CN218960687U - 内窥镜光源及内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种内窥镜光源及内窥镜系统。该光源包括：发光组件，包括至少两个可独立控制的发光器件和至少一个合光片，各个发光器件用于出射不同波段范围的照明光，合光片用于使各个发光器件出射的照明光形成合束光；分光组件，设置于发光组件的出射光路上，用于将合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并至少出射目标窄带光，其中，各束窄带光的半峰宽度小于任一发光器件出射的照明光的半峰宽度，目标窄带光为多束窄带光中的任一者或者多者。根据本实用新型实施例的内窥镜光源能够对窄带光的数量、波段范围、强度等进行更加灵活的调制，有助于减轻后续图像处理器的图像处理压力。

Description

内窥镜光源及内窥镜系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种内窥镜光源及内窥镜系统。

背景技术

在内窥镜成像技术领域中，目前多光谱成像或高光谱成像等技术已经得到了较充分的临床应用与临床医师的肯定。多光谱或高光谱成像技术由于包括了图像信息与光谱信息，是一种“图谱合一”的综合技术手段，能够给出每个像元不同波段的光谱强度信息数据。由于人体内不同的器官、组织、细胞等在不同的状态下具有不同的光谱特征，因此通过多光谱或高光谱图像可以方便地获知这些器官、组织、细胞等的状态是否正常。

传统的多光谱或高光谱内窥镜系统中，光源主要采用卤素灯和氙灯等光源，通过切换滤光片来产生不同波段的光。这类多波段光的产生方式不够灵活，无法自由调整所产生的波段光的波段数量、波段范围、强度等。

因此，亟需一种新的内窥镜光源，以解决上述问题。

实用新型内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，提供一种内窥镜光源及内窥镜系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种内窥镜光源，包括：发光组件，包括至少两个可独立控制的发光器件和至少一个合光片，各个发光器件用于出射不同波段范围的照明光，合光片用于使各个发光器件出射的照明光形成合束光；分光组件，设置于发光组件的出射光路上，用于将合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并至少出射目标窄带光，其中，各束窄带光的半峰宽度小于任一发光器件出射的照明光的半峰宽度，目标窄带光为多束窄带光中的任一者或者多者。

示例性地，分光组件包括：反射式光栅，反射式光栅用于将合束光分割为多束窄带光，各束窄带光自反射式光栅的出射角度或者出射位置互不相同。

示例性地，分光组件还包括：第一反射镜和/或第二反射镜，第一反射镜设置在发光组件的出射光路上，用于将发光组件射出的合束光反射到反射式光栅上；第二反射镜设置在反射式光栅的出射光路上，用于将反射式光栅分割出的多束窄带光一一对应地反射到多个不同的出射位置处。

示例性地，反射式光栅所在平面与入射至分光组件的合束光的传播方向垂直。

示例性地，分光组件还包括：波段选择器，其设置于第二反射镜的出射光路上，用于选通目标窄带光，并截止除目标窄带光之外的其他窄带光。

示例性地，波段选择器为空间光调制器。

示例性地，波段选择器包括第二狭缝元件和控制装置；控制装置与待控制元件连接，用于控制待控制元件改变位置，以调整多束窄带光的出射位置，使目标窄带光依次经过第二狭缝元件中的狭缝位置；其中，待控制元件包括反射式光栅、第一反射镜和第二反射镜中的一项或多项。

示例性地，控制待控制元件改变位置包括：控制待控制元件在与待控制元件相对应的光线传播平面内旋转，光线传播平面是待控制元件的入射光和出射光所在的平面。

示例性地，控制待控制元件改变位置还包括：控制待控制元件在与待控制元件相对应的光线传播平面内平移。

示例性地，分光组件还包括：第一狭缝元件，其设置于发光组件与反射式光栅之间，用于使合束光形成点光源或线光源。

示例性地，内窥镜光源还包括：光耦合镜头，光耦合镜头设置在分光组件的出射光路上，用于汇聚和/或匀化目标窄带光。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种内窥镜系统，包括：上述的内窥镜光源，用于至少出射目标窄带光；内窥镜镜体，与内窥镜光源连接，用于将目标窄带光照射至被摄对象，并采集被摄对象的目标窄带光图像；图像处理器，其分别与内窥镜光源和内窥镜镜体通信连接，用于基于目标窄带光图像生成被摄对象的观察图像。

根据本实用新型实施例的内窥镜光源及内窥镜系统，可以通过至少两个可独立控制的发光器件产生不同波段范围的照明光，进而通过分光组件获得多束位于不同波段的窄带光。至少两个发光器件可独立控制，也就可以独立地调整各自对应的照明光的开关和强度，进而可以自由灵活地调整内窥镜光源所产生的窄带光的数量、各窄带光所对应的波段范围、各窄带光的强度等，能够非常方便地获得具有所需光谱的合束光，减轻后续图像处理器的图像处理压力。这种方案适配性强，适用范围广。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本实用新型一个实施例的内窥镜光源的示意图；

