[實用新型]包括光楔的雙目立體內窺鏡體視物鏡光學系統

有效

• 申請號: 201420303318.2
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN204203546U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 李婷;莊嘉興;杜吉;楊繼興
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第三研究院第八三五八研究所
• 主分類號: G02B23/24
• 分類號: G02B23/24
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 包海燕

技術領域

本實用新型屬于硬管內窺鏡光學系統設計技術領域，具體涉及一種可以用于工業、醫用或微創手術用雙目立體內窺鏡的硬管內窺鏡體視物鏡光學系統。

背景技術

從上世紀70年代開始，先進國家紛紛開展微創手術，硬管內窺鏡是微創手術不可缺少的精密光學儀器，它有對病人損傷小、減少病人術間痛苦、術后康復時間短等多項優點，應用越來越廣泛。

隨著科學技術的不斷發展，手術機器人作為一種新型微創手術平臺，代替外科醫生進行微創手術，如達芬奇手術機器人。它使外科手術的精度超越了人手的極限，對整個外科手術觀念來說是一次革命性的飛躍，被廣泛應用于泌尿外科、胸外科、婦科和腹部外科等微創手術領域。

手術機器人的關鍵核心技術是具有內窺鏡功能的高分辨率三維(3D)鏡頭，對手術視野具有10倍以上的放大倍數，能為主刀醫生帶來患者體腔內三維立體高清影像，使主刀醫生較使用普通腹腔鏡手術更能把握操作距離，更能辨認組織結構，提升了手術精確度。

用于手術機器人微創手術的微創手術用雙目立體內窺鏡具有兩個光學通道，具有兩個接收用CCD攝像機，通過軟件合成技術可以看到三維立體圖像。

如圖1所示，現有用于工業領域、醫學領域和微創手術立體內窺鏡領域的硬管內窺鏡光學系統包括三部分：硬管內窺鏡物鏡OBJ、硬管內窺鏡光學轉像系統REL和硬管內窺鏡目鏡OCU。其中，硬管內窺鏡物鏡OBJ對物成倒像；硬管內窺鏡光學轉像系統REL對物鏡OBJ所成的像重新1:1成像，經多次重新聚焦和轉像之后最終在硬管內窺鏡目鏡OCU物方焦面(Object?plate)上成正立的實像，使硬管內窺鏡OCU的光學長度滿足硬管內窺鏡工作長度要求；觀察者通過硬管內窺鏡目鏡觀察正立實像。

現在手術機器人微創手術使用的微創手術用雙目立體內窺鏡，如圖3所示，其兩個光學通道的物方主光線是互相平行的，圖4表示左右光學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器械定位精度。

實用新型內容

本實用新型在設計用于工業或微創手術用雙目立體內窺鏡的硬管內窺鏡物鏡光學系統時，通過在物鏡設計時，在物鏡光學系統中加入光楔，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，可以提高手術器械空間定位精度。

本實用新型需要解決的技術問題為：由于微創手術用雙目立體內窺鏡的兩個光學系統物方主光線平行導致的計算機合成立體圖像立體感差，圖像匹配精度低，手術器械位置定位精度低的技術難題。

本實用新型的技術方案如下所述：

一種包括光楔的雙目立體內窺鏡體視物鏡光學系統，包括兩個光學觀察通道，兩個光學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：所述物鏡光學系統還包括兩片楔角相同的光楔，分別緊貼兩個光學通道的物鏡前光學表面，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窺鏡端面中心部分；并且光楔角θ的表達式如下：

θ=2L2B+nD-2D]]>

其中，D為體視基距，即兩個光學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為光楔光學材料的折算率，B為光楔長直角邊長度。

如上所述的一種包括光楔的雙目立體內窺鏡體視物鏡光學系統，其中，θ的取值范圍為0～10度。

如上所述的一種包括光楔的雙目立體內窺鏡體視物鏡光學系統，其中，所述的兩個光楔膠合于光學通道的物鏡前光學表面。

本實用新型取得的有益效果為：

增加微創手術用雙目立體內窺鏡圖像的立體感，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，提高手術器械空間定位精度。

附圖說明

圖1為硬管內窺鏡光學系統示意圖；

圖2為本實用新型光路示意圖，兩個光學觀察通道的物方主光線相交于最佳物距處；

圖3為現有技術中立體內窺鏡主光線方向示意圖，其兩個光學觀察通道的物方主光線互相平行；