包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)。包括兩個光學(xué)觀察通道，兩個光學(xué)通道物方主光線互相平行，兩個物方主光線之間的距離為D；其特征在于：所述物鏡光學(xué)系統(tǒng)還包括兩片楔角相同的光楔，分別緊貼兩個光學(xué)通道的物鏡前光學(xué)表面，裝配時使兩個光楔位置完全對稱放置，光楔厚度大的部分靠近內(nèi)窺鏡端面中心部分；并且光楔角θ的表達式如下：其中，D為體視基距，即兩個光學(xué)觀察通道光軸互相平行部分光軸間的距離，L為最佳物距，n為光楔光學(xué)材料的折算率，B為光楔長直角邊長度。能夠增加微創(chuàng)手術(shù)用雙目立體內(nèi)窺鏡圖像的立體感，減小計算機軟件合成立體圖像時由于觀察距離的變化帶來的立體圖像失真，提高手術(shù)器械空間定位精度。
【專利說明】包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可以用于工業(yè)、醫(yī) 用或微創(chuàng)手術(shù)用雙目立體內(nèi)窺鏡的硬管內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 從上世紀(jì)70年代開始，先進國家紛紛開展微創(chuàng)手術(shù)，硬管內(nèi)窺鏡是微創(chuàng)手術(shù)不可 缺少的精密光學(xué)儀器，它有對病人損傷小、減少病人術(shù)間痛苦、術(shù)后康復(fù)時間短等多項優(yōu) 點，應(yīng)用越來越廣泛。
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，手術(shù)機器人作為一種新型微創(chuàng)手術(shù)平臺，代替外科醫(yī) 生進行微創(chuàng)手術(shù)，如達芬奇手術(shù)機器人。它使外科手術(shù)的精度超越了人手的極限，對整個外 科手術(shù)觀念來說是一次革命性的飛躍，被廣泛應(yīng)用于泌尿外科、胸外科、婦科和腹部外科等 微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域。
[0004] 手術(shù)機器人的關(guān)鍵核心技術(shù)是具有內(nèi)窺鏡功能的高分辨率三維（3D)鏡頭，對手 術(shù)視野具有10倍以上的放大倍數(shù)，能為主刀醫(yī)生帶來患者體腔內(nèi)三維立體高清影像，使主 刀醫(yī)生較使用普通腹腔鏡手術(shù)更能把握操作距離，更能辨認(rèn)組織結(jié)構(gòu)，提升了手術(shù)精確度。
[0005] 用于手術(shù)機器人微創(chuàng)手術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)用雙目立體內(nèi)窺鏡具有兩個光學(xué)通道，具有 兩個接收用C⑶攝像機，通過軟件合成技術(shù)可以看到三維立體圖像。
[0006] 如圖1所示，現(xiàn)有用于工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和微創(chuàng)手術(shù)立體內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的硬管內(nèi) 窺鏡光學(xué)系統(tǒng)包括三部分：硬管內(nèi)窺鏡物鏡OBJ、硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)REL和硬管內(nèi)窺 鏡目鏡0CU。其中，硬管內(nèi)窺鏡物鏡OBJ對物成倒像；硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)REL對物鏡 OBJ所成的像重新1:1成像，經(jīng)多次重新聚焦和轉(zhuǎn)像之后最終在硬管內(nèi)窺鏡目鏡0⑶物方焦 面（Object plate)上成正立的實像，使硬管內(nèi)窺鏡0⑶的光學(xué)長度滿足硬管內(nèi)窺鏡工作長 度要求；觀察者通過硬管內(nèi)窺鏡目鏡觀察正立實像。
[0007] 現(xiàn)在手術(shù)機器人微創(chuàng)手術(shù)使用的微創(chuàng)手術(shù)用雙目立體內(nèi)窺鏡，如圖3所示，其兩 個光學(xué)通道的物方主光線是互相平行的，圖4表示左右光學(xué)觀察通道觀察的位置不同，計 算機圖像匹配時取能看到的共同部分，圖像匹配精度低，降低了立體圖像的立體感和手術(shù) 器械定位精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明在設(shè)計用于工業(yè)或微創(chuàng)手術(shù)用雙目立體內(nèi)窺鏡的硬管內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系 統(tǒng)時，通過在物鏡設(shè)計時，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)中加入光楔，使物方軸上點主光線相交于被觀察 組織表面，增加圖像的立體感，減小使用計算機軟件合成立體圖像時，由于觀察距離的變化 帶來的立體圖像失真，可以提高手術(shù)器械空間定位精度。
[0009] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為：由于微創(chuàng)手術(shù)用雙目立體內(nèi)窺鏡的兩個光學(xué)系統(tǒng) 物方主光線平行導(dǎo)致的計算機合成立體圖像立體感差，圖像匹配精度低，手術(shù)器械位置定 位精度低的技術(shù)難題。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：
[0011] 一種包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括兩個光學(xué)觀察通道，兩 個光學(xué)通道物方主光線互相平行，兩個物方主光線之間的距離為D ;其中：所述物鏡光學(xué)系 統(tǒng)還包括兩片楔角相同的光楔，分別緊貼兩個光學(xué)通道的物鏡前光學(xué)表面，裝配時使兩個 光楔位置完全對稱放置，光楔厚度大的部分靠近內(nèi)窺鏡端面中心部分；并且光楔角Θ的表 達式如下：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括兩個光學(xué)觀察通道，兩個 光學(xué)通道物方主光線互相平行，兩個物方主光線之間的距離為D ;其特征在于：所述物鏡光 學(xué)系統(tǒng)還包括兩片楔角相同的光楔，分別緊貼兩個光學(xué)通道的物鏡前光學(xué)表面，裝配時使 兩個光楔位置完全對稱放置，光楔厚度大的部分靠近內(nèi)窺鏡端面中心部分；并且光楔角Θ 的表達式如下：
其中，D為體視基距，即兩個光學(xué)觀察通道光軸互相平行部分光軸間的距離，L為最佳 物距，η為光楔光學(xué)材料的折算率，B為光楔長直角邊長度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在 于，Θ的取值范圍為0?10度。
3. 如權(quán)利要求1或者2所述的一種包括光楔的雙目立體內(nèi)窺鏡體視物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于，所述的兩個光楔膠合于光學(xué)通道的物鏡前光學(xué)表面。
【文檔編號】G02B23/24GK104049355SQ201410252137
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】李婷, 莊嘉興, 杜吉, 楊繼興 申請人:中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所