用于立体内窥镜摄像机的动态孔径定位制造技术

本文描述的技术可以体现在立体视觉内窥镜中，其中随着内窥镜被移动和旋转，可以动态地确定两只眼睛的取向。当使用成角度的立体视觉内窥镜时，即使当其被旋转(例如，以观察腔的侧面)时，这可以实现改善的用户体验。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于立体内窥镜摄像机的动态孔径定位相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月18日提交的题为“DynamicAperturePositioningforStereoEndoscopicCameras(用于立体内窥镜摄像机的动态孔径定位)”的申请号15/956,655的美国申请的权益，其要求于2018年4月4日提交的题为“DynamicAperturePositioningforStereoEndoscopicCameras(用于立体内窥镜摄像机的动态孔径定位)”的申请号62/652,826的美国临时申请的权益。上述两个申请的公开内容均以全文引用方式并入本文。
本公开涉及可以在外科手术系统中使用的三维(3D)内窥镜。
技术介绍
正在开发微创外科手术系统以减少接受外科手术干预的患者遭受的创伤。这些系统只需要很小的切口，外科医生使用像摄像机的棍状物和器械来进行手术。除了减少创伤之外，这种类型的远程操作系统增加了外科医生的灵活性，并且允许外科医生从远程位置对患者进行手术。远程外科手术是外科手术系统的通用术语，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵外科手术器械的运动，而不是直接用手握住和移动器械。在这样的远程外科手术系统中，通过显示设备向外科医生提供外科手术部位的图像。基于通过显示设备接收到的视觉反馈，外科医生通过操纵主控输入设备对患者执行外科手术，主控输入设备进而控制远程机器人器械的运动。
技术实现思路
本文所述的技术描述了具有可控瞳孔位置的立体视觉摄像机。可控瞳孔位置允许适于具有成角度视图的内窥镜的轴向旋转的立体视觉视图。描述了如何控制瞳孔的位置，以在观察镜旋转或观察者头部运动期间创建自然立体视图的方法。该设备是电子设备，并且可以通过软件进行控制。在一个方面，本文档的特征在于一种用于生成场景的视图的方法，该方法包括通过一个或多个处理设备确定由连接立体视觉内窥镜的第一孔径位置和第二孔径位置的线相对于参考取向限定的取向角。该方法还包括调节第一孔径位置和第二孔径位置中的至少一个，同时维持在第一孔径位置和第二孔径位置之间的间隔，以维持跨多个内窥镜取向的取向角。该方法还包括在第一孔径位置和第二孔径位置的每一个位置处创建孔径，以及使用基于通过在第一孔径位置和第二孔径位置处创建的孔径捕获的光的信号生成视图的表示，以用于呈现在与立体视觉内窥镜相关联的显示设备上。在另一方面，本文档描述了一种系统，该系统包括立体视觉内窥镜、显示设备以及一个或多个处理设备。立体视觉内窥镜包括用于感测一对立体图像的第一图像和第二图像的至少一个图像传感器。第一图像和第二图像是基于穿过分别电子地限定在内窥镜内的液晶层上的第一孔径位置和第二孔径位置处的孔径的光来感测。一个或多个处理设备被配置为确定由连接立体视觉内窥镜的第一孔径位置和第二孔径位置的线相对于参考取向限定的取向角，调节第一孔径位置和第二孔径位置中的至少一个，同时维持在第一孔径位置和第二孔径位置之间的间隔，以维持跨多个内窥镜取向的取向角，以及在第一孔径位置和第二孔径位置的每一个位置处创建孔径。一个或多个处理设备还被配置为使用通过在第一孔径位置和第二孔径位置处创建的孔径捕获的一对立体图像来生成外科手术场景的视图的表示。显示设备被配置为呈现视图的表示。在另一方面，本文档描述了一种或多种机器可读存储设备，其上编码有用于使一个或多个处理设备执行各种操作的计算机可读指令。该操作包括确定由连接立体视觉内窥镜的第一孔径位置和第二孔径位置的线相对于参考取向限定的取向角；以及调节第一孔径位置和第二孔径位置中的至少一个，同时维持在第一孔径位置和第二孔径位置之间的间隔，以维持跨多个内窥镜取向的取向角。该操作还包括在第一孔径位置和第二孔径位置中的每一个位置处创建孔径，并使用基于通过在第一孔径位置和第二孔径位置处创建的孔径捕获的光的信号生成视图的表示，以用于呈现在与立体视觉内窥镜相关联的显示设备上。以上各方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。参考取向可以垂直于地球重力方向。可以接收到指示操作立体视觉内窥镜的用户的头部的取向的信息，并且可以根据指示用户的头部的取向的信息来确定参考取向。调节第一孔径位置和第二孔径位置中的至少一个可以包括从在立体视觉内窥镜的光路中以基本上环形的配置设置的一组液晶显示器(LCD)段中选择一对LCD段的位置。在第一孔径位置和第二孔径位置中的每一个处创建孔径可以包括控制一对LCD段中的第一LCD段，使得与不同的、相对深色状态相比，第一LCD段变为其中第一LCD段允许更多的光穿过的状态，以及控制一对LCD段中的第二LCD段，使得与不同的、相对深色状态相比，第二LCD段变为其中第二LCD段允许更多的光穿过的状态。可以控制第一LCD段和第二LCD段以分别基本上同时获取第一图像和第二图像。穿过第一LCD段的光可以穿过第一偏振器，并且穿过第二LCD段的光可以穿过第二偏振器，第二偏振器与第一偏振器不同地偏振光。第一偏振器可以相对于第二偏振器正交。可以使用第一传感器和第二传感器分别感测穿过在第一孔径位置和第二孔径位置处创建的孔径的光，第一传感器和第二传感器被设置在偏振分束器的两个相对(opposing)侧上。可以以顺序的图案在第一孔径位置和第二孔径位置处创建孔径。可以使用单个传感器感测穿过在第一孔径位置和第二孔径位置处创建的孔径的光。视图的表示可以呈现在显示设备上。响应于在显示设备上呈现视图的表示，可以接收与在外科手术场景处操作外科手术设备有关的用户输入。在另一方面，本文档的特征在于一种立体视觉内窥镜，该立体视觉内窥镜包括用于感测一对立体图像的第一图像和第二图像的至少一个图像传感器。基于穿过内窥镜内的第一孔径的光感测第一图像，并且基于穿过内窥镜内的第二孔径的光感测第二图像。设置在两层玻璃之间的液晶层包括第一电极布置，使得使用第一电极布置的一部分在液晶层中创建第一孔径和第二孔径中的每一个。实施方式可以包括以下特征的一个或多个。与穿过第二孔径的光相比，穿过第一孔径的光可以被不同地偏振。立体视觉内窥镜可以包括第一图像传感器、第二图像传感器和光学元件，该光学元件基于入射光的偏振状态将入射光引导至第一图像传感器或第二图像传感器。响应于通过第一电极布置提供的相应控制信号，可以将第一孔径和第二孔径中的每一个控制为位于液晶层上的各个位置。第一孔径和第二孔径的位置可以根据内窥镜相对于参考取向的取向来控制。立体视觉内窥镜可以包括第一图像传感器和第二图像传感器，其中第一图像和第二图像分别基本上同时被第一图像传感器和第二图像传感器感测。可以通过单个图像传感器顺序地感测第一图像和第二图像。立体视觉内窥镜可以包括容纳前端透镜组件的第一部分和包括容纳液晶层和至少一个图像传感器的细长轴的第二部分。第二部分可以相对于第一部分成一定角度设置。角度可以是以下之一：0°、30°和45°。可以使用第一电极布置电子地调节第一孔径和第二孔径中的至少一个的位置，以维持在(i)连接第一孔径和第二孔径的线与(ii)参考取向之间的角度。可以维持在(i)连接第一孔径和第二孔径的线与(ii)参考取向之间的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成场景的视图的方法，所述方法包括：/n通过一个或多个处理设备确定由连接立体视觉内窥镜的第一孔径位置和第二孔径位置的线相对于参考取向限定的取向角；/n调节所述第一孔径位置和所述第二孔径位置中的至少一个，同时维持在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置之间的间隔，以维持跨多个内窥镜取向的所述取向角；/n在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置中的每一个位置处创建孔径；以及/n使用基于通过在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置处创建的所述孔径捕获的光的信号生成所述视图的表示，以用于呈现在与所述立体视觉内窥镜相关联的显示设备上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180404 US 62/652,826;20180418 US 15/956,6551.一种用于生成场景的视图的方法，所述方法包括：
通过一个或多个处理设备确定由连接立体视觉内窥镜的第一孔径位置和第二孔径位置的线相对于参考取向限定的取向角；
调节所述第一孔径位置和所述第二孔径位置中的至少一个，同时维持在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置之间的间隔，以维持跨多个内窥镜取向的所述取向角；
在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置中的每一个位置处创建孔径；以及
使用基于通过在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置处创建的所述孔径捕获的光的信号生成所述视图的表示，以用于呈现在与所述立体视觉内窥镜相关联的显示设备上。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考取向垂直于地球重力方向。


