内窥镜成像系统和内窥镜的制作方法

1.本技术涉及内窥镜成像技术领域，特别涉及一种内窥镜成像系统和内窥镜。


背景技术：

2.内窥镜是一种包括照明系统和成像系统的检测仪器，是微创手术中重要的手术器材之一。
3.一种内窥镜成像系统，具有内窥镜入光口、分光镜组以及两个图像传感器，分光镜组接收从内窥镜入光口入射的光束，并将接收到的光束分为波长不同的两束光束后，分别传输至两个图像传感器上，以通过这两个图像传感器采集两张不同的图像，将这两张图像进行图像配准能够更加完整地获取图像信息。
4.但是，上述成像系统中，可能存在某一个图像传感器形成的图像的清晰度较差，进而可能导致两个图像传感器形成的图像的配准精度较低。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种内窥镜成像系统和内窥镜。所述技术方案如下：
6.根据本技术的一方面，提供了一种内窥镜成像系统，所述内窥镜成像系统包括：
7.内窥镜入光口、分光镜组、第一传感器、汇聚镜组和第二传感器；
8.所述分光镜组位于所述内窥镜入光口的一侧，所述分光镜组包括镜组入光口、第一出光口以及第二出光口，所述分光镜组用于通过所述镜组入光口接收从所述内窥镜入光口入射的光束，并将接收到的光束分为第一光束和第二光束，所述第一光束由所述第一出光口射出所述分光镜组，所述第二光束由所述第二出光口射出所述分光镜组，所述第一光束的波长小于所述第二光束的波长；
9.所述第一传感器位于所述第一出光口外，所述汇聚镜组和所述第二传感器在所述第二出光口外沿远离所述第二出光口的方向依次排布。
10.可选地，所述汇聚镜组包括第一透镜和第二透镜；
11.所述第一透镜位于所述第二透镜远离所述第二传感器的一侧，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜和所述第二透镜共光轴。
12.可选地，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为双凹透镜；
13.所述第一透镜和所述第二透镜胶合。
14.可选地，所述第一透镜具有第一入光面和第一出光面，所述第一入光面的曲率半径值和所述第一出光面的曲率半径值的比值范围为0.6～1，所述第一透镜的材料的阿贝数与折射率的比值范围为26～32；
15.所述第二透镜具有第二入光面和第二出光面，所述第二入光面的曲率半径值和所述第二出光面的曲率半径值的比值范围为0.45～1，所述第二透镜的材料的阿贝数与折射率的比值范围为14～20。
16.可选地，所述汇聚镜组还包括位于所述第二透镜和所述第二传感器之间的第三透
镜和第四透镜，所述第三透镜和所述第四透镜沿远离所述第二透镜的方向依次设置；
17.所述第三透镜具有正光焦度，所述第四透镜具有负光焦度，且所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜共光轴。
18.可选地，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为凹凸透镜，所述第一透镜的凸面和所述第二透镜的凹面胶合；
19.所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第三透镜和所述第四透镜胶合。
20.可选地，所述第一光束为可见光光束，所述第二光束为近红外光束，所述第一传感器为可见光图像传感器，所述第二传感器为近红外光图像传感器。
21.可选地，所述成像系统还包括第一滤光片和第二滤光片；
22.所述第一滤光片位于所述内窥镜入光口和所述分光镜组之间，所述第一滤光片用于透过所述可见光光束和所述近红外光束，并阻挡除所述可见光光束和所述近红外光束之外的光束；
23.所述第二滤光片位于所述分光镜组和所述第二传感器之间，所述第二滤光片用于透过所述近红外光束，并阻挡除所述近红外光束之外的光束。
24.可选地，所述内窥镜成像系统还包括导光镜组，所述导光镜组位于所述内窥镜入光口和所述分光镜组之间，所述导光镜组用于接收所述内窥镜入光口入射的光束，并将所述光束导向所述分光镜组。
25.可选地，所述成像系统还包括调节组件，所述导光镜组安装于所述调节组件中，所述调节组件用于带动所述导光镜组沿平行于所述导光镜组的光轴的方向，在所述内窥镜入光口和所述分光镜组之间移动。
26.根据本技术的另一方面，提供了一种内窥镜，所述内窥镜包括上述的内窥镜成像系统。
27.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
28.提供了一种内窥镜成像系统，包括内窥镜入光口、分光镜组、第一传感器、汇聚镜组和第二传感器。分光镜组用于将内窥镜入光口入射的光束分为第一光束和第二光束，并将第一光束和第二光束分别导向第一传感器和汇聚镜组，该汇聚镜组将汇聚后的第二光束传输至第二传感器，其中，第一光束的波长小于第二光束的波长，如此，可以提高第二传感器的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，从而可以提高第二传感器形成的图像的清晰度，进而可以提高两个图像传感器形成的图像的配准精度，解决了相关技术中两个图像传感器形成的图像的配准精度较低的问题，实现了提高内窥镜成像系统中两个图像传感器形成的图像的配准精度的效果。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
30.图1是本技术实施例提供的一种内窥镜成像系统的结构示意图；
31.图2是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
32.图3是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
33.图4是申请实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
34.图5是图4所示的内窥镜成像系统中的一种导光镜组的结构示意图；
35.图6是本技术实施例提供的一种可见光光路的调制传递函数曲线示意图；
36.图7是图6所示的调制函数曲线图中的部分曲线示意图；
37.图8是本技术实施例提供的一种近红外光光路的调制传递函数曲线示意图；
38.图9是图8所示的调制函数曲线图中的部分曲线示意图；
39.图10是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
40.图11是图10所示的内窥镜成像系统中的一种汇聚镜组的结构示意图；
41.图12是本技术实施例提供的另一种近红外光光路的调制传递函数曲线示意图；
42.图13是图12所示的调制函数曲线图中的部分曲线示意图；
43.图14是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
44.图15是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
45.图16是本技术实施例提供的一种分光镜组的爆炸结构示意图；
46.图17是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图；
47.图18是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图。
48.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
49.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
50.内窥镜是一种包括照明系统和成像系统的检测仪器，是微创手术中重要的手术器材之一。内窥镜包括光源组件、成像系统和显示组件，其中，成像系统包括图像传感器。在内窥镜的使用过程中，医生将内窥镜插入患者腹腔，使内窥镜到达病变位置，并使用光源组件照明，再使用成像系统中的图像传感器采集图像，并将采集到的图像传输至显示组件上进行显示，以使得医生能够对病变情况进行实时观察。
51.在使用内窥镜诊断疾病时，将获取的可见光图像与除可见光外的其它波段图像(如，近红外光图像)进行图像配准，能够提高诊断效率和准确性。一种内窥镜成像系统，具有内窥镜入光口、分光镜组以及两个图像传感器，分光镜组接收从内窥镜入光口入射的光束，并将接收到的光束分为波长不同的两束光束后，分别传输至两个图像传感器上，以通过这两个图像传感器采集两张不同的图像，将这两张图像进行图像配准能够更加完整地获取图像信息。
52.图像配准是指将不同图像传感器获取的两幅或多幅图像进行匹配和叠加的图像处理技术。配准精度是图像配准的一个重要的技术指标，配准精度能够决定图像的后续处理效果，配准精度越高，图像处理效果就会越好。如果两幅图像的配准精度比较低，则两幅图像在配准的过程中将会产生鬼影等问题，导致最终获取的图像的成像效果较差。
53.上述成像系统中，两个图像传感器的收光面接收到的光斑的单位面积的能量不同，可能使得某一个图像传感器形成的图像的清晰度较差，进而可能导致两个图像传感器形成的图像的配准精度较低。
54.本技术实施例提供一种内窥镜成像系统和内窥镜，能够解决上述相关技术中存在的问题。
55.请参考图1，图1是本技术实施例提供的一种内窥镜成像系统10的结构示意图。该内窥镜成像系统10可以包括：内窥镜入光口11、分光镜组12、第一传感器13、汇聚镜组14和第二传感器15。光束可以通过内窥镜入光口11进入内窥镜成像系统10，该光束可以包括可见光和非可见光。