图2示出根据本实用新型一个实施例的通过反射式光栅将具有目标发光光谱的合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并获得各束窄带光对应的窄带光图像的示意图；

图3示出根据本实用新型一个实施例的一种成像模式所对应的目标发光光谱的示意图；

图4示出根据本实用新型一个实施例的另一种成像模式所对应的目标发光光谱的示意图；

图5示出了根据本实用新型一个实施例的内窥镜系统的示意图；以及

图6示出了根据本实用新型一个实施例的内窥镜成像方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

为了至少部分地解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种内窥镜光源和内窥镜系统。该内窥镜系统可以是任意类型的内窥镜系统，例如胃镜、肠镜、腹腔镜、色素内窥镜等。内窥镜系统可以应用在消化道和肝、胆、胰腺管道等组织的炎症、溃疡、肿瘤等病变的检查中。内窥镜系统中可以包括内窥镜光源、内窥镜镜体、图像处理器等相互独立的设备。当然，在一些实施例中，内窥镜光源和图像处理器也可以集成为一体机。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的内窥镜光源100的示意图。如图1所示，该内窥镜光源100可以包括发光组件110和分光组件120。需注意，图1所示的内窥镜光源100的结构仅为示例而非对本实用新型的限制，本实用新型并不局限于图1所示的内窥镜光源100的结构形式，内窥镜光源100中的部分元件可以省略或被替换，且内窥镜光源100还可以包含其他额外的元件。举例说明，分光组件120中的部分光学元件可以省略或替换成其他光学元件。例如，如果将分光组件120中的反射式光栅设置在发光组件110的出射光路上，使得发光组件110的出射光线能够直接照射到反射式光栅上，此时第一反射镜可以省略。类似地，第二反射镜也可以省略。又例如，反射式光栅用于将合束光划分为多束窄带光，其可以替换成其他类似的具有分光作用的光学元件，例如衍射式光栅、偏振光栅等。

发光组件110，可以包括至少两个可独立控制的发光器件和至少一个合光片，各个发光器件用于出射不同波段范围的照明光，合光片用于使各个发光器件出射的照明光形成合束光。

分光组件120，设置于发光组件110的出射光路上，用于将照明光分割为多束位于不同波段的窄带光，并至少出射目标窄带光，其中，各束窄带光的半峰宽度小于任一发光器件出射的照明光的半峰宽度，目标窄带光为多束窄带光中的任一者或者多者。

发光组件110可以是亮度满足预设要求的任意发光组件。示例性地，预设要求可以包括大于预设阈值。预设阈值可以根据需要设定为任意合适的值，例如2400流明。由于后续需要分光且每次仅单束窄带光被内窥镜镜体接收用于照明，因此，可以选取亮度较高的发光组件作为发光组件110，这样有利于保证后续能够具有足够高亮度的光来为检查部位照明。发光组件110可以产生具有目标发光光谱的整体照明光(即本文所述的合束光)，目标发光光谱所对应的总波段可以称为目标波段。该目标波段可以包括多个第一波段，多个第一波段即为与多束窄带光一一对应的波段。目标波段的宽度和每个第一波段的宽度均可以根据需要设定。多个第一波段中的任意两个第一波段的宽度可以相同，也可以不同。需注意，本文所述的“第一”、“第二”、“第三”等术语仅用于区分目的，其并不表示顺序或其他特殊含义。

发光组件110可以采用至少两个发光器件的组合形式实现。至少两个发光器件可彼此独立地进行控制。在上述至少两个可独立控制的发光器件中，不同发光器件用于发射位于不同第二波段内的照明光。在一个实施例中，内窥镜光源100或者内窥镜光源100所属的内窥镜系统还可以包括用于控制发光组件110发光的调光装置。调光装置可以与发光组件110连接，用于控制发光组件110中的各发光器件按设定的发光强度发光。可以理解，发光强度为0意味着发光器件关闭。

内窥镜系统的成像模式与发光组件110的发光模式是一一对应的。发光组件110的发光模式是可改变的，进而可以出射具有各种不同光谱的合束光。成像模式与目标发光光谱是一一对应的。选定一种成像模式之后，发光组件110就可以按照对应的发光模式发光，以出射具有对应目标发光光谱的合束光。