3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
接收指示操作所述立体视觉内窥镜的用户的头部的取向的信息；以及
根据指示所述用户的所述头部的所述取向的所述信息确定所述参考取向。


4.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述第一孔径位置和所述第二孔径位置中的至少一个包括从在所述立体视觉内窥镜的光路中以基本上环形的配置设置的一组液晶显示器段即一组LCD段中选择一对LCD段的位置。


5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置的每一个处创建所述孔包括：
控制所述一对LCD段中的第一LCD段，使得与不同的、相对较少透射的深色状态相比，所述第一LCD段变为其中所述第一LCD段允许更多的光穿过的状态；以及
控制所述一对LCD段中的第二LCD段，使得与不同的、相对较少透射的深色状态相比，所述第二LCD段变为其中所述第二LCD段允许更多的光穿过的状态。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一LCD段和所述第二LCD段被控制以分别基本上同时地获取第一图像和第二图像。


7.根据权利要求6所述的方法，其中穿过所述第一LCD段的光穿过第一偏振器，并且穿过所述第二LCD段的光穿过第二偏振器，所述第二偏振器与所述第一偏振器不同地偏振光。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一偏振器相对于所述第二偏振器正交。


9.根据权利要求7所述的方法，其中分别使用第一传感器和第二传感器感测穿过在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置处创建的所述孔径的光，所述第一传感器和所述第二传感器设置在偏振分束器的两个相对侧上。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述孔径以顺序的图案在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置处创建。


11.根据权利要求10所述的方法，其中使用单个传感器感测穿过在所述第一孔径位置和所述第二孔径位置处创建的所述孔径的光。


12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述显示设备上呈现所述视图的所述表示。


13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括接收响应于在所述显示设备上呈现所述视图的所述表示的用户输入，其中所述用户输入涉及在外科手术场景处操作外科手术设备。


14.一种立体视觉内窥镜，其包括：
至少一个图像传感器，其用于感测一对立体图像的第一图像和第二图像，所述第一图像是基于穿过所述内窥镜内的第一孔径的光来感测，并且所述第二图像是基于穿过所述内窥镜内的第二孔径的光来感测；
液晶层，其设置在包括第一电极布置的两层玻璃之间，使得使用所述第一电极布置的一部分在所述液晶层中创建所述第一孔径和所述第二孔径中的每一个。


15.根据权利要求14所述的立体视觉内窥镜，其中与穿过所述第二孔径的光相比，穿过所述第一孔径的光被不同地偏振。


16.根据权利要求15所述的立体视觉内窥镜，其包括：
第一图像传感器；
第二图像传感器；以及
光学元件，其基于入射光的偏振状态将所述入射光引导至所述第一图像传感器或所述第二图像传感器。


17.根据权利要求14所...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·E·麦克道尔，A·L·伯曼，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US