一种内窥镜的制作方法

1.本说明书涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种内窥镜。


背景技术：

2.内窥镜主要应用在外科手术和常规医疗检查中，其能够利用人体天然孔洞或在人体上开设的小孔伸入人体内，对对象位置进行成像以进行检查或手术操作。在内窥镜的成像过程中，对象的光线经过内窥镜镜头传播后一般直接导向成像元件，再经过处理形成图像。一般内窥镜的镜头与成像元件在同一直线方向上，导致内窥镜结构受限、内部空间利用率不高。因此，希望提供一种具有导光元件的内窥镜，通过导光元件改变内窥镜的内部光路，以使成像元件设置位置适宜，节省内窥镜空间。


技术实现要素：

3.本说明书实施例之一提供一种内窥镜，其包括镜头和成像元件。所述内窥镜还包括：第一导光元件，用于将所述镜头传播的第一光线导向所述成像元件的第一预设区域；第二导光元件，用于将所述镜头传播的第二光线导向所述成像元件的第二预设区域。
4.在一些实施例中，所述第一导光元件与所述第二导光元件平行设置，所述第一导光元件位于所述第二导光元件与所述镜头之间，所述第一导光元件的高度低于所述第二导光元件的高度。
5.在一些实施例中，所述成像元件的成像表面与所述镜头的光轴平行。
6.在一些实施例中，所述第一光线在所述第一预设区域的成像对观测对象的放大倍数与所述第二光线在所述第二预设区域的成像对所述观测对象的放大倍数不同。
7.在一些实施例中，所述镜头包括第一透镜组与第二透镜组，所述第一透镜组用于传播观测对象的第一光线，所述第二透镜组用于传播所述观测对象的第二光线，所述第一透镜组的焦距与所述第二透镜组的焦距不同。
8.在一些实施例中，所述第一导光元件和所述镜头之间的距离为第一距离，所述第二导光元件和所述镜头之间的距离为第二距离，所述第一距离为所述第二距离的一半。
9.在一些实施例中，所述内窥镜还包括滤光片，所述第一光线和/或所述第二光线经过所述滤光片的滤光后具有预设波长范围。
10.在一些实施例中，所述内窥镜还包括处理器，所述处理器用于基于所述第一预设区域接收到的所述第一光线生成第一图像，以及基于所述第二预设区域接收到的所述第二光线生成第二图像。
11.在一些实施例中，所述处理器还用于对所述第一图像与所述第二图像进行复合处理，生成第三图像。
12.在一些实施例中，所述处理器输出的图像包括所述第一图像、所述第二图像、所述第三图像中的一种或多种的任意组合。
附图说明
13.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
14.图1是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的示例性模块示意图；
15.图2是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的示例性内部结构示意图；
16.图3是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的另一示例性内部结构示意图；
17.图4是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的另一示例性内部结构示意图；
18.图5是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的另一示例性内部结构示意图；
19.图6a-图6c是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的输出图像的示意图。
20.附图标记说明：100、内窥镜；110、镜头；112、第一透镜组；114、第二透镜组；120、第一导光元件；130、第二导光元件；140、成像元件；142、第一预设区域；144、第二预设区域；150、滤光片。
具体实施方式
21.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
22.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
23.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
24.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
25.在内窥镜的成像过程中，光源会发射出光线照射观测对象，观测对象的光线通过内窥镜的镜头进入内窥镜，然后传播至成像元件，经过处理后形成图像。通常情况下，成像元件和镜头设置于同一直线方向上，但是这种镜头与成像元件直线设置的结构，会额外增加内窥镜的长度，导致内窥镜结构受限、内部空间利用率不高。
26.本说明书主要描述了一种内窥镜，其主要包括镜头、成像元件及第一导光元件、第二导光元件。其中，镜头传播的第一光线可以经过第一导光元件导向成像元件的第一预设区域，镜头传播的第二光线可以经过第二导光元件导向成像元件的第二预设区域。通过第一导光元件改变第一光线的传播路径、第二导光元件改变第二光线的传播路径，从而使得
镜头与成像元件无需直线设置(例如，镜头可以设置在内窥镜的轴线方向，成像元件可以设置在内窥镜的径向方向)，提升了内窥镜的空间使用率，节省了内窥镜空间。同时，第一光线导向成像元件的第一预设区域、第二光线导向成像元件的第二预设区域，成像元件同时有两块区域接收光线并形成对应图像，既提升了成像元件的成像区域利用率，也可以更清楚地对观测对象的特征进行显示。
27.图1是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的示例性模块示意图。如图1所示，内窥镜100主要包括镜头110、第一导光元件120、第二导光元件130与成像元件140。其中，镜头110设置于内窥镜100的端部，第一导光元件120、第二导光元件130及成像元件140设置于内窥镜100的内部。对象(例如，内窥镜100的观测对象)的光线可以通过镜头110进入内窥镜100并传播。第一导光元件120可以将镜头110传播的第一光线导向成像元件140的第一预设区域，第二导光元件130可以将镜头传播的第二光线导向成像元件140的第二预设区域。成像元件140可以接收第一光线与第二光线并最终形成对应的图像。
28.在一些实施例中，第一光线在第一预设区域的成像对观测对象的放大倍数与第二光线在第二预设区域的成像对观测对象的放大倍数不同，以便于区别显示。例如，第一光线的成像可以是对观测对象整体的成像，放大倍数可以较小；第二光线的成像可以是对观测对象的病灶的成像，放大倍数可以较大，从而突出病灶，对病灶进行局部放大，以便于观察。
29.在一些实施例中，镜头110传播的第一光线经过第一导光元件120后，传播方向发生变化，传播光路产生偏转，最终导向与镜头110非直线设置的成像元件140的第一预设区域，形成第一图像；镜头110传播的第二光线经过第二导光元件130后，传播方向发生变化，传播光路产生偏转，最终导向与镜头110非直线设置的成像元件140的第二预设区域，形成第二图像。
30.图2是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的示例性内部结构示意图；
31.图3是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的另一示例性内部结构示意图；
32.图4是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的另一示例性内部结构示意图；
33.图5是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的另一示例性内部结构示意图。以下结合图2-图5对内窥镜100的内部结构进行说明。
34.请参照图2-图4，在一些实施例中，第一导光元件120及第二导光元件130设置于镜头110与成像元件130之间。第一导光元件120与第二导光元件130主要用于改变镜头110传播的光线的光路。
35.在一些实施例中，第一导光元件120与第二导光元件130可以包括棱镜，可以通过对棱镜的物理参数(例如棱角等)进行设计，使得第一光线与第二光线可以通过棱镜的反射进入预设光路。在另一些实施例中，也可以利用棱镜的折射作用改变第一光线及第二光线的传播光路。
36.在还一些实施例中，第一导光元件120与第二导光元件130还可以包括但不限于其他可以改变光线传播光路的元器件，例如反射镜等。在一些实施例中，第一导光元件120与第二导光元件130所采用的元器件可以相同也可以不同，采用的元器件的相关参数可以相同也可以不同，只要能够使光线进入预设的光路即可，本说明书不对此作过多限制。为了便于描述，以下以第一导光元件120与第二导光元件130包括棱镜的结构进行说明。
37.在一些实施例中，第一导光元件120与第二导光元件130平行设置，以使得原本平
行的第一光线与第二光线在分别经过第一导光元件120与第二导光元件130的偏转后，两者的光路仍然能够保持平行，以便于成像元件140的成像面接收偏转后的第一光线与第二光线。
38.在一些实施例中，第一导光元件120位于第二导光元件130与镜头110之间，且第一导光元件120的高度低于130第二导光元件的高度，第二光线的光路所在高度高于第一导光元件120的高度，以避免第一导光元件120对第二光线的传播造成干扰，使得第二光线可以传播至第二导光元件130。
39.在一些实施例中，导光元件的数量还可以是1个或3个及以上的多个，镜头110可以传播与导光元件对应的光线，成像元件140上设有与导光元件对应数量的预设区域，每个导光元件可以将对应光线传播至成像元件140对应的预设区域。多个导光元件可以平行间隔设置，且导光元件与镜头110的距离越近，该导光元件的高度越低，以避免对其他光线的传播造成干扰。
40.在一些实施例中，内窥镜100还可以包括滤光片150，滤光片150可以对第一光线和/或第二光线进行滤光，以使第一光线和/或第二光线经过滤光片150的滤光后具有预设波长范围，从而对观测对象进行更清楚的观测成像。
41.在一些实施例中，经过滤光片150滤光后的光线可以是不可见光，例如红外线等，此时对应的预设波长范围可以是红外波长，例如760nm-1000nm等。
42.在一些实施例中，滤光后的光线的预设波长范围可以根据内窥镜100所观测的病灶或对象来确定。在一些实施例中，滤光后的第一光线和/或第二光线所形成的图像更加清晰，观测对象的特征更突出。示例性地，如图2所示，第二光线不滤光，第二光线对观测对象整体成像；第一光线滤光，第一光线对观测对象的病灶局部成像，则以第二光线的成像为背景，第一光线的成像更加清洗突出，便于对病灶进行观察。
43.在一些实施例中，如图2所示，滤光片150的数量可以为1个，滤光片150可以设置于镜头110与第一导光元件120之间，且滤光片150的最高点不高于第一导光元件120的最高点。此时滤光片150可以在不对第二光线造成干扰的情况下，对第一光线进行滤光。
44.在一些实施例中，如图3所示，滤光片150的数量可以为1个，滤光片150可以设置于镜头110与第二导光元件130之间，且滤光片150的最低点不低于第一导光元件120的最高点。此时滤光片150可以在不对第一光线造成干扰的情况下，对第二光线进行滤光。
45.在一些实施例中，如图4所示，滤光片150的数量可以为1个，滤光片150可以设置于镜头110与第一导光元件120之间，且滤光片150的最低点不高于第一导光元件120的最低点，滤光片150的最高点不低于第二导光元件130的最高点。此时滤光片150可以同时对第一光线与第二光线进行滤光，且滤光后的第一光线与第二光线具有相同的预设波长范围。
46.在一些实施例中，滤光片150的数量可以为2个。其中一个滤光片150可以设置于镜头110与第一导光元件120之间，且该滤光片150的最高点不高于第一导光元件120的最高点，该滤光片150可以对第一光线进行滤光。另一个滤光片150可以设置于镜头110与第二导光元件130之间，且该滤光片150的最低点不低于第一导光元件120的最高点，该滤光片可以对第二光线进行滤光。经过滤光后第一光线与第二光线分别具有对应的预设波长范围，两者的预设波长范围可以相同也可以不同。
47.成像元件140用于接收第一光线与第二光线以形成对应图像。在一些实施例中，成
像元件140可以包括cmos(即互补金属氧化物半导体，complementary metal oxide semiconductor)。cmos使用范围较广，获取渠道简单。
48.在一些实施例中，成像元件140的成像表面可以与镜头110的光轴平行，即镜头110传播的第一光线与第二光线的光路具有一个90
°
的转角，第一光线经过第一导光元件120前后的传播路径相互垂直，第二光线经过第二导光元件130前后的传播路径相互垂直，从而使得成像元件140可以与镜头110不局限在一条直线上，提升了成像元件140的安装灵活度，节约了内窥镜100的内部空间，提升了内窥镜100的空间利用率。
49.在一些实施例中，成像元件140的成像表面可以设有第一预设区域142与第二预设区域144，第一光线经过第一导光元件120的偏转后照射至第一预设区域142，第二光线经过第二导光元件130的偏转后照射至第二预设区域144。
50.图6a-图6c是根据本说明书一些实施例所示的内窥镜的输出图像的示意图。在一些实施例中，内窥镜100还可以包括处理器，处理器可以用于基于第一预设区域142接收到的第一光线生成第一图像(例如图6b与图6c中的图像a)，以及基于第二预设区域144接收到的第二光线生成第二图像(例如图6b与图6c中的图像b)。在一些实施例中，处理器还可以用于对第一图像(例如图6a中的图像a)与第二图像(例如图6a中的图像b)进行复合处理，生成第三图像，如图6a所示。
51.在一些实施例中，处理器输出的图像可以包括第一图像、第二图像、第三图像中的一种或多种的任意组合。例如，处理器可以单独输出复合后的第三图像，如图6a所示。又例如，处理器可以同时输出第一图像与第二图像，此时第一图像与第二图像可以相同大小(如图6b所示)，也可以不同大小。还例如，处理器可以切换式地单独显示第一图像或第二图像，即处理器单独显示第一图像(或第二图像)，操作人员可以控制处理器切换显示单独的第二图像(或第一图像)，如图6c所示。
52.在一些实施例中，处理器可以是中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)、系统芯片(soc)、微处理器(mcu)等，或其任意组合。在一些实施例中，处理器可以是本地的或远程的。例如，处理器可以通过网络访问存储在内窥镜100中的信息和/或数据。再例如，处理器可以直接与内窥镜100连接，以便访问存储在其中的信息和/或数据。在一些实施例中，处理器可以在云平台上实现。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等，或其任何组合。
53.镜头110可以用于收集并传播观测对象的光线。在一些实施例中，镜头110可以包括一个透镜组，因此镜头110具有预设的焦距。此时第一光线与第二光线具有相同的焦距。在一些实施例中，将第一导光元件120和镜头110之间的距离定义为第一距离，将第二导光元件130和镜头110之间的距离定义为第二距离，第一距离可以视为第一光线从镜头110出发到达第一导光元件120的传播长度，第二距离可以视为第二光线从镜头110出发到达第二导光元件130的传播长度。
54.在一些实施例中，第一距离可以为第二距离的一半。由于经过镜头110的第一光线的焦距与第二光线的焦距相同，因此第一光线的成像(如图6a中的图像a)的倍数为第二光线的成像(如图6a中的图像b)倍数的一半。示例性地，请参照图3，第一光线可以对观测对象整体成像，第二光线可以对观测对象的病灶进行局部成像，第二光线经过滤光片150的滤光。此时可以得到倍数为观测对象的整体成像(即图6a中的图像a)2倍的病灶的局部放大图
像，更便于对病灶进行观察。
55.在一些实施例中，镜头110可以包括第一透镜组112与第二透镜组114，第一透镜组112可以用于传播第一光线，第二透镜组114可以用于传播第二光线。在一些实施例中，第一透镜组112的焦距与第二透镜组114的焦距可以相同也可以不同。在一些实施例中，第一透镜组112与第二透镜组114分别可以包括一个或多个透镜，一个或多个透镜的复合焦距即为对应透镜组的焦距。在一些实施例中，透镜可以包括凸透镜(例如双凸镜、平凸镜、凹凸镜等)和/或凹透镜(例如双凹镜、平凹镜、凸凹镜等)。
56.在一些实施例中，第一透镜组112的焦距可以是第二透镜组114焦距的一半，且第一距离可以为第一透镜组112的焦距，第二距离可以第二透镜组114的焦距。即第一距离为第二距离的一半，第一透镜组112的焦距为第二透镜组114的焦距的一半，此时第一光线的成像(第一图像)与观测对象的大小相同，第二光线的成像(第二图像)与观测对象的大小相同，即第一图像与第二图像的放大倍数一致。
57.在一些实施例中，第一距离与第二距离的数值可以根据镜头110(例如第一透镜组112和/或第二透镜组114)的焦距对应设置。例如，第一距离可以与镜头110(例如第一透镜组112)的焦距相同，此时第一光线的成像与观测对象是相同大小的。又例如，第二距离可以是镜头110(例如第二透镜组114)的焦距的2倍，此时第二光线的成像是观测对象的2倍大小。在另一些实施例中，第一距离的数值与第二距离的数值及两者之间的大小倍数关系可以任意设置，只要能够使得第一光线与第二光线的成像清楚即可，本说明书不对此作过多限制。
58.本说明书所提供的内窥镜所带来的有益效果包括但不限于：(1)通过导光元件改变光线的传播路径，节省内窥镜的内部空间，提升内窥镜的空间利用率；(2)第一导光元件与第二导光元件分别将光线导向成像元件的第一预设区域与第二预设区域，提升成像元件的成像面的利用率；(3)导光元件和镜头之间的距离可以与镜头的焦距具有对应关系，从而生成指定放大倍数的图像，更便于观察；(4)内窥镜的图像具有多种输出方式，更便于观察。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
59.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
60.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
61.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本
说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
62.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
63.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
64.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
65.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。