角度选择性光学系统、具有这种系统的立体视频内窥镜和制造该系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜(2)的光学系统(20)、立体视频内窥镜(2)以及制造光学系统(20)的方法。具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜(2)的光学系统(20)包括共同定义光束路径的横向地观察的远侧光学组件(24)和近侧光学组件(26)。光学系统(20)还包括具有垂直于远侧光学组件(24)的光轴(22)定向的表面的角度选择性光学元件，其中，位于光束路径中的表面涂有入射角选择性介电涂层(60、60’)。

Angle Selective Optical System, Stereo Video Endoscope with this System and Method of Manufacturing the System

The invention relates to an optical system (20), a stereoscopic video endoscope (2) and a method for manufacturing an optical system (20) with a fixed transverse viewing direction. An optical system (20) of a stereoscopic video endoscope (2) with a fixed lateral viewing direction includes a far optical component (24) and a proximal optical component (26) that jointly define the beam path for lateral viewing. The optical system (20) also includes an angular selective optical element with an optical axis (22) oriented perpendicular to the far optical component (24), in which the surface located in the beam path is coated with an angular selective dielectric coating (60, 60').

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】角度选择性光学系统、具有这种系统的立体视频内窥镜和制造该系统的方法说明书本专利技术涉及一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜的光学系统，该光学系统包括共同建立光束路径的横向地观察的远侧光学组件和近侧光学组件，其中，近侧光学组件包括同样设计的左通道透镜系统和右通道透镜系统，并且其中，远侧光学组件建立光轴并且被配置为将来自物体空间的沿光束路径的入射光耦合到近侧光学组件的左通道透镜系统和右通道透镜系统中。此外，本专利技术还涉及一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜，以及一种制造具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜的光学系统的方法，其中，该光学系统包括共同建立光束路径的横向地观察的远侧光学组件和近侧光学组件，其中，远侧光学组件包括同样设计的左通道透镜系统和右通道透镜系统，并且其中，远侧光学组件建立光轴并且被配置为将来自物体空间的沿光束路径的入射光耦合到近侧光学组件的左通道透镜系统和右通道透镜系统中。在不同的设计中已知视频内窥镜，其中在内窥镜轴的远侧尖端进入的光被引导通过光学系统到一个或更多个图像传感器上。存在具有直视(所谓的0°视角)方向的内窥镜、具有(固定的)横向观察方向的内窥镜以及具有可调节的观察方向的内窥镜(也称为V-DOV内窥镜)。此外，已知被设计成记录立体图像对和/或两个立体视频通道的立体视频内窥镜。利用这样的仪器，能够在位于内窥镜轴的端部前方的远侧的检查或手术室中创建物体的3D图像。具有横向观察方向的立体视频内窥镜是具有偏离直视的固定的观察方向的横向地观察的内窥镜。