下面结合图1描述根据本实用新型实施例的内窥镜光源100。参照图1，发光组件110中可以包括至少两个独立设置的发光器件，例如红光(R)发光器件、绿光(G)发光器件、蓝光(B)发光器件以及紫外线(UV)发光器件。可以理解，每个发光器件的开关会影响发光组件110最终发射的合束光的光谱所对应的波段范围(即目标波段的范围)，并且每个发光器件在打开后的发光强度的高低会影响发光组件110产生的合束光中各窄带光的强度。因此，通过控制红光发光器件、绿光发光器件、蓝光发光器件以及紫外线发光器件的开关以及各自打开后的发光强度，可以设置各种发光模式。可以理解，在图1采用四种发光器件的示例中，合束光可以包括这四种光中的任意一种光或者这四种光中的任意多种光的组合光。例如，合束光可以是红光和紫外光的组合光，或者红光和蓝光的组合光，或者蓝光和绿光的组合光，或者红光、绿光、蓝光和紫外光的组合光等各种任意的组合光。上述四种发光器件有各自对应的第二波段，例如红光对应的第二波段可以是630～760纳米，蓝光对应的第二波段可以是420～470纳米，绿光对应的第二波段可以是500～570纳米。通过上述至少两种发光器件各自按照对应的预设发光强度发光，可以混合形成具有目标发光光谱的光作为整体照明光。例如，通过使红光光源、蓝光光源和绿光光源各自按照对应的预设发光强度发光，可以混合形成白光作为整体照明光。上述三种发光器件各自的预设发光强度可以按照预设比例来设定。白光所对应的波段即为目标波段，其可以是例如380～780纳米。

发光组件110中还可以包括合束片。多个发光器件组合发光的情况下，合束片可以将各个发光器件出射的不同波段范围的照明光进行汇聚，以获得合束光。

合束光可以沿其出射光路照射到分光组件120，经过分光组件120分割合束光后，获得多束位于不同第一波段的窄带光。所获得的窄带光的数目可以根据需要设定为任意合适的数目。分光组件120可以出射部分或全部窄带光。目标窄带光是多束窄带光中的任一者或多者，分光组件120至少出射目标窄带光。各束窄带光的半峰宽度小于任一发光器件出射的照明光的半峰宽度。这样，所分割出的各束窄带光所对应的波段范围比任一发光器件出射的照明光所对应的波段范围小，即各第一波段比任一第二波段窄。在一个示例中，分光组件120所分割的窄带光的数目可以落入第一数目范围内，第一数目范围可以是多光谱成像所对应的波段的数目范围，例如[2,100]。在另一个示例中，分光组件120所分割的窄带光的数目可以落入第二数目范围内，第二数目范围可以是高光谱成像所对应的波段的数目范围，例如[100,1000]。在再一个示例中，分光组件120所分割的窄带光的数目可以落入第三数目范围内，第三数目范围可以是超光谱成像所对应的波段的数目范围，例如[1000,10000]。

根据上述技术方案，可以通过至少两个可独立控制的发光器件产生不同波段范围的照明光，进而通过分光组件获得多束位于不同波段的窄带光。至少两个发光器件可独立控制，也就可以独立地调整各自对应的照明光的开关和强度，进而可以自由灵活地调整内窥镜光源所产生的窄带光的数量、各窄带光所对应的波段范围、各窄带光的强度等，能够非常方便地获得具有所需光谱的合束光，减轻后续图像处理器的图像处理压力。这种方案适配性强，适用范围广。根据本实用新型实施例的内窥镜光源能够产生较大数量的波段，光谱分辨率高，照明效率也比较高，可以较好地应用于多光谱、高光谱甚至超光谱成像。

示例性地，分光组件120可以包括：反射式光栅，反射式光栅用于将合束光分割为多束窄带光，各束窄带光自反射式光栅的出射角度或者出射位置互不相同。

如上所述，在一个实施例中，分光组件120中可以包括反射式光栅。反射式光栅可以将发光组件110产生的合束光分割为多束窄带光。通过反射光栅，可以将合束光分割为多个不同出射角度或出射位置的窄带光。示例性地，反射式光栅所在平面可以与入射至分光组件的合束光的传播方向垂直。如此设置，可以使得内窥镜光源内部结构更加紧凑。图2所示的是发光组件110在某一种示例性成像模式(称为成像模式1)下产生的合束光的光谱。光谱的纵坐标为光的相对强度，横坐标为波段。如图2所示，该合束光的光谱本身可以包含多个波段(即第一波段)，分别用λ1、λ2、…、λn-1、λn表示，其中，n为第一波段的总数，其可以是大于或等于2的整数。参见图2，通过反射式光栅，可以将合束光划分为与各个波段λ1、λ2、…、λn-1、λn分别对应的窄带光。图3和图4分别示出根据本实用新型另外两种实施例的成像模式(分别为成像模式2和成像模式3)所各自对应的合束光的光谱的示意图。参见图3和图4，其虽然与图2所示的光谱不同，但是也可以划分为多个不同的波段，例如通过反射式光栅或其他类似的分光元件，可以将图3或图4所对应的合束光划分为多个不同的第一波段λ1、λ2、…、λn-1、λn。如上所述，成像模式1、成像模式2和成像模式3所对应的n可以相同，也可以不同。例如，前文所述的合束光可以是总波段在630～760纳米之间的红光。经过反射式光栅，可以将该总波段划分为100个第一波段。划分的方式可以是均匀划分也可以是非均匀划分。

反射式光栅具有光谱分辨率高、反射能量强等优点。此外，反射式光栅可以对发光组件所产生的热量具有较强的抵抗性，即反射式光栅比较耐热，性能也比较稳定。因此，采用反射式光栅作为分光元件，可以有效提高内窥镜光源的使用寿命。对于采用亮度较高的发光组件110发光的情况，所产生的热量也会较大，相比其他分光元件，反射式光栅在这种情况下的优势尤为明显。

示例性地，分光组件还可以包括：第一反射镜和/或第二反射镜，第一反射镜设置在发光组件的出射光路上，用于将发光组件射出的合束光反射到反射式光栅上；第二反射镜设置在反射式光栅的出射光路上，用于将反射式光栅分割出的多束窄带光一一对应地反射到多个不同的出射位置处。

在一个实施例中，分光组件120中还可以包括第一反射镜和/或第二反射镜。参照图1，第一反射镜可以设置在发光组件110的出射光路上。发光组件110射出的合束光照射到第一反射镜后，第一反射镜可以将合束光反射到反射式光栅上。再次参照图1，第二反射镜可以设置在反射式光栅的出射光路上。反射式光栅射出的多束窄带光可以沿着出射光路照射到第二反射镜上。第二反射镜接收到多束窄带光后，可以对这些窄带光分别进行反射。可以理解，从反射式光栅出射的多束窄带光本身入射到第二反射镜上时入射角就是不同的，因此多束窄带光从第二反射镜出射时的出射角也是不同的。这样，多束窄带光可以反射到不同的出射位置处。在一个示例中，其中的一个窄带光可以反射到预设出射位置处，进而经过预设出射位置耦合到内窥镜镜体110。由于在单次反射过程中，各个窄带光具有不同的出射位置，因此，通过调整每次反射时各个窄带光的出射位置，可以使得各个窄带光依次通过所述预设出射位置。

根据上述技术方案，基于分光组件中的第一反射镜和/或第二反射镜，可以改变光路的传播方向，这方便内窥镜光源形成较为紧凑的内部结构，有助于降低内窥镜光源的体积，提高其便携性。

示例性地，分光组件还可以包括：波段选择器，其设置于第二反射镜的出射光路上，用于选通目标窄带光，并截止除目标窄带光之外的其他窄带光。

在一个实施例中，分光组件120中还可以包括波段选择器。波段选择器可以设置在第二反射镜的出射光路上。该波段选择器可以是任意现有或即将有的可以选通目标窄带光并截止除目标窄带光之外的其他窄带光的器件。在一个实施例中，波段选择器可以采用空间光调制器实现。在另一个实施例中，波段选择器还可以采用狭缝元件实现。这将在下文描述。通过空间光调制器，可以使多个目标窄带波段同时通过，这样就可以同时获取这些目标窄带波段对应的窄带光图像。该方法无需将不同波段的窄带光分时射出，因此避免了延时。

根据上述技术方案，通过波段选择器，可以选通用户期望的目标窄带光，防止其他窄带光的干扰，这样可以提高内窥镜系统的工作效率和成像质量。

示例性地，波段选择器为空间光调制器。

空间调制器可以根据需求控制部分区域透光，部分区域不透光，用于使多个目标窄带光同时透过。因此，通过空间光调制器，可以使多个目标窄带光同时透过，这样就可以同时获取这些目标窄带光对应的窄带光图像。该方法无需将不同波段的窄带光分时射出，因此避免了延时。在已经明确某一成像模式中的目标窄带光所在波段以及各个目标窄带光的光强之比的情况下，可以直接向被摄对象照射包含这些目标窄带光的合束光，并获取对应的观察图像，其图像效果与分别照射各个窄带光后，再从中选取出目标窄带光图像并合成得到观察图像的效果一样。因此，这种实施例下，采用空间光调制器同步获取多个目标窄带光所对应的目标窄带光图像，可以有效节省成像时间。

示例性地，波段选择器包括第二狭缝元件和控制装置；控制装置与待控制元件连接，用于控制待控制元件改变位置，以调整多束窄带光的出射位置，使目标窄带光依次经过第二狭缝元件中的狭缝位置；其中，待控制元件包括反射式光栅、第一反射镜和第二反射镜中的一项或多项。

在一个实施例中，波段选择器可以包括第二狭缝元件和控制装置。第二狭缝元件上具有第二狭缝。第一狭缝元件和第二狭缝元件可以是同一狭缝元件，也可以是不同的狭缝元件。即，第一狭缝和第二狭缝可以设置在同一狭缝元件的不同位置处，也可以设置在不同的狭缝元件上。第二狭缝元件可以设置在第二反射镜的出射光路上。第二反射镜反射的多束窄带光中，只有经过第二狭缝的一束窄带光可以照射到内窥镜镜体。

