视频内窥镜装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种视频内窥镜装置，其包括摄像头和包括光学元件的两个平行光学装置，处于内窥镜轴杆内部的光学元件沿其共用第一光轴彼此同轴布置，其从光学装置的远端至近端传输光学图像。摄像头邻接光学装置的近端布置，并包括至少一个图像传感器，其包括记录平面和至少两个投影物镜，其中每个投影物镜具有第二光轴并将图像投影到图像传感器上。每个光学装置包括在各自近端处的产生至少接近平行的光路的具有第三光轴的准直光学单元。投影物镜的每个布置为将生成的平行光路成像在记录平面的焦点上。投影物镜中的至少一个布置为使得各自第二光轴具有距准直光学单元的第三光轴的最多为投影物镜的半个直径的横向距离，并且将平行光路成像在焦点上。

【技术实现步骤摘要】
视频内窥镜装置
本专利技术涉及一种视频内窥镜装置，其包括内窥镜轴杆和摄像头，其中两个单独的立体局部图像投影到同一图像传感器或两个图像传感器上。这些局部图像能够通过图像处理器转换为立体图像并在立体屏幕上描绘。
技术介绍
通常地，在手术期间使用立体手术显微镜。在微创手术中，不能够使用这些器械，并且手术医生仅能够通过内窥镜或其他特殊辅助观察位于身体开口内的手术部位。在执行这些手术期间，立体内窥镜提供了相比较于传统单内窥镜来说额外的深度信息。立体视频内窥镜此外使得能在一个屏幕上或在多个屏幕上进行图像观察以及进行视频的存储。根据具有两条平行光路的刚性内窥镜的原理能够设计立体视频内窥镜。这里，彼此靠近布置的两个物镜生成两幅中间图像，它们从不同观察角度描绘位于内窥镜前的对象。通过两个并行传输的光学单元，具有到内窥镜轴杆近端的图像传输。在那里，这些图像能够投影在一个或多个图像传感器上，诸如CCD型或CMOS型图像传感器。US5,295,477公开了一种由轴环元件制成的刚性立体内窥镜以及管状立体内窥镜。该内窥镜包括导向装置或透镜用于从内窥镜的末端传输光学图像至连接于内窥镜的显微镜。包括在内窥镜内的光波导将光从光源传输至生物标本。可动棱镜连接至内窥镜的末端。US5,527,263公开了一种具有柱状透镜的刚性立体视觉内窥镜。该内窥镜包括两组偏转棱镜对，其包括与各自光学系统同轴的各自第一棱镜以及将观察轴重新校准平行于光轴的各自第二棱镜。透明的保护元件布置在光路中。US4,651,201将含有刚性柱状透镜的立体内窥镜与两个摄像机组合。所述摄像机将两幅立体图像传输至连接至使用者眼前头戴式工具的两个屏幕。US4,862,873公开了一种含有刚性柱状透镜的视频内窥镜，其包括两个图像传感器，其含有光波导以及图像导向装置。通过导向装置的功能变化来产生立体图像。US5,577,991中公开了具有用于图像传输的柱状透镜的刚性立体视频内窥镜。该视频内窥镜包括两条平行光路，其中通过柱状透镜系统进行图像传输。在内窥镜轴杆的近端，平面镜将各自光束引导至两个图像传感器上。在光学装置的近端，视场光阑连接至各自光路。能够调节视场光阑和平面镜以设置图像在屏幕上的位置。US6,139,490公开了一种立体内窥镜以及可与其相连的虚拟现实眼镜。US5,751,341公开了一种立体内窥镜，其包括多个轴杆部分，由此轴杆是可旋转的。US6,108,130公开了一种立体透镜系统以及具有一对场的立体图像传感器。借助于从图像采集系统至图像传感器场的自聚焦透镜，由图像信息的图像重定向获得图像传感器上各图像之间的缩减距离。US6,582,358公开了一种具有第三光路的立体内窥镜。该第三光路包括相比用于立体镜的光学设备来说具有更大视角的光学设备。US7,671,888公开了一种具有蔽光系统的立体内窥镜屏幕控制设备。US5,776,049公开了一种具有调节控制回路的立体内窥镜。WO2011/014687A2公开了一种具有并行图像传输的立体视频内窥镜。通过内窥镜轴杆远端处的光学开口来获得图像，并且该图像以两个立体局部图像穿过内窥镜轴杆至两个出口光学单元中的一个或两个来传输，所述两个出口光学单元将图像投射到摄像机的图像传感器上。具有柱状透镜的刚性单像内窥镜的基本设计出现于专利文献US3,257,902。在细长管中，物镜和柱状透镜系统沿同一光轴顺序地布置。柱状透镜用于图像引导至管的近端。目镜，其生成对于人眼可见的虚拟图像，布置在管近端之后。由目镜生成的图像还能够由合适的摄像机记录。
技术实现思路
