本公開(kāi)涉及可以在外科手術(shù)系統(tǒng)中使用的三維(3d)內(nèi)窺鏡。

背景技術(shù)：

1、正在開(kāi)發(fā)微創(chuàng)外科手術(shù)系統(tǒng)以減少接受外科手術(shù)干預(yù)的患者遭受的創(chuàng)傷。這些系統(tǒng)只需要很小的切口，外科醫(yī)生使用像攝像機(jī)的棍狀物和器械來(lái)進(jìn)行手術(shù)。除了減少創(chuàng)傷之外，這種類型的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)增加了外科醫(yī)生的靈活性，并且允許外科醫(yī)生從遠(yuǎn)程位置對(duì)患者進(jìn)行手術(shù)。遠(yuǎn)程外科手術(shù)是外科手術(shù)系統(tǒng)的通用術(shù)語(yǔ)，其中外科醫(yī)生使用某種形式的遠(yuǎn)程控制(例如，伺服機(jī)構(gòu)等)來(lái)操縱外科手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)，而不是直接用手握住和移動(dòng)器械。在這樣的遠(yuǎn)程外科手術(shù)系統(tǒng)中，通過(guò)顯示設(shè)備向外科醫(yī)生提供外科手術(shù)部位的圖像?；谕ㄟ^(guò)顯示設(shè)備接收到的視覺(jué)反饋，外科醫(yī)生通過(guò)操縱主控輸入設(shè)備對(duì)患者執(zhí)行外科手術(shù)，主控輸入設(shè)備進(jìn)而控制遠(yuǎn)程機(jī)器人器械的運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本文所述的技術(shù)描述了具有可控瞳孔位置的立體視覺(jué)攝像機(jī)?？煽赝孜恢迷试S適于具有成角度視圖的內(nèi)窺鏡的軸向旋轉(zhuǎn)的立體視覺(jué)視圖。描述了如何控制瞳孔的位置，以在觀察鏡旋轉(zhuǎn)或觀察者頭部運(yùn)動(dòng)期間創(chuàng)建自然立體視圖的方法。該設(shè)備是電子設(shè)備，并且可以通過(guò)軟件進(jìn)行控制。

2、在一個(gè)方面，本文檔的特征在于一種用于生成場(chǎng)景的視圖的方法，該方法包括通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備確定由連接立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡的第一孔徑位置和第二孔徑位置的線相對(duì)于參考取向限定的取向角。該方法還包括調(diào)節(jié)第一孔徑位置和第二孔徑位置中的至少一個(gè)，同時(shí)維持在第一孔徑位置和第二孔徑位置之間的間隔，以維持跨多個(gè)內(nèi)窺鏡取向的取向角。該方法還包括在第一孔徑位置和第二孔徑位置的每一個(gè)位置處創(chuàng)建孔徑，以及使用基于通過(guò)在第一孔徑位置和第二孔徑位置處創(chuàng)建的孔徑捕獲的光的信號(hào)生成視圖的表示，以用于呈現(xiàn)在與立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)的顯示設(shè)備上。

3、在另一方面，本文檔描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡、顯示設(shè)備以及一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備。立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡包括用于感測(cè)一對(duì)立體圖像的第一圖像和第二圖像的至少一個(gè)圖像傳感器。第一圖像和第二圖像是基于穿過(guò)分別電子地限定在內(nèi)窺鏡內(nèi)的液晶層上的第一孔徑位置和第二孔徑位置處的孔徑的光來(lái)感測(cè)。一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備被配置為確定由連接立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡的第一孔徑位置和第二孔徑位置的線相對(duì)于參考取向限定的取向角，調(diào)節(jié)第一孔徑位置和第二孔徑位置中的至少一個(gè)，同時(shí)維持在第一孔徑位置和第二孔徑位置之間的間隔，以維持跨多個(gè)內(nèi)窺鏡取向的取向角，以及在第一孔徑位置和第二孔徑位置的每一個(gè)位置處創(chuàng)建孔徑。一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備還被配置為使用通過(guò)在第一孔徑位置和第二孔徑位置處創(chuàng)建的孔徑捕獲的一對(duì)立體圖像來(lái)生成外科手術(shù)場(chǎng)景的視圖的表示。顯示設(shè)備被配置為呈現(xiàn)視圖的表示。

4、在另一方面，本文檔描述了一種或多種機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備，其上編碼有用于使一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備執(zhí)行各種操作的計(jì)算機(jī)可讀指令。該操作包括確定由連接立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡的第一孔徑位置和第二孔徑位置的線相對(duì)于參考取向限定的取向角；以及調(diào)節(jié)第一孔徑位置和第二孔徑位置中的至少一個(gè)，同時(shí)維持在第一孔徑位置和第二孔徑位置之間的間隔，以維持跨多個(gè)內(nèi)窺鏡取向的取向角。該操作還包括在第一孔徑位置和第二孔徑位置中的每一個(gè)位置處創(chuàng)建孔徑，并使用基于通過(guò)在第一孔徑位置和第二孔徑位置處創(chuàng)建的孔徑捕獲的光的信號(hào)生成視圖的表示，以用于呈現(xiàn)在與立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)的顯示設(shè)備上。

5、以上各方面的實(shí)施方式可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。參考取向可以垂直于地球重力方向?？梢越邮盏街甘静僮髁Ⅲw視覺(jué)內(nèi)窺鏡的用戶的頭部的取向的信息，并且可以根據(jù)指示用戶的頭部的取向的信息來(lái)確定參考取向。調(diào)節(jié)第一孔徑位置和第二孔徑位置中的至少一個(gè)可以包括從在立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡的光路中以基本上環(huán)形的配置設(shè)置的一組液晶顯示器(lcd)段中選擇一對(duì)lcd段的位置。在第一孔徑位置和第二孔徑位置中的每一個(gè)處創(chuàng)建孔徑可以包括控制一對(duì)lcd段中的第一lcd段，使得與不同的、相對(duì)深色狀態(tài)相比，第一lcd段變?yōu)槠渲械谝籰cd段允許更多的光穿過(guò)的狀態(tài)，以及控制一對(duì)lcd段中的第二lcd段，使得與不同的、相對(duì)深色狀態(tài)相比，第二lcd段變?yōu)槠渲械诙cd段允許更多的光穿過(guò)的狀態(tài)?？梢钥刂频谝籰cd段和第二lcd段以分別基本上同時(shí)獲取第一圖像和第二圖像。穿過(guò)第一lcd段的光可以穿過(guò)第一偏振器，并且穿過(guò)第二lcd段的光可以穿過(guò)第二偏振器，第二偏振器與第一偏振器不同地偏振光。第一偏振器可以相對(duì)于第二偏振器正交。可以使用第一傳感器和第二傳感器分別感測(cè)穿過(guò)在第一孔徑位置和第二孔徑位置處創(chuàng)建的孔徑的光，第一傳感器和第二傳感器被設(shè)置在偏振分束器的兩個(gè)相對(duì)(opposing)側(cè)上?？梢砸皂樞虻膱D案在第一孔徑位置和第二孔徑位置處創(chuàng)建孔徑?？梢允褂脝蝹€(gè)傳感器感測(cè)穿過(guò)在第一孔徑位置和第二孔徑位置處創(chuàng)建的孔徑的光。視圖的表示可以呈現(xiàn)在顯示設(shè)備上。響應(yīng)于在顯示設(shè)備上呈現(xiàn)視圖的表示，可以接收與在外科手術(shù)場(chǎng)景處操作外科手術(shù)設(shè)備有關(guān)的用戶輸入。

6、在另一方面，本文檔的特征在于一種立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡，該立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡包括用于感測(cè)一對(duì)立體圖像的第一圖像和第二圖像的至少一個(gè)圖像傳感器。基于穿過(guò)內(nèi)窺鏡內(nèi)的第一孔徑的光感測(cè)第一圖像，并且基于穿過(guò)內(nèi)窺鏡內(nèi)的第二孔徑的光感測(cè)第二圖像。設(shè)置在兩層玻璃之間的液晶層包括第一電極布置，使得使用第一電極布置的一部分在液晶層中創(chuàng)建第一孔徑和第二孔徑中的每一個(gè)。

7、實(shí)施方式可以包括以下特征的一個(gè)或多個(gè)。與穿過(guò)第二孔徑的光相比，穿過(guò)第一孔徑的光可以被不同地偏振。立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡可以包括第一圖像傳感器、第二圖像傳感器和光學(xué)元件，該光學(xué)元件基于入射光的偏振狀態(tài)將入射光引導(dǎo)至第一圖像傳感器或第二圖像傳感器。響應(yīng)于通過(guò)第一電極布置提供的相應(yīng)控制信號(hào)，可以將第一孔徑和第二孔徑中的每一個(gè)控制為位于液晶層上的各個(gè)位置。第一孔徑和第二孔徑的位置可以根據(jù)內(nèi)窺鏡相對(duì)于參考取向的取向來(lái)控制。立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡可以包括第一圖像傳感器和第二圖像傳感器，其中第一圖像和第二圖像分別基本上同時(shí)被第一圖像傳感器和第二圖像傳感器感測(cè)。可以通過(guò)單個(gè)圖像傳感器順序地感測(cè)第一圖像和第二圖像。立體視覺(jué)內(nèi)窺鏡可以包括容納前端透鏡組件的第一部分和包括容納液晶層和至少一個(gè)圖像傳感器的細(xì)長(zhǎng)軸的第二部分。第二部分可以相對(duì)于第一部分成一定角度設(shè)置。角度可以是以下之一：0°、30°和45°?？梢允褂玫谝浑姌O布置電子地調(diào)節(jié)第一孔徑和第二孔徑中的至少一個(gè)的位置，以維持在(i)連接第一孔徑和第二孔徑的線與(ii)參考取向之間的角度?？梢跃S持在(i)連接第一孔徑和第二孔徑的線與(ii)參考取向之間的角度，同時(shí)也維持在第一孔徑和第二孔徑之間的間隔?？梢允褂没谝粋€(gè)或多個(gè)先前捕獲的圖像計(jì)算的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)維持在(i)連接第一孔徑和第二孔徑的線與(ii)參考取向之間的角度。

8、本文描述的一些或所有實(shí)施例可以提供以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。通過(guò)提供分裂瞳孔內(nèi)窺鏡攝像機(jī)，其中使用液晶顯示元件控制瞳孔位置，可以在空間受限和/或資源受限的內(nèi)窺鏡環(huán)境中實(shí)現(xiàn)具有很少(如果有的話)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的電子可控成像裝置?？梢曰谂c外科醫(yī)生的頭部的取向相關(guān)聯(lián)的信息控制瞳孔位置。也可以使用其他控制輸入，并且其他控制輸入可以促進(jìn)某些圖像處理要求。這樣，即使在內(nèi)窺鏡的操作期間使攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)，也能夠保持兩個(gè)瞳孔沿著參考方向隔開(kāi)預(yù)定距離。例如，可以隨意控制瞳孔相對(duì)于重力的分離方向。在立體視覺(jué)瞳孔之間維持這樣的預(yù)定距離可以允許針對(duì)內(nèi)窺鏡的不同取向顯示準(zhǔn)確的3d表示。在某些情況下，這樣的表示可能與外科醫(yī)生觀看相應(yīng)外科手術(shù)場(chǎng)景的自然方式一致，并且因此可能有助于改善外科醫(yī)生的用戶體驗(yàn)。如果需要，也可以控制瞳孔的分離距離(或瞳孔間距離)。