第二狭缝元件是可选的，其可以省略。例如，在多束窄带光彼此相隔距离足够大，使得每次仅单束窄带光能够落入预定接收范围，例如光耦合镜头的光接收范围或者内窥镜镜体的光路接口的光接收范围等，此时，可以无需设置第二狭缝元件。

控制装置可以包括电连接的工控处理器和电机模块，其中，电机模块可以包括电机和电机驱动电路等。电机驱动电路分别与电机和工控处理器连接，用于基于工控处理器输出的控制信号驱动电机运转。电机的输出轴与待控制元件机械连接，用于带动待控制元件移动，所述移动包括旋转和/或平移。

参见后续实施例对应的图5，图5示出了根据本实用新型一个实施例的内窥镜系统500的示意图，其中示出了工控处理器。在图5中，未明确示出电机模块。但是可以理解，电机模块可以设置在反射式光栅和工控处理器之间。参照图5，待控制元件可以包括反射式光栅、第一反射镜、第二反射镜中的任意一个或多个。控制装置可以控制待控制元件改变各自的位置，进而调整多束窄带光的出射位置。示例性地，改变待控制元件的位置可以包括对其进行旋转和/或平移，具体可以为将其围绕与其所对应的光线传播平面垂直的旋转轴进行旋转和/或在其所对应的光线传播平面内平移。任意两个不同待控制元件所对应的光线传播平面可以平行，也可以不平行。

根据上述技术方案，第二狭缝元件可以阻止除预定窄带光以外的窄带光照射到内窥镜镜体。该方法可以较好地排除其他窄带光对目标窄带光的干扰。由于通过第二狭缝可以获得带宽更窄的光，因此高光谱图像更纯粹。同时该结构简单，成本较低。通过控制装置可以控制待控制元件改变位置，进而调整多束窄带光的出射位置。这种方法比较简单，较容易实现。

示例性地，控制待控制元件改变位置包括：控制待控制元件在与待控制元件相对应的光线传播平面内旋转，光线传播平面是待控制元件的入射光和出射光所在的平面。

在一个实施例中，以反射式光栅为例，控制装置可以控制反射式光栅在其光线传播平面内旋转，进而同步调整多束窄带光的出射位置。反射式光栅可以围绕一个旋转轴旋转，该旋转轴可以与反射式光栅的光线传播平面垂直。可以理解，反射式光栅所对应的光线传播平面可以表示反射式光栅的入射光以及出射光所在的平面。第一反射镜的出射光和第二反射镜的入射光也均在这个平面上。可以理解，第一反射镜和/或第二反射镜在各自对应的光线传播平面内绕着自己的旋转轴旋转也可以调整多束窄带光的出射位置。

根据上述技术方案，通过控制待控制元件旋转的方式调整多束窄带光的出射位置，这种方法比较简单，较容易实现。

示例性地，控制待控制元件改变位置还包括：控制待控制元件在与待控制元件相对应的光线传播平面内平移。

在一个实施例中，由于待控制元件的大小有限，难以同时传播全部窄带光。这种情况下，控制装置除可以控制待控制元件在其光线传播平面内旋转外，还可以控制待控制元件在光线传播平面内平移，以节约内窥镜光源的体积，方便排布光路。

根据上述技术方案，通过控制待控制元件在光线传播平面内平移，可以在待控制元件大小受限的情况下保证分光组件所划分的目标窄带光均可以出射。因此，这种方案有助于降低设备成本，且有助于降低内窥镜系统的体积，提高其便携性。

示例性地，分光组件还包括：第一狭缝元件，其设置于发光组件与反射式光栅之间，用于使合束光形成点光源或线光源。

示例性地，第一狭缝元件可以具体设置在第一反射镜和发光组件之间，用于减小合束光的光通量，以使合束光形成点光源或线光源。

再次参照图1，第一狭缝元件可以设置在第一反射镜和发光组件110之间。发光组件110产生的合束光经过第一狭缝元件上的第一狭缝之后，可以变成点光源或线光源。第一狭缝元件是可选的，其可以省略。

根据上述技术方案，第一狭缝元件可以减小发光组件所产生的合束光的光通量，形成点光源或线光源，这样使得光源能量较为集中，方便后续进行分光。

示例性地，内窥镜光源还可以包括：光耦合镜头，光耦合镜头设置在分光组件的出射光路上，用于汇聚和/或匀化目标窄带光。

如上所述，在一个实施例中，内窥镜光源100中还可以包括光耦合镜头。再次参照图1，光耦合镜头可以设置在分光组件120的出射光路上，该出射光路可以是例如上述第二反射镜的出射光路。光耦合镜头可以将分光组件120出射的目标窄带光汇聚在一起和/或将目标窄带光匀化，并且可以将汇聚和/或匀化后的窄带光传输到内窥镜镜体中的光路接口上。

如上所述，由于光束在传输过程中会由于发散等原因产生损耗，因此通过光耦合镜头可以将发散的窄带光重新汇聚和/或匀化，以帮助减少光束的损耗。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种内窥镜系统。图5示出了根据本实用新型一个实施例的内窥镜系统500的示意图，如图5所示，内窥镜系统500可以包括内窥镜光源100、内窥镜镜体510和图像处理器520。

上述的内窥镜光源100，用于至少出射目标窄带光。

内窥镜镜体510，与内窥镜光源100连接，用于将目标窄带光照射至被摄对象，并采集被摄对象的目标窄带光图像。

图像处理器520，其分别与内窥镜光源100和内窥镜镜体510通信连接，用于基于目标窄带光图像生成被摄对象的观察图像。

内窥镜镜体510可以通过光路接口接收内窥镜光源100出射的窄带光。内窥镜镜体510接收每束窄带光后，可以将该窄带光通过照明光纤和照明窗口传导、扩束和匀化后，最后送至被摄对象。内窥镜镜体510离分光组件120近的一端为接收端(即光路接口所在一端)，另一端为插入端(即照明窗口所在一端)。插入端可以进入人体内，放置于图5所示的被摄对象附近。内窥镜镜体510还可以包括成像物镜和图像传感器等部件，图像传感器可以采用任意现有或将来可能出现的图像传感器实现，例如互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)传感器或电荷耦合器件(ChargeCoupled Device,CCD)传感器等。通过成像物镜和图像传感器可以采集被摄对象的目标窄带光图像。图像处理器520可以通过任意合适的现有或将来可能出现的通信方式与分别与内窥镜光源100和内窥镜镜体510通信连接。上述通信方式可以包括有线通信方式和/或无线通信方式。有线通信方式可以包括数字视频端口(Digital Video Port,DVP)通信、移动行业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface,MIPI)通信、CMOS图像传感器接口(CMOS Sensor Interface,CSI)通信、通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)通信等中的一种或多种。无线通信方式可以包括蓝牙通信、WiFi通信、近场通信(Near FieldCommunication,NFC)等中的一种或多种。

内窥镜光源100出射的一束窄带光依次通过光路接口、照明窗口到达被摄对象后，通过成像物镜和图像传感器可以对被摄对象进行成像，获得窄带光图像。内窥镜镜体510可以将窄带光图像传输至图像处理器520进行图像处理。通过这种方式可以获得多束窄带光分别对应的窄带光图像。例如，合束光为红光且被分为100个窄带波段，与这100个窄带波段一一对应的100束窄带光照射到被摄对象后，可以获得100个窄带光图像。图像处理器可以从100个窄带光图像中选择与目标窄带波段相对应的目标窄带光图像，进而基于目标窄带光图像生成被摄对象的观察图像。

内窥镜系统500还可以可选地包括显示器，用于显示观察图像，以供用户查看。

根据上述技术方案，可以通过分光组件划分出对应于不同波段的窄带光并通过调整窄带光的出射角度来使窄带光依次经过预设出射位置，进而使各波段对应的窄带光依次入射到内窥镜镜体。通过该内窥镜光源可以非常容易地产生较多数量的波段。因此，根据本实用新型实施例的内窥镜系统能够产生较大数量的波段，光谱分辨率高，照明效率也比较高，可以较好地应用于多光谱、高光谱甚至超光谱成像。

根据本实用新型的又一方面，还提供了一种内窥镜成像方法，应用于上述的内窥镜系统。图6示出了根据本实用新型一个实施例的内窥镜成像方法600的示意性流程图，如图6所示，该方法600可以包括以下步骤S610、步骤S620和步骤S630。

步骤S610，根据选定的成像模式，确定目标发光光谱以及至少两个目标窄带波段。

示例性地，可以根据被摄对象(例如生物组织)在不同光谱下的光谱特性，确定最有利于观察或凸显病灶的光谱，并且可以在多束窄带光中选取合适的目标窄带光，采集对应的目标窄带光图像，以合成能够较为精细化地显示组织结构、颜色等信息的观察图像。示例性地，可以预先设置不同的成像模式，以获得最有利于观察或凸现病灶的观察图像。不同的成像模式可以对应于不同的目标发光光谱，用户选定其中一种成像模式之后，可以确定当前对应的目标发光光谱。此外，每种成像模式也预设有对应的目标窄带波段。选定成像模式之后，也可以确定对应的至少两个目标窄带波段。在目标发光光谱中，至少两个目标窄带波段的发光强度之比与所选定的成像模式匹配。例如，返回参见图3和图4所示的两种成像模式下的目标发光光谱。每个目标发光光谱可以划分为多个窄带波段，其中的至少部分可以作为目标窄带波段。例如，λ1和λ2为目标窄带波段，成像模式2所对应的λ1和λ2的发光强度之比与成像模式3所对应的λ1和λ2的发光强度之比不同。目标窄带波段所对应的发光强度之比不同，影响合成后的观察图像的呈现效果。用户可以选择目标窄带波段之间具有需要的发光强度之比的成像模式来进行成像。

步骤S620，控制发光组件出射具有目标发光光谱的合束光，通过分光组件将合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并至少出射位于目标窄带波段的目标窄带光。

利用前文实施例中的调光装置控制发光组件110出射具有目标发光光谱的合束光。通过分光组件120将合束光划分为多束位于不同波段的窄带光。此外，调光装置可以选择不同波段的窄带光中的全部波段的窄带光或仅位于目标窄带波段的目标窄带光进行出射。

在一个示例中，内窥镜光源可以同时出射全部目标窄带光，这些目标窄带光可以同时照射至被摄对象，图像传感器可以直接感测自被摄对象返回的光线并成像，得到观察图像。例如，在需要白光观察图像的实施例中，发光组件110中的红光、绿光和蓝光三个发光器件，可以按照预设发光强度同时发光，以获得白光作为合束光。预设发光强度可以是根据预设的白光配比设置的。例如，预设发光强度可以设置为，红光：绿光：蓝光＝3:6:1。这样，可以直接获得白光光谱下的观察图像。

在另一个示例中，内窥镜光源可以依次出射各个目标窄带光，这些目标窄带光可以依次照射至被摄对象，图像传感器依次感测自被摄对象返回的光线并成像，得到多个目标窄带光图像。图像处理器可以将该多个目标窄带光图像融合，得到观察图像。

在又一个示例中，内窥镜光源可以依次出射被分割的全部窄带光，这些窄带光依次照射至被摄对象，图像传感器可以依次感测自被摄对象返回的光线并成像，得到多个窄带光图像。图像处理器可以从这些窄带光图像中选取位于目标窄带波段的目标窄带光进行融合，得到观察图像。

步骤S630，利用内窥镜镜体510将目标窄带光照射至被摄对象，采集被摄对象的目标窄带光图像，并基于目标窄带光图像生成被摄对象的观察图像。

本领域技术人员可以通过阅读上述关于内窥镜系统的相关描述，理解步骤S630的作用、实现方式，为了简洁，在此不再赘述。

根据上述技术方案，可以适应性地合成对于各种不同类型的成像模式来说呈现效果较好的观察图像。该方法的适用性广，可以满足不同的应用场景，因此对于临床诊断具有重要意义。

示例性地，控制发光组件出射具有目标发光光谱的合束光，通过分光组件将合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并至少出射位于目标窄带波段的目标窄带光(步骤S620)，包括：控制发光组件出射具有目标发光光谱的合束光，通过分光组件将合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并分时出射各束窄带光；则，利用内窥镜镜体将目标窄带光照射至被摄对象，采集被摄对象的目标窄带光图像，并基于目标窄带光图像生成被摄对象的观察图像，包括：在利用内窥镜镜体将各束窄带光照射至被摄对象时，采集与各个波段对应的窄带光图像，从各个窄带光图像中选出与目标窄带波段对应的窄带光图像作为目标窄带光图像，并基于目标窄带光图像生成被摄对象的观察图像。

在一个实施例中，在需要发白光的应用场景中，发光组件110中的红光、绿光和蓝光三个发光器件，可以按照前文实施例中的预设发光强度进行发光，通过合束片将三个发光器件对应的光束汇聚到一起，以获得白光的合束光。该合束光沿着其出射光路照射到分光组件120上，利用反射式光栅将该合束光划分为多束位于不同波段的窄带光并分时射出。任一波段的窄带光经过内窥镜镜体照射至被摄对象后，可以获得该波段对应的窄带光图像。根据预先存储的该成像模式下的目标窄带波段，可以从不同波段对应的窄带光图像中选择目标窄带光图像。基于目标窄带光图像可以生成被摄对象的观察图像。前文实施例中已经对生成被对象的观察图像的方式进行了详细地描述，为了简洁，在此不再赘述。

根据上述技术方案，可以利用不同成像模式下的目标窄带波段对应的目标窄带光图像，获取被摄对象的观察图像。该方法实现比较灵活，可以根据需要选择各种目标窄带光图像来组合生成观察图像，这有助于满足用户的个性化、多样化需求。

示例性地，成像方法还包括：根据调整指令，将任一目标窄带光图像替换为其近邻波段的另一窄带光图像；基于替换后的窄带光图像，重新生成被摄对象的观察图像。

在一个实施例中，内窥镜系统中还可以包括输入装置。输入装置可以包括但不限于以下一种或多种：鼠标、键盘、麦克风、触摸屏等。用户可以通过输入装置输入调整指令，以将任一目标窄带光图像替换为其近邻波段的另一窄带光图像。示例性地，初始的目标窄带光图像所对应的波段(即目标窄带波段)包括“415纳米～420纳米”和“550纳米～555纳米”这两个波段。医生查看基于目标窄带光图像生成的观察图像后，希望更加凸显蓝光侧，以获得对当前被摄对象来说更好的观察效果。为了在获得的观察图像中更加突出蓝光波段，可以将初始的目标窄带波段替换为“410纳米～415纳米”和“550纳米～555纳米”这两个窄带波段，并获得替换后的窄带波段所对应的新窄带光图像。基于替换后的新窄带光图像，可以重新生成被摄对象的观察图像。

