具有横向观看方向的立体视频内窥镜的光学系统以及具有横向观看方向的立体视频内窥镜技术方案

本发明专利技术涉及一种具有横向观看方向的立体视频内窥镜(1)的光学系统(50)和相应的具有横向观看方向的立体视频内窥镜(1)，该光学系统(50)包括横向观看的远端光学组件(60)和近端光学组件(70)，其中，所述远端光学组件(60)在公共光轴上沿光入射的方向依次包括入射透镜(61)、光学偏转单元(62)和被实现为凹形的正弯月形透镜的出射透镜(63)，其中，所述远端光学组件(70)至少具有至少分开成两部分的右侧和左侧透镜系统通道(71、72)，所述右侧和左侧透镜系统通道(71、72)具有相同类型并且彼此平行布置，每个通道在各种情况下都具有专用光轴，并且每个通道在各种情况下沿所述光入射的方向都具有至少一个第一透镜(71a、72a)以及消色差透镜组(71b、72b)。在根据本发明专利技术的光学系统(50)中，入射透镜(61)被实现为凸起的负弯月形透镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】说明书本专利技术涉及一种具有横向观看方向的立体视频内窥镜的光学系统以及相对应的具有横向观看方向的立体视频内窥镜，该光学系统包括横向观看远端光学组件和近端光学组件，其中，所述远端光学组件在公共光轴上沿光入射的方向依次包括入射透镜、光学偏转单元和被实现为凹形(hollow)的正弯月形透镜的出射透镜，其中，所述远端光学组件具有至少具有分成两部分的右侧和左侧透镜系统通道，所述右侧和左侧透镜系统通道具有相同类型且彼此平行布置，每个通道在各种情况下具有专用光轴，并且每个通道在各种情况下沿所述光入射的方向具有至少一个第一透镜以及消色差透镜组。立体光学系统在内窥镜中的使用当前由于在直视内窥镜上(即，具有所谓的0°观看方向的内窥镜上)所需的安装尺寸而受限。从US5689365A已知一种横向观看立体内窥镜的系统，其具有远端光学组件和近端光学组件。远端光学组件被远端地布置在倾斜的入射窗口的后面，并且包括位于棱镜偏转单元上的平凸入射透镜，其中，该系统的倾斜的光轴沿该内窥镜的轴的纵向延伸方向偏转。在棱镜单元的出口处布置凸起的正弯月形透镜作为远端光学组件的出射透镜。随后是近端布置的近端光学组件。虽然远端光学组件以旋转固定方式与管套相连接，但是为了能够改变观看方向，近端光学组件被可旋转地布置在管套中。该近端光学组件包括两个透镜通道系统，即，各自分别用于右侧图像和左侧图像，其中，分别布置一个双凸入射透镜以及被实现为双合透镜(doublet)的一个消色差透镜组。两个图像传感器以抗扭矩方式(torque-proofmanner)与该近端光学组件相连接，并且接收分离的左侧图像和右侧图像。在US5689365A中介绍了其它不同的光学系统(以类似的方式运行)，其中，例如，为了将入射光导入内窥镜的手柄中以及导向布置在那的图像传感器，还使用中继透镜装置。US5689365A中所介绍的光学系统利用内窥镜轴的超过15mm的外径实现了低于1.1mm的立体基线(stereobase)。这意味着，由于该光学系统的直径以及可实现的三维效果不够强而不适于内窥镜使用。此外，在该光学系统中未充分校正所谓的3D失真。相比之下，本专利技术的目的在于提供一种具有横向观看方向的立体视频内窥镜的光学系统以及相应的具有这样的光学系统的立体视频内窥镜，其提供相同或更大的立体基线以及相同或更小的安装尺寸，其中，3D失真也将被校正。通过一种具有横向观看方向的立体视频内窥镜的光学系统实现该目的，该光学系统包括横向观看的远端光学组件和近端光学组件，其中，所述远端光学组件在公共光轴上沿光入射的方向依次包括入射透镜、光学偏转单元和被实现为凹形的正弯月形透镜的出射透镜，其中，所述远端光学组件具有至少分开成两部分的右侧和左侧透镜系统通道，所述右侧和左侧透镜系统通道具有相同类型并且彼此平行布置，每个通道在各种情况下都具有专用光轴，并且每个通道沿光入射的方向具有至少一个第一透镜以及消色差透镜组，其被进一步开发，其中入射透镜被实现为凸起的负弯月形透镜。相比于根据US5689365A的光学系统(其公开的内容被全部并入到本专利申请中)，入射透镜不再实现为平凸透镜，而是实现为凸起的负弯月形透镜，该透镜在光学成像领域中也被称为弯月面。因此是凸凹透镜，其中，凸透镜表面的曲率半径等于或大于凹透镜表面的曲率半径。按照理论光学的惯例(其中，光总是从左侧入射)，在这种情况下，入射透镜的凸表面是左侧表面而凹表面是右侧表面。因此，远端光学单元在入口处具有凸起的负弯月形透镜，并且在出口处具有凹形的正弯月形透镜。这种组合确保3D失真被减小或者被消除。由于立体图像的3D效果不再因3D失真而受限于，因此在相同尺寸的或者更小的安装尺寸的情况下能够增加立体基线。入射透镜(61)的凸表面(61a)和凹表面(61b)的曲率半径的比值Rl/Rr优选地在1.0到3.0之间。按前面所提及的理论光学的惯例，缩写“l”和“r”在此处和整个申请中都代表“左”和“右”。然而，该命名法不应与立体观视的左侧和右侧图像通道相混淆。此外，出射透镜(63)的凹表面(63a)和凸表面(63b)的曲率半径的比值Rl/Rr优选地在2.0到4.0之间。出射透镜(63)和入射透镜(63)的焦距的比值FLA/FLE还有利地在-1.55到-1.75之间。缩写“FL”表示“焦距”。尤其有利地，所有三个上面所提及的比值(即，入射透镜的表面的曲率半径的比值、出射透镜的表面的曲率半径的比值以及出射和入射透镜的焦距的比值)都在指定的范围内。当在这些范围内选择对应的参数时，实现了极好的3D失真补偿。优选地，入射透镜连同偏转单元可关于出射透镜旋转，其中，特别地，在出射透镜的前面布置孔径。在只有具有偏转单元的入射透镜可旋转的情况下，实现了改善的渐晕。另选地，还优选地提供了，入射透镜、偏转单元和出射透镜可共同地旋转，其中，特别地，在出射透镜的后面布置孔径。这种另选布置改善了在旋转观看方向时焦距位置的稳定性。在优选实施方式中，沿轴方向可移动地布置出射透镜，以设置焦点位置。该轴方向是内窥镜轴的纵向延伸的方向。为了在透镜系统通道中实现良好和稳定的图像并同时实现较低的成本，近端光学单元的各个透镜系统通道都具有作为第一透镜的平凸透镜和作为消色差透镜组的三合透镜(triplet)。如果近端光学单元具有一个或更多个光学中继透镜装置，其中，透镜系统通道各自具有一个或更多个光学中继透镜装置或者被布置在一个或更多个公共光学中继透镜装置的前面或后面，则能够将两个透镜系统通道的单独的图像信息或各自的光束通过内窥镜轴在近端传递到手柄中。由此，每个透镜系统通道都可以具有自身的中继透镜装置或一系列中继透镜装置，或者可以使用具有中继透镜装置的单个透镜组件的总直径的公共光学中继透镜装置(所述总直径大到足以同时传递两个透镜系统通道的光束)。该过程具有如下优点，例如，手柄中更大的可用空间可以被用于更大的图像传感器的使用和/或用于立体基线(即，针对左侧和右侧图像的彼此相对的观看位置之间的距离)的进一步增大。在有利实施方式中，透镜系统通道通向一个或更多个图像传感器，所述图像传感器相对于近端光学组件和/或相对于透镜系统通道被旋转地固定。在优选实施方式中，透镜系统通道特别是经由各自专用的或公共的光学中继透镜装置通向公共图像传感器，其中，该图像传感器在其光敏传感器表面的分开的区域中同时接收来自两个透镜系统通道的光。在这种情况下，图像传感器是具有用于非重叠区域的充足空间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体视频内窥镜(1)的光学系统(50)，所述立体视频内窥镜(1)具有横向观看方向，该光学系统(50)包括横向观看的远端光学组件(60)和近端光学组件(70)，其中，所述远端光学组件(60)在公共光轴上沿光入射的方向依次包括入射透镜(61)、光学偏转单元(62)以及被实现为凹形的正弯月形透镜的出射透镜(63)，其中，所述远端光学组件(70)至少具有分开成两部分的右侧透镜系统通道和左侧透镜系统通道(71、72)，所述右侧透镜系统通道和所述左侧透镜系统通道(71、72)具有相同类型并且彼此平行布置，每个通道在各种情况下都具有专用光轴，并且每个通道在各种情况下在光入射的方向上都至少具有一个第一透镜(71a、72a)以及消色差透镜组(71b、72b)，其特征在于，所述入射透镜(61)被实现为凸起的负弯月形透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.06 DE 102013215422.41.一种立体视频内窥镜(1)的光学系统(50)，所述立体视频内窥镜(1)具有
横向观看方向，该光学系统(50)包括横向观看的远端光学组件(60)和近端光学组
件(70)，其中，所述远端光学组件(60)在公共光轴上沿光入射的方向依次包括入
射透镜(61)、光学偏转单元(62)以及被实现为凹形的正弯月形透镜的出射透镜(63)，
其中，所述远端光学组件(70)至少具有分开成两部分的右侧透镜系统通道和左侧透
镜系统通道(71、72)，所述右侧透镜系统通道和所述左侧透镜系统通道(71、72)
具有相同类型并且彼此平行布置，每个通道在各种情况下都具有专用光轴，并且每个
通道在各种情况下在光入射的方向上都至少具有一个第一透镜(71a、72a)以及消色
差透镜组(71b、72b)，其特征在于，所述入射透镜(61)被实现为凸起的负弯月形
透镜。
2.根据权利要求1所述的光学系统(50)，其特征在于，所述入射透镜(61)的
凸表面(61a)的曲率半径与凹表面(61b)的曲率半径的比值Rl/Rr在1.0到3.0之间。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统(50)，其特征在于，所述出射透镜(63)
的凹表面(63a)的曲率半径与凸表面(63b)的曲率半径的比值Rl/Rr在2.0到4.0之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统(50)，其特征在于，所述出射
透镜(63)的焦距与所述入射透镜(63)的焦距的比值FLA/FLE在-1.55到-1.75之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统(50)，其特征在于，所述入射
透镜(61)能够连同所述偏转单元(62)一起相对于所述出射透镜(63)旋转，其中，
具体地在所述出射透镜(63)的前面布置有孔径(64)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统(50)，其特征在于，所述入射
透镜(61)、所述偏转单元(62)以及所述出射透镜(63)能够共同旋转，其中，具
体地在所述出射透镜(63)的后面布置有孔径(64)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学系统(50)，其特征在于，所述出射
透镜(63)在轴方向上可移动地布置，以调节焦点位置。
8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建新，鹈泽勉，
申请(专利权)人：奥林匹斯冬季和IBE有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE