ES2906374T3 - Sistema de endoscopio estereoscópico - Google Patents

Abstract

Sistema de endoscopio estereoscópico que comprende: una pluralidad de endoscopios estereoscópicos con diferentes longitudes de trabajo, diámetros de trabajo y direcciones de visión, en el que cada uno de la pluralidad de endoscopios estereoscópicos comprende dos sistemas ópticos (60a, 60b) idénticos, en el que cada par de los componentes (52a, 52b, 56a-f, 58a, 58b) correspondientes están acoplados de manera permanente en una orientación lateral; y una cámara de vídeo estereoscópica configurada para ser acoplada de manera desmontable, sucesivamente, a cualquiera de la pluralidad de endoscopios estereoscópicos en dos posiciones invertidas de 180 grados con un adaptador de bayoneta, en el que la cámara de vídeo estereoscópica comprende un bloque de prismas (160) plano posicionado entre el endoscopio estereoscópico y un elemento de cámara óptica de la cámara de vídeo estereoscópica, en el que el bloque de prismas comprende, además, dos prismas (164a, 164b) acoplados, y en el que la cámara de vídeo estereoscópica comprende, además, un primer y un segundo objetivo posicionados dentro de la trayectoria óptica del primer y segundo prismas (164a, 164b) respectivamente, en el que cada objetivo comprende una primera, segunda y tercera lente de objetivo de la cámara (170, 172, 174) con un espacio de aire (171, 173, 175) entre cada una de las lentes de objetivo de la cámara (170, 172, 174), y en el que todas las lentes de objetivo (170, 172, 174) de la cámara están adheridas a un bloque (190) común, siendo las lentes de objetivo (170, 172, 174) móviles a lo largo de un eje común en dirección hacia adelante (192) y en dirección hacia atrás (194), y en el que el bloque (190) común está situado en el bloque de prismas (160); en el que la cámara de vídeo estereoscópica comprende, además, un primer chip de vídeo (180a) alineado en el foco del primer objetivo y un segundo chip de vídeo (180b) alineado en el foco del segundo objetivo, y en el que el bloque de prismas (160) prolonga los ejes ópticos de los dos sistemas ópticos idénticos a una distancia que es igual a la distancia entre el primer chip de vídeo (180a) y el segundo chip de vídeo (180b), de modo que el primer chip de vídeo (180a) y el segundo chip de vídeo (180b) puedan ser posicionados en el bloque de prismas (160) en estrecha proximidad entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de endoscopio estereoscópico

Referencia a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud provisional de EE.UU. n.° 61/671,345, presentada el 13 de julio de 2012, titulada “Stereo Endoscope System”.

Sector técnico

La presente invención está dirigida a un sistema de endoscopio rígido y, más concretamente, a un sistema de endoscopio estereoscópico.

Estado de la técnica anterior

Los endoscopios médicos se utilizan para inspeccionar el interior de cavidades humanas. Dichos instrumentos incluyen endoscopios rígidos, que contienen un sistema de lentes, endoscopios flexibles, que contienen un haz de guía de la imagen flexible, y endoscopios con video.

En general, los endoscopios se construyen con un diámetro de solo unos pocos milímetros, pero a menudo tienen varios cientos de milímetros de longitud. Los endoscopios rígidos incluyen un tubo interior, que contiene un sistema óptico que transmite una imagen de la cavidad desde la punta distal del endoscopio hasta el extremo proximal del endoscopio. Estos endoscopios contienen, además, un tubo exterior, separado del tubo interior mediante un espacio lleno de fibras de iluminación. Las fibras guían la luz creada externamente hacia la cavidad interna. El operador observa en el extremo proximal la imagen transmitida a través del tubo interior. Adicionalmente, se puede utilizar una cámara de vídeo para capturar la imagen.

Los endoscopios rígidos convencionales poseen un único canal de visualización óptico que proporciona una imagen bidimensional del área de visualización. Los endoscopios con un solo sistema óptico pueden, en algunos casos, crear información tridimensional de un objeto. Por ejemplo, objetos a diferentes distancias pueden aparecer de diferentes tamaños, mientras que la superposición de objetos indica cuál objeto está delante y cuál está en la parte posterior. Para muchos procedimientos quirúrgicos endoscópicos, esta información tridimensional es suficiente y la visión estereoscópica es innecesaria. Sin embargo, los procedimientos quirúrgicos más complejos requieren una reproducción más específica del área de visualización, incluida una mejor visualización de las relaciones espaciales entre los objetos. Muchos de estos procedimientos utilizan ayuda robótica, que requiere una observación endoscópica estereoscópica para el control del instrumento.

Los sistemas estereoscópicos, en general, producen dos imágenes que muestran un objeto desde perspectivas ligeramente diferentes, es decir, una imagen izquierda y una derecha. El cerebro humano es capaz de fusionar estas dos imágenes ligeramente diferentes, recibidas de los ojos izquierdo y derecho, y crear una impresión tridimensional. Por ejemplo, la Patente DE 164944 (1904) da a conocer un instrumento con dos trayectorias de visualización óptica separadas que permite visualizar un objeto desde dos direcciones diferentes desde una posición opuesta al extremo distal del endoscopio. La parte proximal del endoscopio está conectada a un ocular doble que permite ver el objeto simultáneamente con ambos ojos. La Patente DE 209083 describe un accesorio de un endoscopio que separa la pupila de salida de un instrumento visual monoscópico en partes izquierda y derecha con perspectivas ligeramente diferentes. Estas dos construcciones básicas todavía se utilizan en la mayoría de los sistemas de endoscopios estereoscópicos convencionales.

A menudo es ventajoso utilizar un sistema endoscópico de dos ópticas con una base ocular más grande, concretamente en procedimientos quirúrgicos que involucran el abdomen. Aunque un sistema de dos trayectorias ópticas proporciona una mejor visualización estereoscópica, también pueden surgir problemas técnicos. Los sistemas ópticos endoscópicos se pueden dilatar y contraer durante la exposición al calor en el proceso de esterilización. Además, el sistema de lentes se puede mover, lo que provocaría un desplazamiento del foco y el aumento de las dos imágenes. Una exposición leve a golpes o movimientos mecánicos puede provocar la desalineación del instrumento.

Por lo tanto, lo que se necesita en la técnica es un sistema de endoscopio estereoscópico de coste reducido con una base ocular mayor, que evite la desalineación durante la utilización y la esterilización. La cámara utilizada con el instrumento debería adaptarse para ajustarse a endoscopios con diferentes diámetros y direcciones de visión.

La Patente US-A-5577991 se refiere a un dispositivo endoscópico de visión tridimensional con un mecanismo de ajuste de la posición para un dispositivo de captura de imágenes y una máscara del campo visual. Este documento da a conocer un sistema de endoscopio estereoscópico que difiere de la presente invención en que la cámara de vídeo comprende un bloque prismático de dos prismas, cada conjunto de lentes de objetivo comprende tres lentes de objetivo y el conector de cámara/endoscopio es un conector de bayoneta. La Patente US 2012/0002956 da a conocer un prisma de trayectoria óptica doble y una cámara en un sistema quirúrgico mínimamente invasivo. La Patente US 5,895,350 da a conocer un endoscopio electrónico.

Características de la invención

La presente invención incorpora un sistema de endoscopio estereoscópico según la reivindicación 1. En otra realización, los componentes ópticos correspondientes de cada uno de la pluralidad de endoscopios están emparejados, alineados ópticamente y fijos.

En un ejemplo, los oculares de cada uno de la pluralidad de endoscopios comprenden un diámetro igual al diámetro de las lentes de transmisión, y los oculares de cada uno de la pluralidad de endoscopios son lentes de varilla. En algunos casos, las lentes de varilla están alineadas a lo largo de los ejes ópticos de los dos sistemas ópticos idénticos. En una realización, los sistemas ópticos idénticos emparejados están alineados en el interior de un tubo común, y el diámetro interior del tubo abarca la forma exterior de los sistemas ópticos idénticos emparejados. A continuación, el tubo común puede ser introducido en un tubo exterior.

En un ejemplo adicional, cada uno de los pares de los componentes ópticos correspondientes comprende, además, una superficie rectificada plana, y los componentes pueden estar fijados de manera permanente en la ubicación de cada una de las superficies rectificadas. En un ejemplo, cada una de las dos lentes de varilla que forman el ocular está separada en dos segmentos por un espacio de aire.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1A es una vista lateral de un endoscopio monoscópico convencional.

La figura 1B es una vista lateral de un endoscopio monoscópico que ha sido convertido en un endoscopio estereoscópico.

La figura 2A es una vista lateral de una realización de un endoscopio estereoscópico con dos sistemas ópticos. La figura 2B es una vista lateral de un endoscopio monoscópico que ha sido convertido en un endoscopio estereoscópico.

La figura 3 es una vista lateral de dos lentes de varilla idénticas unidas en superficies cilíndricas en una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico que no pertenece a la presente invención.

La figura 4 es una vista lateral de dos lentes de varilla idénticas unidas en unas superficies planas en una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico de la invención.

La figura 5 es una vista lateral de una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico que no pertenece a la presente invención con lentes de campo y de objetivo emparejadas.

La figura 6 es una vista lateral de un ocular que comprende un único par de lentes de varilla corta en una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico que no pertenece a la presente invención.

La figura 7 es una vista lateral de un ocular que comprende un único par de lentes de varilla corta y espacios de aire desplazados en una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico que no es de la presente invención. La figura 8 es una vista lateral de un ocular que comprende un único par de lentes de varilla corta y espacios de aire de diferentes tamaños en una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico que no pertenece a la presente invención.

La figura 9 es una vista, en perspectiva, de una realización de un endoscopio estereoscópico de la invención, que comprende dos sistemas ópticos idénticos con los componentes ópticos emparejados correspondientes.

La figura 10 es una vista, en sección transversal, de una realización de dos sistemas ópticos idénticos de la invención, que comprenden superficies rectificadas encerradas en tubos.

La figura 11 es una vista, en sección transversal, de una realización adicional de dos sistemas ópticos idénticos de la invención, que comprenden superficies rectificadas y encerradas en los tubos formados.

La figura 12 es una vista, en sección transversal, de una realización de dos sistemas ópticos idénticos de la invención, que comprenden superficies rectificadas, encerradas en tubos e introducidas en tubos exteriores.

La figura 13 es una vista superior de una realización de un bloque de prismas de la cámara de vídeo del sistema de endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora, que no forma parte de la presente invención.

La figura 14 es una vista superior de una realización de un bloque de prismas y de objetivos de la cámara de vídeo del sistema de endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora.

La figura 15 es una vista superior de una realización de un bloque de prismas y la alineación de la distancia focal de un grupo de componentes ópticos de la cámara de vídeo del sistema de endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora, que no forma parte de la presente invención.

La figura 16 es una vista superior de una realización de un bloque de prismas y el ajuste del enfoque de los objetivos de la cámara de vídeo del sistema de endoscopio estereoscópico de la presente invención.

La figura 17 es una vista superior de un sistema adicional de ajuste del enfoque de los objetivos de la cámara de vídeo del sistema de endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora, que no forma parte de la presente invención.

La figura 18 es una vista superior de una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico de la invención, con diferentes diámetros de pupila.

La figura 19 es una vista superior de una realización adicional de un sistema de endoscopio estereoscópico de la invención, con diferentes diámetros de pupila.

La figura 20 es una vista superior de una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico de la invención, con un diámetro de pupila máximo.

La figura 21 es una vista superior de una realización de un sistema de endoscopio estereoscópico de la invención, con pupilas de salida de un tamaño menor que las pupilas de entrada.

La figura 22 es una vista superior de una realización adicional de un sistema de endoscopio estereoscópico de la invención, en el que las pupilas de salida están fuera del eje.

Descripción de las realizaciones preferentes

La presente invención está dirigida a un sistema que comprende endoscopios estereoscópicos de diferentes longitudes de trabajo, diámetros de trabajo y direcciones de visión. Cada endoscopio estereoscópico comprende dos sistemas ópticos idénticos en los que cada par de componentes correspondientes está acoplado de manera permanente en una orientación lateral. Cada par de componentes correspondientes en los sistemas ópticos está acoplado de manera permanente utilizando medios permanentes. El sistema comprende, además, una cámara de vídeo estereoscópica, acoplada de manera desmontable a cualquiera de la pluralidad de endoscopios estereoscópicos en dos posiciones invertidas a 180 grados. El sistema es capaz de soportar las duras condiciones asociadas con la limpieza y esterilización de equipos médicos, en concreto, las altas temperaturas y presiones asociadas con la desinfección en autoclave.