56.分光镜组12可以位于内窥镜入光口11的一侧，分光镜组12包括镜组入光口12a、第一出光口12b以及第二出光口12c，分光镜组12用于通过镜组入光口12a接收从内窥镜入光口11入射的光束，并将接收到的光束分为第一光束s1和第二光束s2，第一光束s1由第一出光口12b射出分光镜组12，第二光束s2由第二出光口12c射出分光镜组12。其中，第一光束s1的波长小于第二光束s2的波长，由于第一光束s1的波长和第二光束s2的波长不同，因此第一光束s1和第二光束s2的在传输过程中的损耗不同，使得第一光束s1和第二光束s2传输效率不同。本技术实施例中，分光镜组12出射的第二光束s2的能量小于第一光束s1的能量。
57.第一传感器13位于第一出光口12b外，第一传感器13的收光面可以接收第一出光口12b出射的第一光束s1。汇聚镜组14和第二传感器15在第二出光口12c外沿远离第二出光口12c的方向依次排布，汇聚镜组14能够接收第二出光口12c出射的第二光束s2，并将接收到的第二光束s2进行汇聚后，照射至第二传感器15，第二传感器15的收光面可以接收汇聚后的第二光束s2。如此，汇聚镜组14通过对第二光束s2进行汇聚，并将汇聚后的光束传输至第二传感器15，可以提高第二传感器15的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，从而可以提高第二传感器15形成的图像的清晰度，进而可以提高两个图像传感器形成的图像的配准精度。
58.综上所述，本技术实施例提供了一种内窥镜成像系统，包括内窥镜入光口、分光镜组、第一传感器、汇聚镜组和第二传感器。分光镜组用于将接收到的光束分为第一光束和第二光束，其中，第一光束的波长小于第二光束的波长，并将第一光束和第二光束分别导向第一传感器和汇聚镜组，该汇聚镜组将汇聚后的第二光束传输至第二传感器，如此，可以提高第二传感器的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，从而可以提高第二传感器形成的图像的清晰度，进而可以提高两个图像传感器形成的图像的配准精度，解决了相关技术中两个图像传感器形成的图像的配准精度较低的问题，实现了提高内窥镜成像系统中两个图像传感器形成的图像的配准精度的效果。
59.需要说明的是，本技术实施例中的内窥镜入光口11、镜组入光口12a、第一出光口12b和第二出光口12c，可以为内窥镜成像系统10中虚拟的区域，示例性的，内窥镜入光口11可以为外界光束进入内窥镜成像系统时经过的入光区域，镜组入光口12a可以为光束进入分光镜组12的时经过的入光区域，第一出光口12b和第二出光口12c可以分别为第一光束s1和第二光束s2出射分光镜组12时经过的出光区域。
60.或者，内窥镜入光口11、镜组入光口12a、第一出光口12b和第二出光口12c也可以为实际结构，示例性的，内窥镜成像系统10还可以包括保护镜片，保护镜片可以为内窥镜成
像系统的内窥镜入光口。分光镜组12可以为分光棱镜，分光棱镜可以包括入光面以及两个出光面，分光棱镜的入光面可以为镜组入光口12a，两个出光面可以分别为第一出光口12b和第二出光口12c。
61.可选地，第一光束s1为可见光光束，第二光束s2为近红外光束，第一传感器13为可见光图像传感器，第二传感器15为近红外光图像传感器。其中，第一光束s1的波长范围可以为400纳米(nm)～700纳米(nm)，第二光束s2的波长范围可以为810纳米(nm)～890纳米(nm)。需要说明的是，在外科技术中吲哚氰绿近红外光成像技术能够应用于临床，吲哚菁绿(英文：indocyanine green；简写：icg)是一种生物相容性好的近红外光造影剂，能够被波长750nm～800nm的光激发，并发射出近红外光，从而实现组织和器官显影。内窥镜成像系统10的成像光谱包括可见光和近红外光，即内窥镜成像系统10能够采集近红外光图像和可见光图像，可以提高内窥镜成像系统10获取的图像的准确性。
62.相关技术中，内窥镜成像系统10包括内窥镜入光口11、分光镜组12以及两个图像传感器，分光镜组12接收从内窥镜入光口11入射的光束，并将接收到的光束分为波长不同的两束光束后，分别传输至两个图像传感器上，两个图像传感器接收到的光束经过的路径相同，两个图像传感器接收到的光斑的面积也相等。由于近红外光在光路中传输的过程中的损耗较大，使得近红外光的能量较弱，当两个图像传感器接收到的光斑的面积相同时，红外光图像传感器的收光面接收到的光斑的单位面积的能量较小，从而影响近红外光图像传感器的探测灵敏度，使得近红外光图像传感器获取的图像的中近红外光标记的区域显示不准确，形成的图像的清晰度较差，进而可能导致两个图像传感器分别形成的可见光图像和近红外光图像的配准精度较低。本技术实施例中，通过汇聚镜组14对第二光束s2进行汇聚，使得第一光束s1和第二光束s2分别对应的光路元件具有不同的焦距，可见光图像传感器接收到的光斑的面积和近红外光图像传感器接收到的光斑的面积不同，进而能够减小近红外光图像传感器接收到的光斑的面积，可以提高第二传感器15的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，提高近红外光传感器的探测灵敏度，提升可见光图像和近红外光图像的配准精度。
63.图2是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统10的结构示意图，请参考图2，可选地，汇聚镜组14可以包括第一透镜141和第二透镜142。第一透镜141位于第二透镜142远离第二传感器15的一侧，第一透镜141具有正光焦度，第二透镜142具有负光焦度，第一透镜141和第二透镜142共光轴。具有正光焦度的第一透镜141能够对第二光束s2起到汇聚的作用，具有负光焦度的第二透镜142能够对透过第一透镜141的第二光束s2起到发散的作用，整体上，第一透镜141和第二透镜142能够对第二光束s2进行汇聚，以减小近红外光图像传感器接收到的光斑的面积，提高第二传感器15的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，并且，如此设置可以使得汇聚镜组14具有较好的像差的校正能力。
64.图3是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统10的结构示意图，请参考图3，可选地，第一透镜141可以为双凸透镜，第一透镜141具有第一入光面和第一出光面，第一入光面的曲率半径(r)值和第一出光面的曲率半径(r)值的比值范围为0.6～1，第一入光面的曲率半径(r)值和第一出光面的曲率半径(r)值的范围均为15毫米～30毫米，第一透镜141的材料的折射率的范围为1.7～1.9，第一透镜141的焦距(f)值的范围为10毫米～15毫米。第二透镜142为双凹透镜，第二透镜142具有第二入光面和第二出光面，第二入光面的曲率
半径(r)值和第二出光面的曲率半径(r)值的比值范围为0.45～1，第二入光面的曲率半径(r)值和第二出光面的曲率半径(r)值的范围均为15毫米～30毫米，第二透镜142的材料的折射率的范围为1.7～1.9，第二透镜142的焦距(f)值的范围为-13毫米～-18毫米。如此设置，可以使得第一透镜141和第二透镜142在对第二光束s2进行汇聚的同时，消除第二光束s2在成像的时候出现的像差，从而改善第二光束s2的成像质量。
65.需要说明的是，汇聚镜组14中的透镜可以为球面透镜，也可以为非球面透镜，汇聚镜组14中的球面镜片的镜片表面的曲率半径是指镜片表面的球面半径，非球面镜片的曲率半径是指镜片表面的顶点处的半径。为了更清楚的表示出镜片表面的弯曲方向，假设规定从像面到物面的方向为正，则透镜组中的镜片的表面到该镜片的圆心的方向与从像面到物面的方向相同时，该镜片的曲率半径为正；光学系统中的镜片的表面到该镜片的圆心的方向与从像面到物面的方向相反时，该镜片的曲率半径为负。需要说明的是，本技术中图像传感器所在的一侧为像面，沿光束的传输方向远离图像传感器的一侧为物面。
66.第一透镜141和第二透镜142胶合，胶合的第一透镜141和第二透镜142能够用于聚光，以减小近红外光图像传感器接收到的光斑的面积，提高第二传感器15的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，胶合后的第一透镜141和第二透镜142的焦距f为70mm～90mm，该焦距f与胶合后的第一透镜141和第二透镜142的中心厚度d的比值(f/d)为25～29。
67.胶合的第一透镜141和第二透镜142可以用于校正色差，可以使汇聚镜组14同时具有校正色差和校正像差的能力，还可以使得透镜组在具有较好的解像力的同时，透镜组整体镜片的数量较少，能够减小内窥镜成像系统10的体积。其中，胶合的第一透镜141和第二透镜142中的第一透镜141的材料的阿贝数(也称色散系数)和第二透镜142的材料的阿贝数可以相差较大，第一透镜141的材料的阿贝数与折射率的比值范围为26～32，第二透镜142的材料的阿贝数与折射率的比值范围为14～20。示例性的，第一透镜141的材料的阿贝数的范围为45～55，第二透镜142的材料的阿贝数的范围为20～30，第一透镜141和第二透镜142相比较，第一透镜141的材料为低色散材料，第二透镜142的材料为高色散材料，第一透镜141和第二透镜142的色散能够相互补偿，以使得胶合的第一透镜141和第二透镜142具有较好的色差的校正能力。