根据上述技术方案，可以根据应用场景适应性调整当前成像模式下的目标窄带光图像，进而有助于获得更有利于观察的观察图像。

示例性地，成像方法还包括：更新与成像模式匹配的目标窄带波段。

在一个实施例中，用户对初始的目标窄带波段进行替换之后，内窥镜系统可以将该成像模式下匹配的目标窄带波段更新为“410纳米～415纳米”和“550纳米～555纳米”。由此，可以方便用户下次直接使用该目标窄带波段参数。

示例性地，本文所述的任一处理器均可以采用比较器、寄存器、数字逻辑电路等电子元件搭建而成，或者采用单片机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)等处理器芯片及其外围电路实现。示例性地，本文所述的任一处理器可以包括中央处理单元(CPU)、图像处理器(GPU)、专用的集成电路(ASIC)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元中的一种或几种的组合。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用处理模块或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本实用新型实施例的内窥镜系统中的一些模块的一些或者全部功能。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种内窥镜光源，其特征在于，包括：

发光组件，包括至少两个可独立控制的发光器件和至少一个合光片，各个所述发光器件用于出射不同波段范围的照明光，所述合光片用于使各个所述发光器件出射的照明光形成合束光；

分光组件，设置于所述发光组件的出射光路上，用于将所述合束光分割为多束位于不同波段的窄带光，并至少出射目标窄带光，其中，各束所述窄带光的半峰宽度小于任一所述发光器件出射的照明光的半峰宽度，所述目标窄带光为多束所述窄带光中的任一者或者多者。

2.根据权利要求1所述的内窥镜光源，其特征在于，所述分光组件包括：反射式光栅，所述反射式光栅用于将所述合束光分割为多束所述窄带光，各束所述窄带光自所述反射式光栅的出射角度或者出射位置互不相同。

3.根据权利要求2所述的内窥镜光源，其特征在于，所述分光组件还包括：第一反射镜和/或第二反射镜，

所述第一反射镜设置在所述发光组件的出射光路上，用于将所述发光组件射出的所述合束光反射到所述反射式光栅上；

所述第二反射镜设置在所述反射式光栅的出射光路上，用于将所述反射式光栅分割出的多束窄带光一一对应地反射到多个不同的出射位置处。

4.根据权利要求3所述的内窥镜光源，其特征在于，所述反射式光栅所在平面与入射至所述分光组件的所述合束光的传播方向垂直。

5.根据权利要求3所述的内窥镜光源，其特征在于，所述分光组件还包括：波段选择器，其设置于所述第二反射镜的出射光路上，用于选通所述目标窄带光，并截止除所述目标窄带光之外的其他窄带光。

6.根据权利要求5所述的内窥镜光源，其特征在于，所述波段选择器为空间光调制器。

7.根据权利要求5所述的内窥镜光源，其特征在于，所述波段选择器包括第二狭缝元件和控制装置；

所述控制装置与待控制元件连接，用于控制所述待控制元件改变位置，以调整所述多束窄带光的出射位置，使所述目标窄带光依次经过所述第二狭缝元件中的狭缝位置；

其中，所述待控制元件包括所述反射式光栅、所述第一反射镜和所述第二反射镜中的一项或多项。

8.根据权利要求7所述的内窥镜光源，其特征在于，所述控制所述待控制元件改变位置包括：

控制所述待控制元件在与所述待控制元件相对应的光线传播平面内旋转，所述光线传播平面是所述待控制元件的入射光和出射光所在的平面。

9.根据权利要求8所述的内窥镜光源，其特征在于，所述控制所述待控制元件改变位置还包括：

控制所述待控制元件在与所述待控制元件相对应的光线传播平面内平移。

10.根据权利要求2所述的内窥镜光源，其特征在于，所述分光组件还包括：第一狭缝元件，其设置于所述发光组件与所述反射式光栅之间，用于使所述合束光形成点光源或线光源。

11.根据权利要求1～10任一项所述的内窥镜光源，其特征在于，所述内窥镜光源还包括：光耦合镜头，

所述光耦合镜头设置在所述分光组件的出射光路上，用于汇聚和/或匀化所述目标窄带光。

12.一种内窥镜系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～11任一项所述的内窥镜光源，用于至少出射目标窄带光；

内窥镜镜体，与所述内窥镜光源连接，用于将所述目标窄带光照射至被摄对象，并采集所述被摄对象的目标窄带光图像；

图像处理器，其分别与所述内窥镜光源和所述内窥镜镜体通信连接，用于基于所述目标窄带光图像生成所述被摄对象的观察图像。

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