[发明专利]微创手术系统中的双光路棱镜与摄像机

说明书

在一种微创手术系统中，摄像机包括棱镜元件，其中在棱镜元件内具有透镜。透镜为非可见光校正所产生的图像的焦点，从而使该图像的焦点与可见光的焦点基本相同。可替换地，透镜为可见光校正所产生的图像的焦点，从而使该图像的焦点与非可见光的焦点基本相同。

本申请是申请日为2011年6月22日、名称为“微创手术系统中的双光路棱镜与摄像机”的中国专利申请201180031971.7的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求在2010年7月2日提交的由发明人Ian McDowall命名为“DUAL OPTICALPATH PRISM AND CAMERA IN A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL SYSTEM”的美国临时申请No.61/361372的优先权和利益，该申请全部内容包含在此以供参考。

技术领域

本发明各方面涉及内窥镜成像，并且更具体地涉及同时聚焦可见光图像和近红外图像或者紫外图像。

背景技术

加利福利亚Sunnyvale的直观外科手术公司出售的da手术系统是微创远程操作手术系统，其为患者提供许多好处，比如降低对身体的创伤、加快术后恢复和缩短住院时间。da手术系统的一个重要组成部分是提供可视图像的双通道(即左和右)视频采集和显示从而为外科医生提供立体观察的能力。

这种电子立体成像系统可以向外科医生输出高清晰度视频图像，并且可以允许例如改变焦距以提供一种“放大”视图的特征，该特征允许外科医生识别特定的组织类型和特性，并且以增加的精确度工作。然而，在典型的外科手术领域中，难以确定某些组织类型，或者其他组织可能至少部分地遮挡感兴趣的组织。这使手术程序变复杂。

在一些应用中，近红外光谱中的荧光图像和反射的白光图像被用于微创手术中。但是，近红外荧光图像的后焦距与反射的白光图像的后焦距不同。因此，当从一种操作模式或者从另一种模式转换时，需要调焦。当同时观察近红外荧光图像和反射的白光图像时，内窥镜和摄像机中的典型的光学器件不会同时提供两种图像的焦点。在紫外光谱中同样也会出现类似的情形。

在2010年4月15日公开的国际公开号WO2010/042522A1的申请中提出一种解决不同波长图像的焦平面差异的方案。该方法使用包括由不同材料制成的截面的棱镜，其中不同的材料具有不同的折射率。二向色涂层被设置在截面之间的对角线表面上，以便对角线表面的一半涂覆有短波通过涂层(short pass coating)，该短波通过涂层透射可见光且反射近红外光。对角线表面的另一半涂覆有长波通过涂层，该长波通过涂层透射近红外光且反射可见光。

该方法适用于小的焦点差异。然而，由于所需的棱镜尺寸变得过大，所以该方法对于较大的焦点差异是不实际的。该方法还需要实际较大的摄像机，由于较大的摄像机组件导致图像路径变得有些横向偏置。该方法还需要找出具有准确地“校正”指数和阿贝数/色散数的两种材料以满足设计。存在很有限数量的合适的材料，所以解决方案可能不可行。该方法也无法校正更多的一般的光学像差。

发明内容

在一个方面中，内窥摄像机被配置为聚焦图像中的一个之后，恰当地聚焦可见和非可见光图像。在一个方面中，摄像机包括棱镜元件，其中棱镜元件内具有透镜。透镜校正在近红外的感兴趣的波长范围处由内窥镜光学器件产生的纵向(轴向)颜色，以便可见光图像和近红外图像均进入摄像机中的成像传感器的焦点。摄像机内的图像捕获装置和聚焦光学器件可以保持不变。

在本文中使用的术语荧光在近红外光谱中发射光，但是这仅是示例说明性的，而不意图限制。鉴于该公开，荧光能够经过处理在近红外光谱或者在紫外光谱内发射光。

透过没有被刻意设计成具有良好的性能的光学器件的近红外成像很可能在近红外内表现出轴向色像差和其他的光学像差。棱镜元件中的透镜也可减轻一些其他的像差。