68.在本技术实施例中，汇聚镜组14中的第一透镜141和第二透镜142均可以为球面透镜。示例性的，如图3所示，第一透镜141可以具有第一入光面l1和第一胶合面，第一胶合面即为该第一透镜141的第一出光面l2。第一透镜141的入光面l1和第一胶合面均可以为球面。第二透镜142具有第二胶合面和第二出光面l3，该第二胶合面即为第二透镜142的第二入光面l4。第二透镜142的第二胶合面和第二出光面均可以为球面。第一透镜141中的第一胶合面与第二透镜142中的第二胶合面胶合。
69.可选地，汇聚镜组14中的第一透镜141和第二透镜142均可以为非球面透镜，能够对内窥镜成像系统10内的像差(例如，场曲、畸变和球差)进行校正，以使得内窥镜成像系统10的成像质量较好。
70.图4是申请实施例提供的另一种内窥镜成像系统10的结构示意图，请参考图4，可选地，内窥镜成像系统10还可以包括导光镜组16，导光镜组16位于内窥镜入光口11和分光镜组12之间，导光镜组16用于接收内窥镜入光口11入射的光束，并将光束导向分光镜组12。导光镜组16可以包括多个透镜，该多个透镜可以为第一胶合透镜161、第五透镜162、第六透
镜163、第七透镜164和第二胶合透镜165，其中，第五透镜162具有负光焦度，第六透镜163具有正光焦度，第七透镜164具有正光焦度，该导光镜组16的焦距可以为20mm～30mm。
71.如图4所示，内窥镜入光口11、导光镜组16、分光镜组12和第一传感器13可以组成可见光光路结构，内窥镜入光口11、导光镜组16、分光镜组12、汇聚镜组14和第二传感器15可以组成近红外光光路结构，导光镜组16可以为可见光和近红外光的共光路镜组，其中，可见光光路结构的焦距可以为20mm～30mm，近红外光光光路结构的焦距可以为15mm～20mm。第一光束s1入射第一传感器13的主光线入射角(cra)小于
±2°
，第二光束s2入射第二传感器15的主光线入射角(cra)小于
±
0.5
°
，可以使得可见光光路和近红外光光路分别满足不同图像传感器对主光线入射角的需求。
72.本技术实施例中，可见光光路和近红外光光路中的部分光光路通过同一个导光镜组16，可见光光路结构和近红外光光路结构的焦距可以不同，使得可见光图像传感器的有效像素数是近红外光图像传感器的有效像素数的2～4倍，如此，可以使得可见光图像传感器获取的可见光图像面积，大于近红外光图像传感器获取的近红外光图像面积，即就是可以提高红外光图像传感器的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，从而使得红外光图像传感器能探测到更多细节，提升内窥镜成像系统的配准精度和探测灵敏度。
73.图5是图4所示的内窥镜成像系统10中的一种导光镜组16的结构示意图，请参考图5，第一胶合透镜161可以包括第一子透镜1611和第二子透镜1612，第一子透镜1611可以具有正光焦度，第二子透镜1612可以具有负光焦度。第二胶合透镜165可以包括第三子透镜1651和第四子透镜1652，第三子透镜1651可以具有负光焦度，第四子透镜1652可以具有正光焦度。其中，本技术实施例中的导光镜组16中的各个透镜的焦距与中心厚度(f/d)的比值如下表1所示：
74.表1
75.面号f/d值第一胶合透镜1614～6第五透镜162-11～-13第六透镜163-8～-10第七透镜1643～5第二胶合透镜1652～4
76.图6是本技术实施例提供的一种可见光光路的调制传递函数曲线示意图，图7是图6所示的调制函数曲线图中的部分曲线示意图，图8是本技术实施例提供的一种近红外光光路的调制传递函数曲线示意图，图9是图8所示的调制函数曲线图中的部分曲线示意图，请参考图6、图7、图8和图9。其中，横坐标用于表示空间频率，单位是线对数每毫米，纵坐标用于表示调制传递函数。调制传递函数曲线(英文：modulation transfer function；简写：mtf)是指调制度与图像内每毫米线对数之间的关系，用于评价光学元件对景物细部还原能力。
77.图6中的调制传递函数曲线可以对应图4中所示的内窥镜光学系统中的内窥镜入光口11至第一传感器13之间的光学元件的光学性能，此时，内窥镜光学系统在100线对/毫米(lp/mm)的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.5，在180线对/毫米的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.25。由此可知，本技术实施例中的内窥镜成像系统10中
的光学元件具有良好的分辨率及解像能力，该内窥镜成像系统10中的可见光光路结构的成像质量能够满足本领域内窥镜的成像需求。
78.图8中的调制传递函数曲线可以对应图4中所示的内窥镜光学系统中的内窥镜入光口11至第二传感器15之间的光学元件的光学性能，此时，内窥镜光学系统在100线对/毫米的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.5，在180线对/毫米的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.25。由此可知，内窥镜成像系统10中的光学元件具有良好的分辨率及解像能力，该内窥镜成像系统10中的近红外光光路结构的成像质量能够满足本领域内窥镜的成像需求。本技术实施例中的内窥镜成像系统10可以实现4k高分辨率成像。
79.在对内窥镜成像系统10进行测试时，可以获取多个视场(多个像圈尺寸)对应的mtf曲线，在每个视场下又分别有子午t和弧矢s两个方向上的曲线，为了较为清楚地示出本技术实施例中的内窥镜成像系统在两个方向上的曲线的延伸情况，图7中示出了图6中在像圈为半径为3.1000mm处测得的子午t和弧矢s两个方向上的曲线，图9中示出了图8中在像圈为半径为2.1000mm处测得的子午t和弧矢s两个方向上的曲线，由图7和图9可以看出，本技术实施例中内窥镜成像系统10在子午(t)和弧矢(s)两个方向上分别对应的曲线之间的mtf值差值较小，该两个方向上的曲线之间越接近，表示内窥镜成像系统10上同一位置处的子午和弧矢两个方向mtf性能越接近，即本技术实施例中的内窥镜成像系统10的成像质量越好。其中，像圈是指入射光线通过内窥镜成像系统10后，在焦平面上呈现出的圆形的明亮清晰的影像幅面，也称像面大小，图6、图7、图8和图9中t和s后方的数值用于表示像圈的半径，如0.9300mm表示在像圈为半径为0.9300mm处测得的mtf值。本技术实施例中的内窥镜成像系统10的全视场畸变可以小于1％，并且可见光光路和近红外光两条光路的畸变相等。
80.图10是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统10的结构示意图，图11是图10所示的内窥镜成像系统10中的一种汇聚镜组14的结构示意图，请参考图10和图11，可选地，汇聚镜组14还包括位于第二透镜142和第二传感器15之间的第三透镜143和第四透镜144，第三透镜143和第四透镜144沿远离第二透镜142的方向依次设置；第三透镜143具有正光焦度，第四透镜144具有负光焦度，且第一透镜141、第二透镜142、第三透镜143和第四透镜144共光轴。
81.第三透镜143可以为双凸透镜，第三透镜具有第三入光面和第三出光面，第三入光面的曲率半径(r)值和第三出光面的曲率半径(r)值的比值范围为0.8～1，第一透镜的材料的折射率的范围为1.7～1.9，第三透镜的焦距(f)值的范围为4毫米～10毫米。第四透镜144可以为双凹透镜，第四透镜具有第四入光面和第四出光面，第四入光面的曲率半径(r)值和第四出光面的曲率半径(r)值的比值范围为0.7～1，第四透镜的材料的折射率的范围为1.7～1.9，第一透镜的焦距(f)值的范围为-2毫米～-6毫米。如此设置，可以使得第三透镜143和第四透镜144在对第二光束s2进行汇聚的同时，消除第二光束s2在成像的时候出现的像差，从而改善第二光束s2的成像质量。
82.第三透镜143的材料的阿贝数与折射率的比值范围为28～35，第四透镜144的材料的阿贝数与折射率的比值范围为16～25，第三透镜143和第四透镜144相比较，第三透镜143的材料为低色散材料，第四透镜144的材料为高色散材料，第三透镜143和第四透镜144的色散能够相互补偿，以使得胶合的第三透镜143和第四透镜144具有较好的色差的校正能力。
83.如此，能够通过汇聚镜组14中的具有正光焦度的第三透镜143对第二光束s2进行
汇聚，通过具有负光焦度的第四透镜144对从第三透镜143出射的第二光束s2进行发散。
84.如图10所示，内窥镜入光口11、导光镜组16、分光镜组12和第一传感器13可以组成可见光光路结构，内窥镜入光口11、导光镜组16、分光镜组12、汇聚镜组14和第二传感器15可以组成近红外光光路结构，导光镜组16可以为可见光和近红外光的共光路镜组，其中，可见光光路结构的焦距可以为20mm～30mm，近红外光光光路结构的焦距可以为13mm～18mm。
85.可选地，如图11所示，第一透镜141为双凸透镜，第二透镜142为凹凸透镜，第一透镜141的凸面和第二透镜142的凹面胶合；第三透镜143为双凸透镜，第四透镜144为双凹透镜，第三透镜143和第四透镜144胶合。胶合后的第一透镜141和第二透镜142的焦距为23mm～30mm，焦距与中心厚度(f/d)的比值分别为6～10，胶合后的第三透镜143和第四透镜144的焦距为-15mm～-25mm，焦距与中心厚度(f/d)的比值分别为-4～-6.5。
86.在本技术实施例中，汇聚镜组14中的第一透镜141的第一入光面l1可以为凸面，第一透镜141的第一出光面l2也可以为凸面；第二透镜142的第二入光面l4可以为凹面，第二透镜142的第二出光面l3可以为凸面。第三透镜143的第三入光面l5可以为凸面，第三透镜143的第三出光面l8也可以为凸面；第四透镜144的第四入光面l7可以为凹面，第四透镜144的第四出光面l8也可以为凹面。
87.在本技术实施例中，第一透镜141、第二透镜142、第三透镜143和第四透镜144均可以为非球面透镜。示例性的，如图11所示，第一透镜141的第一出光面l2可以和第二透镜142的第二入光面l3胶合，第三透镜143的第三出光面l6可以和第四透镜144的第四入光面l7胶合。可以通过呈非球面的第一透镜141、第二透镜142、第三透镜143和第四透镜144，能够对内窥镜成像系统10的像差(例如，场曲、畸变和球差)进行校正，以使得内窥镜成像系统10的成像质量较好。
88.需要说明的是，非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的，与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。
89.第一透镜141、第二透镜142、第三透镜143和第四透镜144也可以为球面透镜，球面透镜的制造难度较低，可以降低内窥镜成像系统10的制造难度。
90.图12是本技术实施例提供的另一种近红外光光路的调制传递函数曲线示意图，图13是图12所示的调制函数曲线图中的部分曲线示意图，请参考图12和图13。其中，横坐标用于表示空间频率，单位是线对数每毫米，纵坐标用于表示调制传递函数。调制传递函数曲线(英文：modulation transfer function；简写：mtf)是指调制度与图像内每毫米线对数之间的关系，用于评价光学元件对景物细部还原能力。
91.由于图10中所示的内窥镜光学系统中的可见光光路与图4中所示的内窥镜光学系统中的可见光光路相同，因此图10中所示的内窥镜光学系统中的内窥镜入光口11至第一传感器13之间的光学元件的光学性能，可以参考图6所示的可见光光光路的调制传递函数曲线示意图，此时，内窥镜光学系统在100线对/毫米(lp/mm)的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.5，在180线对/毫米的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.25。由此可知，本技术实施例中的内窥镜成像系统10中的光学元件具有良好的分辨率及解像能力，该内窥镜成像系统10中的可见光光路结构的成像质量能够满足本领域内窥镜的成像需
求。
92.图12中的调制传递函数曲线可以对应图10中所示的内窥镜光学系统中的内窥镜入光口11至第二传感器15之间的光学元件的光学性能，此时，内窥镜光学系统在100线对/毫米的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.5，在180线对/毫米的空间频率下的光学传递函数mtf的数值大于0.25。由此可知，内窥镜成像系统10中的光学元件具有良好的分辨率及解像能力，该内窥镜成像系统10中的可见光光路结构的成像质量能够满足本领域内窥镜的成像需求。由图12可以看出，汇聚镜组包括四个透镜可以使得近红外光路的成像效果，相较于汇聚镜组包括两个透镜的成像效果更好。
93.在对内窥镜成像系统10进行测试时，可以获取多个视场(多个像圈尺寸)对应的mtf曲线，在每个视场下又分别有子午t和弧矢s两个方向上的曲线，为了较为清楚地示出本技术实施例中的内窥镜成像系统在两个方向上的曲线的延伸情况，图13中示出了图12中在像圈为半径为2.6000mm处测得的子午t和弧矢s两个方向上的曲线，由图13可以看出，本技术实施例中内窥镜成像系统10在子午(t)和弧矢(s)两个方向上分别对应的曲线之间的mtf值差值较小，该两个方向上的曲线之间越接近，表示内窥镜成像系统10上同一位置处的子午和弧矢两个方向mtf性能越接近，即本技术实施例中的内窥镜成像系统10的成像质量越好。其中，像圈是指入射光线通过内窥镜成像系统10后，在焦平面上呈现出的圆形的明亮清晰的影像幅面，也称像面大小，图12和图13中t和s后方的数值用于表示像圈的半径，如0.7200mm表示在像圈为半径为0.7200mm处测得的mtf值。本技术实施例中的内窥镜成像系统10的全视场畸变可以小于1％，并且可见光光路和近红外光两条光路的畸变相等。
94.图14是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图，请参考图14。可选地，成像系统还包括第一滤光片17和第二滤光片18。第一滤光片17位于内窥镜入光口11和分光镜组12之间，第一滤光片17用于透过可见光光束和近红外光束，并阻挡除可见光光束和近红外光束之外的光束。内窥镜的光源组件发出的光可以包括三部分：可见光(400nm～700nm)、激发光(770nm～790nm)以及近红外光(810nm～890nm)，第一滤光片17可以为陷波片，能够滤除激发光，防止激发光对成像造成干扰。
95.第二滤光片18位于分光镜组12和第二传感器15之间，第二滤光片18用于透过近红外光束，并阻挡除近红外光束之外的光束，可以滤除残余的可见光和激发光，以提升近红外光图像传感器的图像质量。
96.如图15所示，图15是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统的结构示意图。内窥镜成像系统10还可以包括保护玻璃201与壳体(图中未示出)，保护玻璃201可以位于内窥镜入光口11处，内窥镜系统中的的光学元件可以位于壳体中，保护玻璃201和壳体能够对内窥镜成像系统10起到密封保护作用。
97.可选地，内窥镜成像系统10还包括调节组件19，该调节组件19可以与壳体202连接，导光镜组16安装于调节组件19中，调节组件19用于带动导光镜组16沿平行于导光镜组16的光轴的方向，在内窥镜入光口11和分光镜组12之间移动。如此，可以通过调节导光镜组16的位置，即使得导光镜组16沿平行于导光镜组16的光轴c2的方向在保护玻璃201和分光镜组12之间移动，以调节内窥镜成像系统10的焦距，使得该内窥镜成像系统10可以使得不同物距处的物体清晰成像，可以提高内窥镜成像系统10的适配性较低的问题。
98.如图16所示，图16是本技术实施例提供的一种分光镜组的爆炸结构示意图。分光
镜组12包括分光棱镜，分光棱镜由两个完全相同的直角三角棱镜胶合而成，具体的，分光镜组12包括第一棱镜121和第二棱镜122和分光膜123，第一棱镜121由入光面、第一平面和第一出光面围成，入光面用于接收导光镜组16出射的光束，第一出光面用于出射光束至第一传感器13；第二棱镜122由第二平面，第三平面和第二出光面围成，第二出光面用于出射光束至汇聚镜组14；第一棱镜121的第一平面与第二棱镜122的第二平面相对设置，分光膜123位于第一平面上或者位于第二平面上；该分光膜123可以为二向色性分光膜123，该分光膜123能够透射可见光光束，反射近红外光光束。
99.如图17所示，图17是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统10的结构示意图。分光镜组12中的分光膜能够透射近红外光光束，反射可见光光束，如此，第一传感器13和第二传感器15的位置可以根据分光镜组12中的分光膜的特性灵活调整。
100.图18是本技术实施例提供的另一种内窥镜成像系统10的结构示意图，请参考图18，在一种可选地实施方式中，分光镜组12还可以为二向色片124，该二向色片124能够透射可见光光束，反射近红外光光束，分光镜组12包括镜组入光口12a、第一出光口12b以及第二出光口12c，镜组入光口12a和第一出光口12b可以分别位于二向色片124的两个面的外侧，镜组入光口12a和第二出光口12c可以位于二向色片124的同一个面的外侧。
101.需要说明的是，本技术实施例中的镜组入光口12a可以为实际结构，如图1所示的分光棱镜上的入光面，或者镜组入光口12a可以为虚拟的入光口，如图18所示的镜组入光口12a，表示光束经过该镜组入光口12a所在的位置处入射二向色片124。同理，第一出光口12b以及第二出光口12c也可以为实际结构或者虚拟的出光口，本技术实施例对此不做限制。
102.综上所述，本技术实施例提供了一种内窥镜成像系统，包括内窥镜入光口、分光镜组、第一传感器、汇聚镜组和第二传感器。分光镜组用于将接收到的光束分为第一光束和第二光束，其中，第一光束的波长小于第二光束的波长，并将第一光束和第二光束分别导向第一传感器和汇聚镜组，该汇聚镜组将汇聚后的第二光束传输至第二传感器，如此，可以提高第二传感器的收光面接收到的光斑的单位面积的能量，从而可以提高第二传感器形成的图像的清晰度，进而可以提高两个图像传感器形成的图像的配准精度，解决了相关技术中两个图像传感器形成的图像的配准精度较低的问题，实现了提高内窥镜成像系统中两个图像传感器形成的图像的配准精度的效果。
103.此外，本技术实施例还提供了一种内窥镜，内窥镜包括上述任一实施例中的内窥镜成像系统。
104.在本技术中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
105.以上所述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。