这种内窥镜通常包括包含多个棱镜的棱镜布置结构，这些棱镜将从物体空间进入光学系统的光束以相对于内窥镜轴的纵轴的一定角度并在恰当侧上沿内窥镜轴方向反射两次。例如，从申请人OlympusWinter和Ibe，Hamburg的DE102014206513A1已知这种内窥镜。这种立体视频内窥镜的偏转棱镜布置结构通常包括两个或三个棱镜。这些棱镜在它们共同的边界表面处彼此反复粘合。在这种偏转棱镜布置结构中，入射光束的反射发生在第二棱镜的两个反射边界表面处，这两个反射边界表面相对于入口透镜的光轴以及内窥镜轴的纵轴均成一定角度。沿入射光的方向，偏转棱镜布置结构的第二棱镜位于直接布置在入口透镜后面的第一棱镜的后面。发生第二次反射的第二棱镜的倾斜反射边界表面部分地与入射光束首先通过的第一棱镜形成共同的边界表面。这种立体视频内窥镜的光学系统的入口透镜定义了该光学系统的光轴。光学系统包括建立该光学系统的视场的光圈或弯月面。在视场内进入光学系统的光束通过光学系统在一个或更多个图像传感器上成像。从视场外侧进入光学系统的光束经常引起光学系统内的反射并且生成所谓的“重影图像”或“光晕”。可以产生这种重影图像的已知偏转棱镜组包括彼此粘合的第一棱镜和第二棱镜。第一棱镜具有入口侧和出口侧，其中入口侧相对于出口侧成角度。第一棱镜的出口侧直接毗邻第二棱镜的第二入口侧。例如，第一棱镜和第二棱镜在这两侧彼此粘合。第二棱镜还包括反射侧和第二出口侧。从视场外侧进入偏转棱镜组的光穿过第一棱镜的入口侧并且从其出口侧离开。然后，光直接穿过第二入口侧进入第二棱镜，在第二棱镜内的反射侧上反射并且在出口侧离开。以相对于入口透镜的光轴成大角度进入光学系统的外围光束穿过入口透镜进入第一棱镜并且穿过其第一入口侧和出口侧。该光束还在穿过第一出口侧的同时穿过第二棱镜的第二入口侧。如已经提到的，这两个棱镜表面可以彼此粘合。然后，光束在第二棱镜的反射侧上反射并且以锐角接触第一棱镜与第二棱镜之间的共同边界表面，即，从后侧接触第二棱镜的第二入口侧。在那里，光束经历菲涅耳反射或全反射并且被反射回第二棱镜的反射侧。从那里，光束再次穿过第二棱镜的第二入口侧并且再次被反射，例如，从内侧通过该边界表面被全反射。然后，光束穿入左通道透镜系统或右通道透镜系统，在那里生成重影图像。偏转棱镜组中的这种四重反射本身已知是不希望的。本专利技术的目的是提供一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜的光学系统、一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜、以及一种制造对来自视场外侧的入射光束不太敏感的具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜的光学系统的方法。该目的通过具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜的光学系统解决，该光学系统包括共同建立光束路径的横向地观察的远侧光学组件和近侧光学组件，其中，近侧光学组件包括同样设计的左通道透镜系统和右通道透镜系统，并且其中，远侧光学组件建立光轴并且被配置成将来自物体空间的沿光束路径的入射光耦合到近侧光学组件的左通道透镜系统和右通道透镜系统中，其中，光学系统被开发成包括具有垂直于远侧光学组件的光轴定向的表面的角度选择性光学元件的光学系统，其中，位于光束路径中的该表面涂有入射角选择性介电涂层。从物体空间中的视场进入光学系统的进入光学系统的光束穿过第一棱镜的第一入口侧，在棱镜体的边界表面处被反射并且穿过第一棱镜的第一出口侧。第一棱镜的第一出口侧例如粘合到第二棱镜的第二入口侧。光束穿过该边界表面到达第二棱镜的第二入口侧。它们在棱镜体的边界表面处偏转并且穿到第二棱镜的后反射侧。从那里，光束被反射回至第二棱镜的第二入口侧并且在第二棱镜的棱镜体内的棱镜体中的该边界表面处经历全反射。因此，光束在第二入口侧的内侧处被反射。从那里，光束通过第二棱镜的出口侧离开偏转棱镜组。在本专利技术的上下文中，“横向观察方向”或术语“横向地观察”理解如下：立体视频内窥镜具有轴。该轴是刚性的或柔性的。在刚性轴的情况下，它具有纵向延伸方向。在柔性轴的情况下，轴在远端区域处沿纵向延伸方向延伸。内窥镜的观察方向与其纵向延伸方向形成不等于零的角度。这个角度是恒定的。例如，这样的角度是30°。在根据本专利技术的元件的光学系统中，有利地排除了如现有技术中已知的来自偏转棱镜组的边界表面的四重反射。对于立体视频内窥镜，第二棱镜的反射表面必须大于不提供立体图像的内窥镜棱镜的情况。这是必要的，因为应该为右立体通道和左立体通道实现最大可能的立体基线。大的立体基线可以创建大的3D效果。然而，该设计要求导致上述多重反射的危险，尤其是所描述的四重反射。这些反射产生了不希望的重影图像。有利地，入射角选择性介电涂层确保提供角度选择性光学系统。从视场外部落入光学系统的光束至少大部分被入射角选择性介电涂层反射。换句话说，入射光束因此不会以与光轴成大角度的方式进入光学系统。相应地，它们不能在那里产生诸如重影图像之类的图像失真。入射角选择性介电涂层被有利地配置成使得其角度可选功能将通过涂层透射的光束限制为相对于光轴以给定角度进入光学系统的光束。该给定角度尤其对应于由光学系统的视场建立的开口角度。只有以小于或等于该阈值角度(测量相对于光轴的角度)的入射角进入光学系统的光束才能通过入射角选择性介电涂层。根据一有利的实施方式，光学系统被开发成远侧光学组件沿入射光方向依次包括入口透镜、偏转棱镜组和出口透镜，其中，偏转棱镜组沿入射光方向依次包括第一棱镜和第二棱镜，其中，第一棱镜包括第一入口侧和相对于其倾斜的第一出口侧，并且其中，第二棱镜包括第二入口侧、反射侧和第二出口侧，其中，位于光束路径中的表面是第一棱镜的第一入口侧，并且第一入口侧涂有角度选择性介电涂层。根据另一有利的实施方式，光学系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜(2)的光学系统(20)，所述光学系统(20)包括共同建立光束路径的横向地观察的远侧光学组件(24)和近侧光学组件(26)，其中，所述近侧光学组件(26)包括同样设计的左通道透镜系统(48L)和右通道透镜系统(48R)，并且其中，所述远侧光学组件(24)建立光轴(22)并且被配置成将来自物体空间(11)的沿所述光束路径的入射光耦合到所述近侧光学组件(26)的所述左通道透镜系统(48L)和所述右通道透镜系统(48R)中，其特征在于，所述光学系统(20)包括具有垂直于所述远侧光学组件(24)的所述光轴(22)定向的表面的角度选择性光学元件，其中，位于所述光束路径中的该表面涂有入射角度选择性介电涂层(60、60’)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.04 DE 102016219217.51.一种具有固定的横向观察方向的立体视频内窥镜(2)的光学系统(20)，所述光学系统(20)包括共同建立光束路径的横向地观察的远侧光学组件(24)和近侧光学组件(26)，其中，所述近侧光学组件(26)包括同样设计的左通道透镜系统(48L)和右通道透镜系统(48R)，并且其中，所述远侧光学组件(24)建立光轴(22)并且被配置成将来自物体空间(11)的沿所述光束路径的入射光耦合到所述近侧光学组件(26)的所述左通道透镜系统(48L)和所述右通道透镜系统(48R)中，其特征在于，所述光学系统(20)包括具有垂直于所述远侧光学组件(24)的所述光轴(22)定向的表面的角度选择性光学元件，其中，位于所述光束路径中的该表面涂有入射角度选择性介电涂层(60、60’)。2.根据权利要求1所述的光学系统(20)，其特征在于，所述远侧光学组件(24)沿入射光方向依次包括入口透镜(28)、偏转棱镜组(30)和出口透镜(46)，其中，所述偏转棱镜组(30)沿入射光方向依次包括第一棱镜(32)和第二棱镜(34)，其中，所述第一棱镜(32)包括第一入口侧(36)和相对于所述第一入口侧(36)倾斜的第一出口侧(38)，并且其中，所述第二棱镜(34)包括第二入口侧(40)、反射侧(42)和第二出口侧(44)，其中，位于所述光束路径中的表面是所述第一棱镜(32)的所述第一入口侧(36)，并且该第一入口侧(36)涂有所述入射角度选择性介电涂层(60’)。3.根据权利要求1所述的光学系统(20)，其特征在于，所述光学系统(20)包括入口窗(10)，并且来自所述物体空间(11)的入射光穿过所述入口窗(10)进入所述远侧光学组件(24)，其中，位于所述光束路径中的表面是所述入口窗(10)的一侧，并且该侧涂有所述入射角度选择性介电涂层(60)。4.根据权利要求3所述的光学系统(20)，其特征在于，所述入口窗(10)的面向所述远侧光学组件(24)的内侧涂有所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·绍温克，赵建新，
申请(专利权)人：奥林匹斯冬季和IBE有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE