用于体视成像系统的会聚光学系统技术方案

一种会聚棱镜组件，具有壳体和棱镜结构，该棱镜结构具有安装在单一组件中的多个棱镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于体视成像和观察系统的会聚光学系统，更具体地说，涉及与便于三维或体视观察的内窥镜一起使用的会聚光学系统。
技术介绍
内窥镜是在与许多过程(procedure)相关的医学界获得广泛认可的成像系统的例子。获得这种认可是因为内窥镜提供了一种用于进行具有极小的患者创伤过程同时是医生能够直接观察患者内部的解剖组织的装置。多年来已经研制出许多种内窥镜，并且内窥镜根据特定的用途分类。许多内窥镜具有特定的名称，包括关节镜，膀胱镜，肠镜，腹腔镜，和喉镜。工业内窥镜经常称作内孔探测镜。无论以什么样的具体形式，内窥镜和其他类似的成像系统包括在远端的形成物体(object)图像的物镜系统。对医用内窥镜来说，该物体通常是在患者体内，在诸如空气，水，含盐溶液等的一些周围介质中。工业内窥镜使位于远处封闭容积中物体成像。在近端的目镜装置提供用于虚拟、电子或患者或封闭容积外部观察的图像。目镜是提供直接视觉观察的目镜装置的一个例子。在物镜系统和目镜装置中间的图像传输系统由物镜系统将由物镜系统产生的图像传输给目镜装置。为了改进这些关心的内窥镜的光学结构在涉及单个构成的光学系统的各个不同时期已经进行了很大的努力。例如，美国专利证书6,139,490号(2000)公开了一种具有虚拟现实观察的体视内窥镜。具体说，该专利公开了一种用于产生能够三维感觉的图像的体视内窥镜系统。该内窥镜系统包括具有光源的护套和两个独立的内窥镜。来自每个内窥镜近端的准直光沿着折叠的光程被引向独立的视频摄像机。由视频摄像机产生的图像激发在虚拟现实显示装置中的靠近观察者的眼睛的能够被定位的监视器。可调反射镜和其他装置构成为了最大效果便于图像分离的会聚光学系统。体视内窥镜等成像系统通常是独立的(self-contained)。即每个内窥镜包含所有必需的光学系统以将两个图像投影到诸如立体摄像机的双通道观察装置。每个这种内窥镜能够由不同的参数定义，包括形成视场和被观察图像的放大的工作距离。该工作距离是内窥镜远端和被观察物体之间的预期的距离。用于体视成像系统的另一个参数是会聚距离。该会聚距离是当参考点的两个立体图像重叠出现时物体上的参考点和入射光孔之间的距离。由于这些体视系统的使用不断增加时，医生们需要用于不同工作距离的最佳化的系统，以便他们能够用不同放大倍数观察物体而不使立体图像变坏。一些现有技术的内窥镜，包括体视内窥镜是具有独立光学系统和特征场深的固定焦点装置。因此，它能够在保持足够的焦距的同时在工作距离的有限范围内移动该内窥镜的远端。其他的内窥镜能够被聚焦，所以该内窥镜能够在很宽的工作距离范围内移动。但是，即便在定焦交点的内窥镜中在被场深允许的有限的移动范围内，改变正常的或设计的工作距离能够引起三维效果变坏。具体说，如果会聚距离保持为不变，在观察系统中图像分离随着工作距离的变化而变化。正是这个会聚距离在观察系统中确定来自内窥镜的两个图像的分离度。因此，为了使会聚距离匹配工作距离以便提供足够的焦距和合理的三维图像，必须对不同的工作距离设计不同的内窥镜。结果，需要具有不同工作距离的体视内窥镜的医生们面临者购买多个昂贵的体视内窥镜以保持适当的图像分离的局面。在这些内窥镜中，将两个输出图像传输到观察位置的光学系统包括分散的、独立地机械支撑的光学元件的组件。而且，这些组件通常出现在非准直的图像空间中。与单内窥镜中所用的光学元件所需要的精度和稳定性相比，它们必须以较高的精度和较高的稳定性相互对准。较高的精度和较高的稳定性的要求必须满足以保持生成的体视图像的质量。在可接受的内窥镜包装的机械限制内，这种光学元件的数目能够减小用于支撑结构和需要的几何形状的可得到的体积，该几何形状不适合于用于高压消毒所需要的标准密封技术。经常，这些光学元件具有不同的尺寸。这些内窥镜遭受草率对待带来的损坏，例如当内窥镜意外地掉落时。由于不同尺寸部件的不同的热膨胀，用于消毒的高压消毒引起机械应力。每种作用能够使形成工作距离的光学元件不对准。任何这种不对准能够改变会聚距离、内窥镜或其他体视成像系统的整体光学特性，特别是被观察的三维图像的质量。需要一种设备，其能够使诸如内窥镜的单个的体视成像系统适合于不同的工作距离，其能够使这样的成像系统发生粗率的对待和相应的高压消毒的应力，并且其便于形成会聚距离的光学元件的精确对准。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种体视成像系统，其具有通过可互换的会聚光学系统用于提供不同会聚距离的装置。本专利技术的另一个目的是提供一种立体会聚光学系统，其具有比较容易对准的光学元件，并且其相对于环境载荷具有增加的稳定性。本专利技术的又一个目的是提供一种体视观察系统，其利用具有连接器的内窥镜作为成像系统，该连接器的特征在于不同的会聚距离。本专利技术的再一个目的是提供一种用于体视内窥镜观察系统的会聚光学系统，其能够经诸如机械和热冲击的受各种环境载荷。本专利技术还有一个目的是提供用于体视内窥镜的会聚光学系统，其使该内窥镜的反复的高压消毒的冲击最小。根据本专利技术的一方面，一种会聚连接器在体视成像系统和体视观察系统之间连接。壳体适合用于在成像和观察系统中间可拆卸地连接。在该壳体内的光学系统将沿着入射轴接收的光束沿着不同的输出轴从成像系统传输到体视观察系统，为体视观察提供最佳的会聚光学系统根据本专利技术的另一方面，一种光学体视系统包括光学成像系统和观察系统。该光学成像系统提供物体的第一和第二分离图像和通过第一和第二光学通道传输的光。该观察系统提供用于体视观察的图像。只包括棱镜的第一和第二光学组件控制来自该第一和第二光学通道的光的传输，以提供体视观察。根据本专利技术的又一方面，一种光学体视系统包括光学成像系统和观察系统。该光学成像系统以从第一和第二通道传输的准直光提供物体的第一和第二分离图像。一种光会聚组件包括第一和第二光学组件，其使来自单个物体位置并且分别通过第一和第二光学通道传输的光束沿着第一和第二输出轴改变方向。设置该第一和第二光学组件，从而该第一和第二输出轴具有在观察系统中优化图像分离的夹角。根据本专利技术的再一方面，一种光学会聚连接器适合于在体视内窥镜之间连接，该内窥镜在体视观察系统中在两个通道处产生物体的分离图像。该光学会聚连接器包括壳体，该壳体具有空腔，适于在内窥镜和观察系统中间可拆卸连接。在该壳体空腔中的会聚光学系统将来自每个内窥镜通道的光的方向改变到体视观察系统，因而在观察系统中形成用于观察的图像分离，为了观察，该观察系统提供该物体的优化的体视图像。根据本专利技术的还再一方面，一种用于体视地观察物体的光学系统包括体视内窥镜和体视观察系统。该体视内窥镜沿着两个通道的每个传输物体的图像，其中该物体位于距该内窥镜的远端工作距离处。该体视观察系统相应于该入射图像显示体视图像。在该内窥镜和观察系统中间的会聚光学系统为来自体视成像系统的图像形成最佳会聚距离，用于给定的工作距离。更具体地说，第一光学组件将沿着第一输入轴从第一通道接收的来自物体点的光束沿着第一输出轴传输给观察系统。第二光学组件将沿着第二输入轴从第二通道接收的来自相同物体点的光束沿着第二输出轴传输给观察系统。该第一和第二输出轴被取向成是互补的，并且在其之间形成一个夹角，其针对工作距离优化在观察系统中的图像分离。附图说明权利要求具体指出并且清楚地主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在体视成像系统和体视观察系统之间连接的会聚连接器，包括：Ａ）适合于在成像和观察系统中间可拆卸地连接的壳体，和Ｂ）在所述壳体内用于将沿着入射轴从该成像系统接收的光束沿着一个不同的输出轴传输到该体视观察系统，因而为体视观察提供最佳会聚。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特S布赖登塔尔，理查德G西尔，克里斯托弗戴维，约瑟夫N弗凯伊，理查德E弗凯伊，罗伯特N罗斯，布赖恩E沃尔克，
申请(专利权)人：精密光学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]