本专利技术是基于开发立体视频内窥镜的目的，所述立体视频内窥镜根据具有两条平行光路的刚性内窥镜以及用于图像引导的柱状透镜系统的原理以避免调节敏感元件以及使得能够简单制造的方式。在小直径内窥镜轴杆的情形中使得内窥镜的方便操作以及高分辨率图像传感器的使用成为可能。根据本专利技术，这通过视频内窥镜装置来实现，所述视频内窥镜包括两个平行光学装置，它们一起至少部分地布置在内窥镜轴杆的内部，以及摄像头，其紧邻或邻接光学装置近端布置。每个光学装置包括光学元件，它们沿各自光学装置的光学元件的各自共用第一光轴彼此同轴布置。每个光学装置配置为从各自光学装置远端至各自光学装置的近端传输光学图像。摄像头包括至少一个图像传感器，其包括至少一个记录平面和至少两个投影物镜。通过示例的方式，图像传感器可以是CCD彩色传感器、CMOS彩色传感器等。这里，每个投影物镜具有各自第二光轴以及布置并配置为将图像投影到图像传感器上。每个光学装置包括准直光学单元，其布置在各自近端处，用于在各自光学装置的出口处产生至少接近平行的光路。准直光学单元具有第三光轴，其与光学装置的光学元件同轴布置或从光学装置的光学元件的各自共用第一光轴最多横向偏移准直光学单元的半个直径。所述至少两个投影物镜的每个布置并配置为将由各自准直光学单元生成的平行光路成像在所述至少一个图像传感器的至少一个记录平面的至少一个焦点上。所述投影物镜中的至少一个布置为使得各自第二光轴具有距生成平行光路的准直光学单元的各自第三光轴的横向距离，其测量为投影物镜的最多半个直径，所述投影物镜布置并配置为用于将所述平行光路成像在所述至少一个焦点上。因此，所述平行光路以距至少一个投影物镜第二光轴的横向距离进入所述至少一个投影物镜。该横向距离意味着沿准直光学单元的第三光轴传播的中心射线以关于其第二光轴横向偏移的进入投影物镜。在本文中，光轴应该理解为指代对应光学元件对称轴的直线。此外，一组光学元件的共用光轴应该理解为指代由各个光学元件的光轴形成的线。这意味着共用的第一光轴沿两个平行光学装置中每个的各光学元件中每个的光轴延伸。每个第二光轴沿每个物镜延伸，以及每个第三光轴沿每个准直光学单元延伸。在准直光学单元与光学装置的光学元件同轴布置以使得第三光轴形成部分第一光轴时，第三光轴与两个平行光学装置的一个的第一光轴对齐。平行光学装置的每个从光学装置的远端至光学装置的近端传输图像——所谓的立体局部图像。准直光学单元，其生成平行光路，布置在光学装置的远端。包括立体局部图像的平行光路的每个入射到投影物镜上并以距投影物镜的第二光轴的横向距离进入投影物镜。由此，这两个立体局部图像以关于彼此改变这两个立体局部图像之间的横向距离的方式偏转。通过示例的方式，在两个立体局部图像之间的横向距离增加时，这使得能够将立体局部图像彼此足够远的分离，以使得它们能够以这两幅立体局部图像能够输出为立体屏幕上立体图像信号的方式成像在图像传感器的记录平面上。各个立体局部图像对应位于物面内的对象的视图，所述对象例如为腔、器官、其部分或其组合。这两幅局部图像通过视频内窥镜装置以如下方式引到一起，即生成赋予空间印象的立体图像，所述空间印象具有由视频立体设备观察的对象的深度信息。这里，内窥镜或立体内窥镜应该理解为指代内窥镜轴杆，其具有内窥镜轴杆包括的所有光学元件。本专利技术包括的一个优点是针对现有技术所使用的目镜省去了在出口瞳孔至人眼的尺寸和位置上的通常调节。通过示例的方式，能够在立体内窥镜细长轴杆的光出口处通过柱状透镜或柱状透镜系统来实现准直。此外，对比于其他透镜系统，由柱状透镜或柱状透镜系统提供的优点是使得能够传输具有较高图像质量的相对较亮的图像。内窥镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频内窥镜装置(10)，其包括：两个平行光学装置(16、24、26)，它们一起至少部分地布置在内窥镜轴杆(14)的内部并且每个包括光学元件(16、17、24、26、27)，所述光学元件沿各光学装置(16、24、26)的光学元件(16、17、24、26、27)的共用第一光轴彼此同轴布置，每个光学装置(16、24、26)配置为从各自光学装置(16、24、26)远端(20)至各自光学装置(16、24、26)的近端(18)传输光学图像；所述视频内窥镜装置(10)还包括摄像头(28)，其紧邻或邻接光学装置(16、24、26)的近端(18)布置，并且其包括：至少一个图像传感器(34)，其包括至少一个记录平面(32)，所述摄像头(28)还包括至少两个投影物镜(30)，其中每个投影物镜具有第二光轴并布置及配置为将图像(38)投影到图像传感器(34)上；其中每个光学装置(16、24、26)包括准直光学单元(16)，其布置在各自近端(18)处，用于在各自光学装置(16、24、26)的出口(18)处产生至少接近平行的光路(12)；其中各自准直光学单元(16)具有第三光轴，其与光学装置(16、24、26)的光学元件(24、26、27)同轴布置或从光学装置(16、24、26)的光学元件(24、26、27)的共用第一光轴最多横向偏移准直光学单元(16)的半个直径，以及所述至少两个投影物镜(30)中的每个布置及配置为将由各自准直光学单元(16)生成的平行光路(12)成像在所述至少一个图像传感器(34)的至少一个记录平面(32)的至少一个焦点(36)上，以及其中所述投影物镜(30)中的至少一个布置为使得各自第二光轴具有距生成平行光路(12)的准直光学单元(16)的第三光轴的横向距离(42)，其测量为投影物镜(30)的最多半个直径，所述至少一个投影物镜(30)布置并配置为用于将所述平行光路成像在所述至少一个焦点(36)上，由此，所述平行光路(12)以距至少一个投影物镜(30)的第二光轴的横向距离(42)进入所述至少一个投影物镜(30)。...

【技术特征摘要】
2013.05.28 DE 102013209956.81.一种视频内窥镜装置(10)，其包括：内窥镜轴杆(14)，包括两个平行光学装置(16、24、26)，它们一起至少部分地布置在所述内窥镜轴杆(14)的内部并且每个包括光学元件(16、17、24、26、27)，所述光学元件沿各光学装置(16、24、26)的光学元件(16、17、24、26、27)的共用第一光轴彼此同轴布置，每个光学装置(16、24、26)配置为从各自光学装置(16、24、26)远端(20)至各自光学装置(16、24、26)的近端(18)传输光学图像；其中，每个光学装置(24、26)包括准直光学单元(16)，所述准直光学单元(16)布置在各自光学装置(24、26)的近端(18)处，用于在各自光学装置(16、24、26)的出口(18)处，并且由此在内窥镜轴杆(14)的出口(18)处，产生至少接近平行的光路(12)；所述视频内窥镜装置(10)还包括摄像头(28)，其紧邻或邻接光学装置(16、24、26)的近端(18)布置，并且其包括：至少一个图像传感器(34)，其包括至少一个记录平面(32)，所述摄像头(28)还包括至少两个投影物镜(30)，其中每个投影物镜具有第二光轴并布置及配置为将图像(38)投影到图像传感器(34)上；其中，所述摄像头(28)通过可释放和可锁定连接(60)可互换地连接至内窥镜轴杆(14)；其中各自准直光学单元(16)具有第三光轴，其与光学装置(16、24、26)的光学元件(24、26、27)同轴布置或从光学装置(16、24、26)的光学元件(24、26、27)的共用第一光轴最多横向偏移准直光学单元(16)的半个直径，以及所述至少两个投影物镜(30)中的每个布置及配置为将由各自准直光学单元(16)生成的平行光路(12)成像在所述至少一个图像传感器(34)的至少一个记录平面(32)的至少一个焦点(36)上，以及其中所述投影物镜(30)中的至少一个布置为使得各自第二光轴具有距生成平行光路(12)的准直光学单元(16)的第三光轴的横向距离(42)，其测量为投影物镜(30)的最多半个直径，所述至少一个投影物镜(30)布置并配置为用于将所述平行光路成像在所述至少一个焦点(36)上，由此，所述平行光路(12)以距至少一个投影物镜(30)的第二光轴的横向距离(42)进入所述至少一个投影物镜(30)。2.根据权利要求1所述的视频内窥镜装置(10)，其中彼此分别同轴布置的光学元件(16、17、24、26、27)包括柱状透镜(17、27)。3.根据权利要求1或2所述的视频内窥镜装置(10)，其中用于生成至少接近平行光路(12)的所述准直光学单元(16)包括位于光学装置(16、24、26)出口(18)处的柱状透镜(17)。4.根据权利要求1或2所述的视频内窥镜装置(10)，其中用于在光学装置(16、24、26)出口(18)处生成至少接近平行光路(12)的所述准直光学单元(16)是柱状透镜系统(16)，其包括至少两个接合的透镜，其中包括两个接合的透镜的柱状透镜系统(16)的至少一个透镜是柱状透镜(17)。5.根据权利要求1或2所述的视频内窥镜装置(10)，其中所述视频内窥镜装置(10)包括用于准直目的的柱状透镜系统(16)，它们具有与用于图像传输的柱状透镜系统(26)相同的设计。6.根据权利要求1或2所述的视频内窥镜装置(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·米勒，A·克利姆，
申请(专利权)人：艾克松有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE