一种3D扫描胶囊内窥镜的制作方法

allin2025-02-13  53


本发明涉及一种3d扫描胶囊内窥镜,属于胶囊内窥镜。


背景技术:

1、胶囊内窥镜是医生们初步探查肠胃疾病的良好手段,降低患者痛苦的同时,能大大提高消化道疾病诊断准确率和效率,降低医疗成本和风险。

2、但是胶囊内窥镜使用的弊端是只能看到一个二维平面,没有肠胃高度的信息,医生只能凭借着经验来判断异常区域是否为病灶,存在误判的可能,且诊断准确率不稳定。市面上现有的解决办法是利用超声波手段进行探测,但超声波探测的画面为一圈圈的线条,只能显示出胃肠表面的轮廓线,并不能差异化显示胃肠的z轴高度信息,无法显示小尺寸病灶,不利于医生判断。


技术实现思路

1、本发明提供一种3d扫描胶囊内窥镜,用球形胶囊的外壳配套鱼眼镜头和全息led灯源,形成全景胃肠道模型,可清楚看到凸起病灶的高度信息,提高医生判断的准确率,为医生提供更详细精准的判断依据。

2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:

3、一种3d扫描胶囊内窥镜,包括胶囊壳体,胶囊壳体内设有图像采集装置和主控电路模块,图像采集装置包括全息led灯源、鱼眼镜头和cmos传感器;

4、全息led灯源通过fpc与主控电路模块相连接;cmos传感器分别与鱼眼镜头和主控电路模块连接;

5、全息led灯源包括635nm红光led、532nm绿光led和405nm蓝紫光led;635nm红光led、532nm绿光led和405nm蓝紫光led均布在鱼眼镜头周围;

6、635nm红光led、532nm绿光led和405nm蓝紫光led依次闪烁,利用全息led灯源的相位差产生的投影偏差在cmos上形成不同位置的像,利用hdr扫描算法,整合成具有z轴信息的三维胃肠道扫描图形,发现胃肠道上凸起的息肉和褶皱内的三维信息。

7、作为常识,球形胶囊壳体内设有图像采集装置、主控电路模块、电源管理模块、电池、无线收发模块、天线;图像采集装置,用于采集被检体内的图像数据,并通过主控电路模块将图像数据传输给无线收发模块;无线收发模块包括无线芯片和外围电路;天线与无线收发模块相连接,用于发射无线收发模块接收到的图像数据和接收数据接收仪发出的指令;电源管理模块与主控电路模块相连接;主控电路模块包括主控芯片fpga和外围电路,主控电路模块根据当前运动状态和数据接收仪发出的指令,通过电源管理模块来控制图像采集装置和无线收发模块是否工作。本申请没有特别强调的技术,直接参照现有成熟技术即可。

8、作为一种优选的实现方案,鱼眼镜头的光学系统包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;第一透镜、第二透镜和第三透镜胶合在一起、形成胶合透镜;第一透镜为凸凹透镜,第二透镜为双凸透镜,第三透镜为双凹透镜,第四透镜为凸凹透镜,第五透镜为双凸透镜。

9、上述通过第一、二、三透镜胶合,保证了鱼眼镜头的190°市场角,改善了现有超广角镜头边缘畸变过大的问题,提高边缘成像清晰度,改善了色差明显且无法矫正的难点。第三、四透镜利用对偶式设计,形成高斯光束,来提高镜头的景深,扩大镜头有效观察目标距离,达成竞品一倍的效果。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜结合,降低了镜片厚度和尺寸,提高了镜头的分辨率,达成竞品一倍的效果。

10、上述从物方到像方,第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面,第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面,第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面,第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面,第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面;为了提高成像质量,第一物侧面的曲率半径为4.25±0.02mm,第一像侧面的曲率半径为0.81±0.02mm;第二物侧面的曲率半径为0.81mm±0.02mm,第二像侧面的曲率半径为-8.27±0.02mm;第三物侧面的曲率半径为-8.27±0.02mm,第三像侧面的曲率半径为0.51±0.02mm;第四物侧面的曲率半径为0.49±0.02mm,第四像侧面的曲率半径为10.17±0.02mm;第五物侧面的曲率半径为9.32±0.02mm,第五像侧面的曲率半径为-7.65±0.02mm。

11、上述第一透镜的中心厚度为2.14±0.02mm,第二透镜的中心厚度为0.72±0.02mm,第三透镜的中心厚度为0.24±0.02mm,第四透镜的中心厚度为0.53±0.02mm,第五透镜的中心厚度为0.17±0.02mm。

12、为了进一步提高成像质量,第一透镜和第二透镜之间的中心间隔为0mm,第二透镜和第三透镜之间的中心间隔为0,第三透镜和第四透镜之间的中心间隔为0.97±0.02mm,第四透镜和第五透镜之间的中心间隔为0.21±0.02mm;第四透镜和第五透镜之间设有光阑。

13、上述鱼眼镜头的视场角为190°,中心分辨力为8lp/mm。

14、为了实现双镜头拍摄,全息led灯源和鱼眼镜头的数量均为两套、且二者一一对应,两套鱼眼镜头设在cmos传感器两侧,全息led灯源分布在对应鱼眼镜头的周边;每套全息led灯源包括一个635nm红光led、一个532nm绿光led和一个405nm蓝紫光led,两套全息led灯源共6个led,每一侧有红光led 1个、绿光led 1个,蓝光led 1个;cmos传感器两侧的635nm红光led呈对角分布;cmos传感器两侧的532nm绿光led呈对角分布;cmos传感器两侧的405nm蓝紫光led呈对角分布。

15、上述cmos传感器的分辨率640*480,像元尺寸1.75μm*1.75μm不包含拜耳色彩滤波阵列;胶囊壳体为球形胶囊壳体,球形胶囊壳体为0光焦度,内径为14.7mm的球形透明外壳。

16、为了提高检测的准确性,在一秒内635nm红光led、532nm绿光led和405nm蓝紫光led至少循环一次。

17、上述led外倾25.78°,发光散角120°,距中心5.07mm,配合鱼眼镜头单次拍照记录下单侧95°胃肠道信息,利用光源的相位差产生的投影偏差,在通过无拜耳色彩滤波阵列的cmos,将所有细节记录下来,利用hdr扫描算法将红绿蓝图片结合,形成一张全息图片,在将两个镜头的图像结合,形成一个3d全景模型。

18、本申请只需led灯源,无需激光光源;也无需设置狭缝结构、合束结构等,将三色光源合束为同轴光,无需光栅结构、分光结构等。

19、本发明未提及的技术均参照现有技术。

20、本发明3d扫描胶囊内窥镜,通过镜头的特别设计,改善了现有超广角镜头边缘畸变过大,提高了边缘成像清晰度,改善了色差明显且无法矫正的难点,扩大了镜头有效观察目标距离,降低了镜片厚度和尺寸,提高了镜头的分辨率;同时结合胶囊内窥镜的光源选择、分布及使用和整体使用,可形成全景胃肠道模型,包含凸起病灶的高度信息,提高了医生判断的准确率,为医生提供更详细精准的判断依据。



技术特征:

1.一种3d扫描胶囊内窥镜,包括胶囊壳体,胶囊壳体内设有图像采集装置和主控电路模块,其特征在于:图像采集装置包括全息led灯源、鱼眼镜头和cmos传感器;

2.如权利要求1所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:鱼眼镜头的光学系统包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;第一透镜、第二透镜和第三透镜胶合在一起、形成胶合透镜;第一透镜为凸凹透镜,第二透镜为双凸透镜,第三透镜为双凹透镜,第四透镜为凸凹透镜,第五透镜为双凸透镜。

3.如权利要求2所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:从物方到像方,第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面,第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面,第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面,第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面,第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面;

4.如权利要求2或3所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:第一透镜的中心厚度为2.14±0.02mm,第二透镜的中心厚度为0.72±0.02mm,第三透镜的中心厚度为0.24±0.02mm,第四透镜的中心厚度为0.53±0.02mm,第五透镜的中心厚度为0.17±0.02mm。

5.如权利要求2或3所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:第一透镜和第二透镜之间的中心间隔为0mm,第二透镜和第三透镜之间的中心间隔为0,第三透镜和第四透镜之间的中心间隔为0.97±0.02mm,第四透镜和第五透镜之间的中心间隔为0.21±0.02mm;第四透镜和第五透镜之间设有光阑。

6.如权利要求2或3所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:鱼眼镜头的视场角为190°,中心分辨力为8lp/mm。

7.如权利要求1-3任意一项所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:全息led灯源和鱼眼镜头的数量均为两套、且二者一一对应,两套鱼眼镜头设在cmos传感器两侧,全息led灯源分布在对应鱼眼镜头的周边;每套全息led灯源包括一个635nm红光led、一个532nm绿光led和一个405nm蓝紫光led;cmos传感器两侧的635nm红光led呈对角分布;cmos传感器两侧的532nm绿光led呈对角分布;cmos传感器两侧的405nm蓝紫光led呈对角分布。

8.如权利要求1-3任意一项所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:cmos传感器的分辨率640*480,像元尺寸1.75μm*1.75μm不包含拜耳色彩滤波阵列;胶囊壳体为外径为13.5~14.7mm的透明球形胶囊壳体,光焦度为0。

9.如权利要求1-3任意一项所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:在一秒内635nm红光led、532nm绿光led和405nm蓝紫光led至少循环一次。

10.如权利要求1-3任意一项所述的3d扫描胶囊内窥镜,其特征在于:led外倾25~26°,发光散角120°,距中心5~5.1mm,配合鱼眼镜头单次拍照记录下单侧95°胃肠道信息,利用光源的相位差产生的投影偏差,在通过无拜耳色彩滤波阵列的cmos,将所有细节记录下来,利用hdr扫描算法将红绿蓝图片结合,形成一张全息图片,在将两个镜头的图像结合,形成一个3d全景模型。


技术总结
本发明公开了一种3D扫描胶囊内窥镜,包括胶囊壳体,胶囊壳体内设有图像采集装置和主控电路模块,图像采集装置包括全息LED灯源、鱼眼镜头和CMOS传感器;全息LED灯源通过FPC与主控电路模块相连接;CMOS传感器分别与鱼眼镜头和主控电路模块连接;全息LED灯源包括635nm红光LED、532nm绿光LED和405nm蓝紫光LED;635nm红光LED、532nm绿光LED和405nm蓝紫光LED均布在鱼眼镜头周围;635nm红光LED、532nm绿光LED和405nm蓝紫光LED依次闪烁,利用全息LED灯源的相位差产生的投影偏差在CMOS上形成不同位置的像,利用HDR扫描算法,整合成具有z轴信息的三维胃肠道扫描图形,发现胃肠道上凸起的息肉和褶皱内的三维信息。本发明用球形胶囊的外壳配套鱼眼镜头和全息LED灯源,形成全景胃肠道模型,可清楚看到病灶信息。

技术研发人员:尚宇声,闫铭,张文斌
受保护的技术使用者:无锡复生智慧医疗科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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