Las figuras 1A, 1B, 2A y 2B muestran la punta de un endoscopio convencional que incluye el objetivo. La figura 1A muestra un endoscopio monoscópico convencional 10. El endoscopio monoscópico 10 incluye una lente negativa 12, una lente de objetivo 14, un haz de iluminación 16, una lente de campo 18 y una primera imagen intermedia 20. Volviendo, a continuación, a la figura 1B, se muestra un endoscopio con el haz de iluminación 14 separado en una pequeña parte izquierda 32 y derecha 34, mediante el bloqueo de la parte central 26 del haz de iluminación 16. De esta manera, el endoscopio monoscópico 10 funciona como un endoscopio estereoscópico 30 que comprende un solo sistema óptico.

Las figuras 2A y 2B muestran las diferencias estructurales entre un endoscopio estereoscópico con dos sistemas ópticos y un endoscopio con un sistema óptico único. La figura 2B muestra un endoscopio estereoscópico 30 tal como se ha descrito anteriormente haciendo referencia a la figura 1B. En este caso, un sistema óptico monoscópico único es transformado en un endoscopio estereoscópico separando el haz de iluminación 16 en unas pequeñas partes izquierda 32 y derecha 34. Esto se consigue mediante el bloqueo de la parte central 36 del haz de iluminación 14. La figura 2A muestra un endoscopio estereoscópico 30 con dos sistemas ópticos 22a y 22b. Cada sistema óptico 22a y 22b está compuesto de componentes de tamaño idéntico (es decir, lentes negativas 12a y 12b, lentes de objetivo 14a y 14b, haces de iluminación 16a y 16b y lentes de campo 18a y 18b). Se producen dos imágenes 20a y 20b. Los dos sistemas ópticos 22a y 22b están posicionados en una orientación uno al lado del otro. Sin embargo, los componentes de los dos sistemas 22a y 22b no están fijos y, como resultado, se pueden mover uno con respecto a otro. Esto puede hacer que el endoscopio estereoscópico 30 se desalinee. El sistema doble 40 mostrado en la figura 2A tiene la ventaja de tener una mayor base ocular 24 (es decir, la distancia entre los ejes ópticos de los dos sistemas ópticos 22a y 22b) y una mayor pupila de entrada 26a y 26b (es decir, el diámetro del haz de iluminación 16). Una base ocular 28 más pequeña proporciona una peor percepción de la profundidad, concretamente en los casos en los que el endoscopio no está inmediatamente adyacente a la estructura a visualizar.

El endoscopio estereoscópico multióptico del sistema de la presente invención está fabricado a partir de componentes ópticos convencionales. Estos componentes, por ejemplo, las lentes de objetivo y las lentes de transmisión, están fijados en un utillaje a lo largo de la periferia circular de las lentes. Haciendo referencia a la figura 9, en ella se representa una realización del sistema de vídeo estereoscópico de la presente invención, que comprende dos sistemas ópticos con componentes ópticos correspondientes emparejados de manera idéntica. En este caso, dos sistemas ópticos 60a y 60b idénticos están alineados en una orientación paralela. Cada sistema óptico 60a y 60b comprende una serie de componentes idénticos, por ejemplo, dos lentes de objetivo 52a y 52b, una serie de lentes de varilla 56a-f emparejadas y dos juegos de oculares 58a y 58b. Estos componentes están divididos por medio de una serie de conjuntos de espacios de aire 54a-g, y comprenden conjuntamente el sistema óptico de transmisión 62. Un experto en la materia reconocerá que el sistema de transmisión 62 puede ser de cualquier tamaño, según se requiera para una aplicación concreta. Como ejemplo, el sistema de transmisión podría incluir solo dos conjuntos de lentes de varilla 56a y 56b emparejadas, o puede incluir una serie de diez lentes de varilla 56 emparejadas. Además, los sistemas ópticos 60a y 60b pueden ser de cualquier diámetro necesario para la aplicación prevista.

Haciendo referencia, a continuación, a las figuras 10 a 12, que muestran una sección transversal del componente óptico 60a y 60b, los componentes ópticos 60a y 60b incluyen una superficie rectificada 70 que se extiende a lo largo de la longitud del componente 60a o 60b. Esta superficie 70 es rectificada sobre los componentes ópticos, por ejemplo, los objetivos 52 de la lente de objetivo, las lentes de varilla emparejadas 56 y los oculares 58, lo que permite que los pares de componentes encajen o se alineen entre sí en una alineación lateral. A continuación, cada componente 60a y 60b es emparejado, alineado ópticamente y unido de manera permanente. Los componentes 60a y 60b son unidos mediante métodos conocidos por los expertos en la materia, por ejemplo, mediante la aplicación de un adhesivo. Son posibles otros métodos para unir de manera permanente los componentes, sin desviarse de la presente invención dada a conocer. Una vez unidos de manera permanente, los dos componentes 60a y 60b se pueden mover juntos como un solo componente, pero no se pueden mover de manera independiente uno con respecto al otro. Como resultado, los componentes 60a y 60b nunca cambian su enfoque común.

Volviendo de nuevo a la figura 10, los componentes 60a y 60b adheridos de manera permanente están fijados en sus superficies rectificadas 70. Esta superficie 70 proporciona una zona de unión plana y un área superficial mayor para la adherencia. Los componentes están encerrados en un tubo rígido 76 que proporciona una superficie exterior plana 76a. En la realización mostrada en la figura 11, el tubo exterior plano 78 incluye una zona rebajada 78a que proporciona un aspecto en forma de ocho, el diámetro interior del tubo 78 abarca la forma exterior de los componentes 60a y 60b. La figura 12 muestra una realización de los componentes ópticos 60a y 60b encerrados de la figura 10 después de la introducción en el tubo exterior 72. El endoscopio estereoscópico 50 puede girar en el interior del tubo exterior 72, para proporcionar campos de visión adicionales dentro de la cavidad corporal.

En un ejemplo adicional que no pertenece a la presente invención y que no se muestra en las figuras, los componentes ópticos 60a y 60b conservan sus superficies redondeadas (es decir, sin rectificado de la superficie exterior). En este ejemplo (no mostrado), los componentes ópticos 60a y 60b están unidos de manera permanente a lo largo de sus superficies cilíndricas. La falta de una zona de unión plana proporciona un área superficial más pequeña para unir los componentes 60a y 60b, lo que da como resultado una unión más débil. La unión de las superficies redondeadas puede ser reforzada mediante un posterior procesamiento del adhesivo, por ejemplo, mediante ennegrecimiento. Esta realización puede ser una elección adecuada para su utilización con el tubo en forma de ocho descrito en la figura 11, que puede proporcionar soporte y estabilidad adicionales a los componentes ópticos 60a y 60b.

Las figuras 3 y 4 muestran la diferencia entre superficies unidas rectificadas y no rectificadas (es decir, curvadas) con componentes ópticos. La figura 3 muestra un sistema de transmisión 80 que comprende dos pares idénticos de lentes de varilla 56a y 56b con un espacio de aire 54 intermedio. En este caso, las lentes de varilla no tienen superficies rectificadas o planas, sino que comprenden superficies curvadas, tal como se muestra mediante la línea 68. Tal como se describió anteriormente, la superficie curvada o cilíndrica 68 proporciona un área superficial más pequeña para unir las lentes de varilla 56a y 56b, lo que da como resultado una unión más débil. Por el contrario, la figura 4 muestra un sistema de transmisión 80 que incluye superficies planas 70. Los dos pares de lentes 56a y 56b están adheridos de manera permanente a la superficie plana 70, lo que proporciona una zona de unión plana y un área superficial mayor para la adherencia.

