具有深度確定裝置的內窺鏡制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于確定空腔(40)的部分區域的深度的內窺鏡(1)，所述內窺鏡包括用于將圖案投影到空腔(40)的表面(41)上的投影通道(2)和成像通道(3)，所述成像通道設置用于使被投影的圖案的由空腔(40)的表面(41)反射的圖像成像，其中，投影通道(2)具有至少一個用于產生圖案的衍射光學元件(4)、準直器(6)和聚焦透鏡(8)。按照本發明專利技術，所述聚焦透鏡(8)布置在準直器(6)與衍射光學元件(4)之間。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及一種用于確定空腔的部分區域的深度的內窺鏡。微創手術的數量在這些年持續上升。在此，能夠確定患者體內待檢查的空腔的深度并且同時進行成像方法的內窺鏡(3D內窺鏡)起到越來越重要的作用。按照現有技術，為了確定例如患者的腹腔深度，開設多個入口(Ports)。然而，在微創手術中試圖使入口的數量最少化。為了實現入口的最少化，試圖這樣對按照現有技術已知的內窺鏡進行補充，從而基本上實現深度的確定。這種3D內窺鏡的主要缺點在于，可供構造和集成用于確定深度的光學器件的結構空間很小。由此尤其影響了光學器件的分辨率、圖像質量、深度清晰度和視野，由此在整體上降低了已知的3D內窺鏡的深度確定的光學性能。按照現有技術已知的3D內窺鏡通常應用用于確定深度的立體鏡的原理。為此，將兩個分別包括成像光學器件的成像通道導引通過3D內窺鏡。由借助兩個成像通道從不同視角檢測的空腔圖像，可以由圖像的像點之差實現對空腔的深度確定。立體鏡的根本問題在于對應問題。由借助一個成像通道成像的第一圖像的像點和借助另一成像通道成像的第二圖像的像點的改變的位置實現深度確定。在此，第一圖像中的像點和第二圖像中的像點必須能夠識別為相同的像點。如果沒有這種可識別性，則存在對應問題。對于較小紋理的表面例如血液或者對于有機組織，通常只有很少數量的像點可供使用，從而加劇了在微創手術中應用立體鏡的對應問題。為了解決對應問題，現有技術建議了所謂的主動三角測量方法，其中，在主動三角測量中，3D內窺鏡的成像通道由投影通道所取代。由此，盡管在很大程度上解決了對應問題，但不利地降低了3D內窺鏡的成像光學器件的光學性能。這種降低特別在微創手術中是不允許的。用于確定深度的顏色編碼的三角測量方法也被證明是有問題的，因為有機組織通常由血液包圍，所以所投影的顏色圖案的藍色和綠色部分幾乎被完全吸收。由此在顏色圖案的圖像中形成錯誤位置，其又會導致對應問題。本專利技術所要解決的技術問題在于，改善內窺鏡的光學深度確定。該技術問題按本專利技術通過具有獨立權利要求1所述特征的裝置和具有獨立權利要求13所述特征的方法解決。在從屬權利要求中給出本專利技術的有利的設計方案和擴展設計。按照本專利技術的用于確定空腔的部分區域的深度的內窺鏡包括至少一個用于將圖案投影到空腔的表面上的投影通道和至少一個成像通道，所述成像通道設置用于使被投影的圖案的由空腔的表面反射的圖像光學地成像，其中，投影通道具有至少一個用于產生圖案的衍射光學元件。按照本專利技術，借助衍射光學元件產生實現空腔的部分區域的深度確定的圖案。衍射光學元件(簡稱DOE)是設計用于使光線在空間上結構化的光學元件，其中，借助衍射(Diffraktion)實現結構化。光學格柵例如是衍射光學元件。借助衍射光學元件產生圖案，尤其是點狀圖案，在對所述圖案進行分析之后實現對空腔部分區域的深度確定。通過將衍射光學元件布置在內窺鏡的投影通道內，可以有利地例如借助其它光學部件形成DOE投影儀。在此，DOE投影儀是不包括幻燈機(Dias)但包括衍射光學元件的投影儀。特別有利的是，這種DOE投影儀的所需結構空間相對具有幻燈機的投影儀來說更小。優選通過DOE投影儀的較小空間需求實現投影通道與成像通道之間盡可能大的間距。這是有利的，因為所述間距相當于三角測量的三角測量基線，其中，增大的三角測量基線尤其改善內窺鏡的深度分辨率。按照本專利技術建議一種用于確定空腔的部分區域的深度的方法，其中，使用具有投影通道和成像通道的內窺鏡，所述投影通道包括衍射光學元件、準直器和布置在準直器與衍射光學元件之間的聚焦透鏡，其中，借助投影通道將圖案投影到空腔的表面上，并且借助成像通道使圖案的由表面反射的圖像成像，其中，借助衍射光學元件產生圖案。按照本專利技術，將借助衍射光學元件產生的圖案投影到空腔部分區域的表面上并且借助成像通道使圖案的由表面反射的圖像成像。由此形成與已經闡述的按照本專利技術的內窺鏡同類和同等價值的優點。按照本專利技術，投影通道包括準直器和聚焦透鏡，其中，所述聚焦透鏡布置在準直器與衍射光學元件之間。引入投影通道中的光線借助透鏡被準直。按照本專利技術，投影通道包括另一透鏡，其將引入投影通道中的光線聚焦到內窺鏡的工作距離上。先提到的透鏡構成準直器，多個透鏡構成準直器光學器件，并且后提到的透鏡構成聚焦透鏡。在此，設有衍射光學元件，其在產生圖案時考慮到光線的聚焦。優選地，所述衍射光學元件、準直器和聚焦透鏡布置在投影通道的部分區域內，所述部分區域相對于光軸具有最大5mm的軸向延伸。在此，光軸在部分區域內優選與投影通道的對稱軸共軸地延伸。在此規定，所述準直器、聚焦透鏡和衍射光學元件相對于光軸共軸地布置在投影通道中。通過將衍射光學元件、準直器和聚焦透鏡布置在具有最大5mm的軸向延伸的部分區域中，形成了布置在內窺鏡的投影通道中的DOE投影儀。所述DOE投影儀優選具有較小的結構空間需求，因此DOE投影儀能夠安裝在按照現有技術已知的內窺鏡中。為此，準直器優選具有最大1mm的直徑。通過所述準直器的較小直徑，可以有利地增大三角測量基線，由此改善內窺鏡的深度分辨率。按照本專利技術的一種有利的設計方案，所述成像通道的橫截面大于所述投影通道的橫截面。通過垂直于相應通道的光軸剖切得到的成像通道或者投影通道的剖面形成的面分別稱為橫截面。投影通道的相對于成像通道減小的橫截面有利地足夠用于將DOE投影儀布置在投影通道內。由于DOE投影儀的較小結構空間需求，節約了在內窺鏡中可供使用的結構空間，因此可以將更多的結構空間用于成像通道，并且由此用于改善布置在成像通道中的成像光學器件。所述投影通道的橫截面優選小于等于2mm2。由此有利地形成特別小的投影通道，因此可以進一步在內窺鏡中省出結構空間。在此，所述成像通道的橫截面優選至少為2mm2。所述成像通道的橫截面尤其處于25mm2至64mm2的范圍內，其中，可以設置更大的成像通道。按照本專利技術的一種有利的設計方案，投影通道與單模光纖光學耦合。由此將借助單模光纖(英語：Single-Mode Fiber；SMF)導引的光線借助單模光纖引入投影通道內。所述單模光纖有利地只導引一種光模式，由此避免了在可能導致投影圖案受干擾的多個光模式之間的干涉。優選地，所述單模光纖與激光器耦合，其中，激光器的光線通過單模光纖導入投影通道中。在此，激光的波長為了最佳地產生例如藍色光譜范圍內的點對比度而可以與手術中的應用適配。特別有利的是，用干涉濾波器通過將激光用作光源減少日光和/或人造光的干擾影響。在一種優選的擴展設計中，所述成像通道與用于拍攝被反射的圖案的圖像的攝像機光學耦合。特別優選的是設計為三芯片攝像機的攝像機。在此，所述攝像機具有用于所拍攝圖像的紅色光譜范圍的芯片、用于綠色光譜范圍的芯片和用于藍色光譜范圍的芯片。由此有利地使被反射且借助成像通道成像的圖案幾乎完全地成像。在本專利技術的一種優選的設計方案中，所述內窺鏡包括至少一個器械通道。有利地，通過器械通道可以將微創手術所需的手術器械引入空腔中。通過將衍射光學元件布置在投影通道中節約了結構空間，所述結構空間又可以用于器械通道。在本專利技術的一種有利的設計方案中，借助衍射光學元件產生點狀圖案。在此，點狀圖案的單個點相應于衍射光學元件的衍射等級。換而言之，通過引入投影通道內的光線的相長干涉和相消本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于確定空腔(40)的部分區域的深度的內窺鏡(1)，包括至少一個用于將圖案投影到空腔(40)的表面(41)上的投影通道(2)和至少一個成像通道(3)，所述成像通道設置用于使被投影的圖案的由空腔(40)的表面(41)反射的圖像成像，其中，投影通道(2)具有至少一個用于產生圖案的衍射光學元件(4)、準直器(6)和聚焦透鏡(8)，其特征在于，所述聚焦透鏡(8)布置在準直器(6)與衍射光學元件(4)之間。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.07 DE 102014204243.71.一種用于確定空腔(40)的部分區域的深度的內窺鏡(1)，包括至少一個用于將圖案投影到空腔(40)的表面(41)上的投影通道(2)和至少一個成像通道(3)，所述成像通道設置用于使被投影的圖案的由空腔(40)的表面(41)反射的圖像成像，其中，投影通道(2)具有至少一個用于產生圖案的衍射光學元件(4)、準直器(6)和聚焦透鏡(8)，其特征在于，所述聚焦透鏡(8)布置在準直器(6)與衍射光學元件(4)之間。2.按權利要求1所述的內窺鏡(1)，其特征在于，所述衍射光學元件(4)、準直器(6)和聚焦透鏡(8)布置在投影通道(2)的部分區域(14)內，其中，所述部分區域(14)相對于光軸(100)具有最大5mm的軸向延伸。3.按權利要求1或2所述的內窺鏡(1)，其特征在于，所述準直器(6)、聚焦透鏡(8)和衍射光學元件(4)相對于光軸(100)共軸地布置在投影通道(2)中。4.按前述權利要求之一所述的內窺鏡(1)，其特征在于，所述成像通道(3)的橫截面(18)大于所述投影通道(2)的橫截面(16)。5.按前述權利要求之一所述的內窺鏡(1)，其特征在于，所述投影通道(2)的橫截面(16)小于等于2mm2。6.按前述權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A希克，P倫奇勒，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE