将图像处理单元处理后的图像信号转换为符合显示器规格的视频信号，并通过视频信号线输出至显示器。

此外，图像处理装置还可以包括控制单元。控制单元包括CPU、ROM、随机存取存储器(RAM)等，在RAM上选择预先存储在ROM中的控制程序并由CPU执行。控制单元不限于上述配置，并且可以是包括单核CPU、多核CPU、微型计算机。控制单元还可以具有诸如输出与当前时间相关的信息的时钟、测量从提供测量开始指令到提供测量结束指令的经过时间的定时器、以及对数量进行计数的功能。

另外，图像处理装置还可以包括存储单元。存储单元包括可擦除可写入只读存储器或配备有硬盘的记录设备，可存储在图像处理器中生成的数据。其他实例中，存储单元可以是诸如通用USB存储器和SD卡的便携式记录介质，并且可以连接到图像处理装置或移除。

另外，图像处理装置还可以包括操作单元。操作单元包括操作面板之类的输入设备，该操作面板包括设置在图像处理器的外壳上的各种开关和按钮、连接到处理器设备的鼠标和键盘等。操作单元将根据操作员的操作的信号输出到控制单元。

为了对照明装置进行控制，图像处理装置还可以包括光源控制单元。光源控制单元包括在控制单元控制下控制光源和电机的驱动的控制电路，可控制外置光源或内置光源的工作状态。

本实施例一可通过设置图像处理装置，从而实现多种图像格式的输出，提高了设备的普适性。并且通过前段使用光学和图像传感器组件实现图像的摄取，后段使用图像处理装置，结合了传统光学内镜及电子内镜的优点，解决了低成本提供较高光学成像分辨率的问题。

以下说明本实施例一提供的电子内窥镜的一种使用过程。手术开始时，首先取出一次性内窥镜主体，将操作装置(例如手柄)尾端的输出线缆接入图像处理装置及电源接口，再将图像处理装置的视频输出接口(如HDMI或USB插口)通过信号线接入显示器，完成连接，使用镜鞘与穿刺针完成穿刺，然后将一次性内窥镜主体，顺着孔道插入患者手术部位内，开启光源照明。手术过程中，医生结合显示屏上看到的组织表面实时图像开展手术，直至手术结束。

实施例二

图7示出了本实用新型实施例二提供的3D电子内窥镜整体结构示意图，如图1所示，该3D电子内窥镜包括一次性内窥镜本体201和可重复使用的3D图像处理装置204。在优选的方式中，还可以增加设置用于显示3D图像处理装置204输出图像的显示器205。

本实施例二通过一次性3D内窥镜本体及可重复使用图像处理器的设计，避免现有设备由于反复消毒造成的性能不稳定及容易造成感染的问题，并且有助于降低内窥镜的成本。并且由于采用了3D图像传感器组件获取3D图像，可以使得使用者清晰看到手术中的3D影像，可观察到更多的细节，在手术操作时，能够提高操作安全性，达到更好的手术效果。

需要说明的是，本实施例二中的内窥镜具体可以为多种类型的3D内窥镜，例如脊柱镜。

一次性内窥镜3D本体201包括工作镜体202和与工作镜体后端连接的操作装置203。操作装置203的形态可以有很多种，例如对于手持使用一次性3D内窥镜本体201的场景，操作装置203可以采用图7中所示的手柄形态；而对于例如手术机器人操作一次性3D内窥镜本体201的场景，操作装置203也可以采用方便与机器人手臂可拆卸连接的其他形态。

工作镜体202的直径可以为1-20mm。

在手术中，已为无菌状态一次性内窥镜本体201独立包装在无菌密封包装内，使用时取出。

工作镜体202包括用于获取工作镜体前端外部3D图像信息的3D图像传感器组件。图像传感器组件获取的3D图像被图像处理装置204进行处理。由此本实用新型通过图像传感器替代传统光学成像，并采用内窥镜主体和图像处理器分体设计，而其中的内窥镜部分为一次性，极大降低了内窥镜的成本。3D图像传感器组件可以包括多个图像传感器组件，每个图像传感器组件用于获取工作镜体202前端外部对应视角的3D图像信息。

3D图像传感器组件的实现可以有多种架构方案。例如一种架构方案是：3D图像传感器组件包括：图像传感器组件和深度信息传感器组件。图像传感器组件用于获取工作镜体前端外部一个视角的图像信息，深度信息传感器组件用于获取工作镜体前端外部对象的距离深度信息。这里的图像传感器组件可以包括RGB彩色图像传感器。深度信息传感器组件可以包括利用TOF、结构光等技术探测前方对象距离信息的深度信息传感器。

3D图像传感器组件的另一种架构方案是：3D图像传感器组件包括多个图像传感器组件，每个图像传感器组件用于获取工作镜体前端外部对应视角的3D图像信息。相邻图像传感器组件对应的视角之间存在一定视差。

图8-1是工作镜体前端附近的水平剖视图，图8-2是工作镜体前端附近的垂直剖视图。

如图8-1和图8-2所示，该3D图像传感器组件包括图像传感器组件2010和图像传感器组件2011。以图像传感器组件2010为例，该图像传感器组件包括对工作镜体外部环境对应视角进行成像的成像光学系统、和位于成像光学系统成像面位置的图像传感器2016。因此图像传感器2016将成像光学系统对工作镜体外部环境的光学成像结果转换成对应的电信号。图像传感器2016的类型包括但不限于CMOS传感器。成像光学系统的入光口位于工作镜体202的前端面。图像传感器2016的像素数量可以设置为100万以上，孔直径可以设置为1mm以上。成像光学系统的视场角可以设置为120度。

图像传感器组件2010还可以包括为图像传感器2016进行驱动的驱动电路2017。

如图8-1所示，成像光学系统可以包括物镜透镜组2014和转向棱镜组2015，转向棱镜组2015用于使得成像光学系统的光轴转向预定角度。这样通过转向棱镜组2015可以实现手术中不同视野的要求，转向棱镜组2015可以使得视野相对工作镜体中心轴不对称。当使用转向棱镜组2015时，工作镜体202的前端端面法线与工作镜体中心轴的具有第一角度夹角，例如图9所示的工作镜体202的前端端面法线L1与工作镜体中心轴L2之间具有夹角β。夹角β的大小可以为0度至90度闭区间内的任意值。在实际中，转向棱镜组2015使得成像光学系统的光轴转向的预定角度可以与上述第一角度夹角相对应，例如可以设置为二者相等。此时成像光学系统获得的视野相对前端端面的法线对称。

转向棱镜组2015可以位于物镜透镜组2014内的其中两个透镜的光路之间。转向棱镜之间。本领域技术人员可以根据实际需要灵活布置物镜透镜组208和转向棱镜组209的相对位置，只要系统像差控制在医疗手术场景允许的范围内即可。

如图8-2所示，工作镜体202内还设置工作通道209。工作通道209的直径可以为1-15mm。

在某些的内窥镜手术中需要提供额外的照明，照亮工作镜体前端外部环境，提升成像质量。为此工作镜体202还可以包括照明装置，用于对工作镜体前端外部进行照明。

参见图10示出的工作镜体202的前端端面示意图，特别的，该前端端面界面形状为圆形，实际中也可以根据需要选择其他截面形状，例如椭圆形或矩形等。工作通道209的开口位于该前端端面，工作通道209的附近设置3D图像传感器组件206的入光位置，这样保证3D图像传感器组件206的拍摄位置尽量靠近工作通道209朝向的位置。3D图像传感器组件206包括图像传感器组件2010和图像传感器组件2011。为了保证更均匀的照明，照明装置207设置为多个，且照明装置7的环绕图像传感器组件2010和图像传感器组件2011布置。

照明装置的方案可以包括两类，其一是内置光源方案，如图8-1和图8-2所示，照明装置207包括内置光源2012和供电电路2013。内置光源2012设置在工作镜体202的前端端面附近处，内置光源2012的出光口位于工作镜体202的前端端面上。供电电路2013用于给内置光源2012供电。内置光源2012可以是例如LED等各种类型光源。

照明装置的第二种方案为外置光源方案，照明装置207包括将外置光源发出的光线传入工作镜体202的前端端面上的导光装置。该方案光源位于工作镜体202外部，由于位于外部，因此外置光源可以重复使用。导光装置可以为光纤等利用全反射实现光传输的各种类型导光装置。导光装置的出光端面可以位于工作镜体202的前端端面上。

图11示出了操作装置203的一种内部结构示意图。操作装置203包括外壳、输出电缆2019、输入电缆2018。其中输出电缆2019和输入电缆2018位于操作装置203的尾部。输入电缆2018的接头可以为USB接口。输出电缆2019的接口可以为HDMI接口。输出电缆2019外接3D图像处理装置204，以传输采集的图像信息。输入电缆2018外接电源，为3D图像传感器组件206供电。当照明装置采用内置光源方案时，输入电缆2018也可以为内置光源2012供电。

参见图10和图12示出的操作装置外部结构，工作镜体202还可以进一步包括进出水通道208。进出水通,道208的进出水内口位于工作镜体202的前端端面处，进出水通道208的进出水外口位于操作装置203的两侧。

下面详细描述图像处理装置的具体实现。

如图13示出的3D电子内窥镜的电子器件部分系统框图。3D图像处理装置通过输出电缆接收3D图像传感器组件(包括图像传感器组件2010和图像传感器组件2011)输出的3D图像信息，并经过处理后通过显示器显示。

3D图像处理装置包括图像处理单元。

其中，图像处理单元包括3D格式图像生成单元和3D显示图像生成单元。

3D格式图像生成单元用于基于3D图像传感器组件获取的图像信息，生成预定3D格式的图像。例如，当预定的3D格式为左右眼画面拼接格式时，3D格式图像生成单元可以将3D图像传感器组件获取的具有视差的每一帧画面拼接为左右眼格式的立体图像。

3D格式为业界制定的通用标准，但实际的3D显示器采用的显示技术和显示规格各有不同，将预定3D格式的图像直接输出至3D显示器往往无法得到正常的3D影像观看体验。为此需要使用3D显示图像生成单元，将3D格式图像生成单元生成预定3D格式的图像，处理成适合3D显示设备显示的立体图像。这种处理过程例如可以是将3D显示设备的设备参数作为算法参数，利用排图算法，对3D格式图像生成单元生成预定3D格式的图像进行处理，得到适合3D显示设备显示的混合立体图像。3D显示设备的设备参数包括：3D显示分光器件的结构尺寸、设置位置、和排布倾斜角中的至少一个参数。

例如当3D显示设备为柱状透镜式(Lenticular Lens)裸眼3D显示设备时，上述分光器件的结构尺寸可以为每个柱状透镜单元的宽度。设置位置可以为柱状透镜膜第一个柱状透镜单元相对于显示屏基准像素的相对位置，基准像素可以定义为显示屏左上角第一个像素。排布倾斜角可以为每个柱状透镜单元轴线相对屏幕像素列或行方向的夹角。

3D显示图像生成单元的处理算法也可称为交织算法，该名称形象地描述了处理算法对多个具有视差关系的3D图像按列进行交织排图的过程。

交织算法可以为：首先根据外部信号将每幅画面以a为单位分成若干列，然后将左右两个相机的画面交替排列重新组合成一张图；根据信号b调整第一步中组合好的照片中单双列内容，其中b是0或者1，若是0则先排列左画面的第一列，若是1则先排列右画面的第一列。具体左右眼图像拼接时，将来自于两个图像传感器组件的同一时刻的照片实时合并成左右眼格式(左右压缩成8：9，总画面仍然是16：9)发送出去。说明：a是一个实时变化的外部信号，它是1-28之间的一个数字。若干列中的列是指新的以a为单位组成的新列，所以新的列是原始图像中列的a倍。例如，如果这个数字是3，则原来图像传感器获取的画面中的1-3为新列的第一列，4-6为新列的第二列。

在实际中，3D显示图像生成单元和3D格式图像生成单元可以均由FPGA实现，有助于高自由度定制化和后期方便修改迭代算法及算法参数。

3D图像处理装置可以进一步包括输出单元，用于将3D图像处理单元处理后的图像信号转换为符合显示器规格的视频信号，并通过视频信号线输出至显示器。

此外，图像处理装置还可以包括控制单元。控制单元包括CPU、ROM、随机存取存储器(RAM)等，在RAM上选择预先存储在ROM中的控制程序并由CPU执行。控制单元不限于上述配置，并且可以是包括单核CPU、多核CPU、微型计算机。控制单元还可以具有诸如输出与当前时间相关的信息的时钟、测量从提供测量开始指令到提供测量结束指令的经过时间的定时器、以及对数量进行计数的功能。

另外，图像处理装置还可以包括存储单元。存储单元包括可擦除可写入只读存储器或配备有硬盘的记录设备，可存储在图像处理器中生成的数据。其他实例中，存储单元可以是诸如通用USB存储器和SD卡的便携式记录介质，并且可以连接到图像处理装置或移除。

另外，图像处理装置还可以包括操作单元。操作单元包括操作面板之类的输入设备，该操作面板包括设置在图像处理器的外壳上的各种开关和按钮、连接到处理器设备的鼠标和键盘等。操作单元将根据操作员的操作的信号输出到控制单元。

为了对照明装置进行控制，图像处理装置还可以包括光源控制单元。光源控制单元包括在控制单元控制下控制光源和电机的驱动的控制电路，可控制外置光源或内置光源的工作状态。

本实用新型可通过设置图像处理装置，从而实现多种图像格式的输出，提高了设备的普适性。并且通过前段使用光学和图像传感器组件实现图像的摄取，后段使用图像处理装置，结合了传统光学内镜及电子内镜的优点，解决了低成本提供较高光学成像分辨率的问题。

以下以3D电子内窥镜应用于脊柱内镜的场景为例，说明本实施例提供的3D电子内窥镜的一种使用过程。在对脊柱疾病患者进行脊柱手术时，顺着镜鞘孔道将工作镜体插入，在光源的照明下，两个微型图像传感器组件拍摄患者体内的画面，通过驱动电路及输出线缆进入3D图像处理装置的3D格式图像生成单元，生成立体图像信号，然后进入与3D显示设备相适应的3D显示图像生成单元，随后图像信号经过输出单元进入3D显示器，此时，医生通过3D显示器看到实时清晰的脊柱解剖结构空间位置、病变组织形态和手术器械状况等细节，最后即可通过工作镜体的操作孔对患者进行手术操作。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内_。

Claims (10)

1.一种电子内窥镜，其特征在于，包括：一次性内窥镜本体、和可重复使用的图像处理装置；

其中，所述一次性内窥镜本体包括：工作镜体和与所述工作镜体后端连接的操作装置；

所述工作镜体包括用于获取工作镜体前端外部图像信息的图像传感器组件；

所述图像处理装置用于对所述图像传感器组件获取的图像进行处理。

2.根据权利要求1所述的电子内窥镜，其特征在于，所述图像传感器组件包括：对工作镜体外部环境进行成像的成像光学系统和位于成像光学系统成像面位置的图像传感器。

3.根据权利要求1或2所述的电子内窥镜，其特征在于，所述工作镜体的前端端面法线与工作镜体中心轴的具有第一角度夹角。

4.根据权利要求1所述的电子内窥镜，其特征在于，所述工作镜体还包括：用于对工作镜体前端外部进行照明的照明装置。

5.根据权利要求1所述的电子内窥镜，其特征在于，所述工作镜体还包括：进出水通道。

6.一种3D电子内窥镜，其特征在于，包括：一次性3D内窥镜本体、和可重复使用的3D图像处理装置；

其中，所述一次性3D内窥镜本体包括：工作镜体和与所述工作镜体后端连接的操作装置；

所述工作镜体包括用于获取工作镜体前端外部3D图像信息的3D图像传感器组件；

所述3D图像处理装置用于对所述图像传感器组件获取的3D图像信息进行处理。

7.根据权利要求6所述的3D电子内窥镜，其特征在于，所述3D图像传感器组件包括：多个图像传感器组件，每个图像传感器组件用于获取工作镜体前端外部对应视角的3D图像信息。

8.根据权利要求6所述的3D电子内窥镜，其特征在于，所述3D图像传感器组件包括：图像传感器组件和深度信息传感器组件，所述图像传感器组件用于获取工作镜体前端外部一个视角的图像信息，所述深度信息传感器组件用于获取工作镜体前端外部对象的距离深度信息。

9.根据权利要求8所述的3D电子内窥镜，其特征在于，每个图像传感器组件包括：对工作镜体外部环境对应视角进行成像的成像光学系统、和位于成像光学系统成像面位置的图像传感器。

10.根据权利要求6所述的3D电子内窥镜，其特征在于，所述3D图像处理装置包括图像处理单元，所述图像处理单元包括：3D格式图像生成单元和3D显示图像生成单元；

其中所述3D格式图像生成单元用于基于3D图像传感器组件获取的图像信息，生成预定3D格式的图像；

所述3D显示图像生成单元用于将3D格式图像生成单元生成预定3D格式的图像，处理成适合3D显示设备显示的立体图像。

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