A modo de ejemplo, un endoscopio estereoscópico con un diámetro total de 10 mm incluye, habitualmente, un diámetro de lente de aproximadamente 4,5 mm. Un lado rectificado de 0,1 mm da como resultado una superficie de unión plana con una longitud lateral de 1,33 mm. Dicha superficie proporciona una zona de unión adecuada con el componente adyacente. Un endoscopio de estas dimensiones, proporciona una base ocular de aproximadamente 4,3 mm. Un endoscopio redondeado (es decir, que no contiene superficies rectificadas) proporciona unión a lo largo de un intersticio de pegamento de 0,02 mm, en el presente ejemplo anterior, un diámetro de lente de 4,5 mm dará como resultado una superficie de unión con una longitud lateral de solo 0,2 mm.

El endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora proporciona las ventajas de una gran base ocular en un solo sistema. Específicamente, los componentes unidos de manera permanente pueden expandirse o contraerse juntos como un todo durante la desinfección mediante autoclave u otros procedimientos de esterilización, pero los componentes ópticos individuales no se moverán uno con respecto a otro. La distancia entre los ejes ópticos de los dos componentes ópticos no cambia, mientras que el sistema de prismas (que se explica a continuación) no cambiará durante la esterilización o la utilización.

La figura 5 muestra un sistema de objetivo 80. En este caso, pares idénticos de lentes negativas 12a y 12b, lentes de objetivo 14a y 14b y lentes de campo 18a y 18b han sido emparejados, alineados ópticamente y luego unidos de manera permanente. A diferencia del sistema no adherido 40 mostrado en la figura 2A, los pares de componentes ópticos unidos de manera permanente de los sistemas 22a y 22b (es decir, las lentes de objetivo 14a y 14b y las lentes de campo 18a y 18b) se pueden mover juntos como un único componente, pero no se pueden mover de manera independiente uno con respecto al otro. Como resultado, los componentes 14a, 14b, 18a y 18b nunca cambian su enfoque común y, por lo tanto, funcionan como un endoscopio estereoscópico único 92.

Las lentes de campo 18a y 18b se pueden emparejar de la misma manera que las lentes de transmisión (es decir, las lentes de varilla 56a-g explicadas haciendo referencia a la figura 9). Las lentes de objetivo 1.4a y 14b con prismas de deflexión circular adheridos (no mostrados) tienen superficies planas similares, pero estas lentes deben ser fabricadas como componentes izquierdo y derecho. Las lentes negativas 12a y 12b normalmente están posicionadas frente a un prisma (no mostrado en la figura 5) que debe tener un diámetro más pequeño en comparación con otros componentes ópticos. Como resultado, las lentes negativas 12a y 12b están generalmente alineadas con los prismas de desviación circular (no mostrados) y son adheridas después de la alineación de las lentes del objetivo 14a y 14b. Tal como se explicó anteriormente, las lentes de campo 18a y 18b y las lentes de objetivo 14a y 14b se pueden adherir en ausencia de una superficie plana rectificada. Esto da como resultado una unión mucho más débil.

Los endoscopios monoscópicos, en general, incluyen oculares con un diámetro mayor comparado con los componentes ópticos restantes. Estos oculares grandes se colocan en el alojamiento en el extremo proximal del endoscopio, es decir, se colocan fuera de la cavidad corporal, y proporcionan un área más grande para que el médico los manipule. Los oculares grandes con una combinación de prismas adheridos que se requieren en los endoscopios estereoscópicos son muy costosos, especialmente debido a que los componentes deben ser capaces de resistir procesos normales de esterilización, tal como la desinfección mediante autoclave. Con el fin de resolver este problema, el endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora no incluye un bloque de prismas posicionado en el interior del endoscopio. En cambio, el objetivo del sistema óptico cumple la función del bloque de prismas. Sin embargo, el ocular no puede tener, por lo tanto, un diámetro mayor que el de las lentes de varilla y de las lentes de objetivo.

La figura 6 muestra un ocular 100 que comprende un solo par de lentes de varilla 102a y 102b que actúan como lentes oculares izquierda y derecha. Las lentes de varilla 102a y 102b son similares a las lentes de varilla mostradas en las figuras 3 y 4, pero tienen una longitud más corta y el ocular 100 no incluye un espacio de aire ni ningún par de lentes de varilla adicionales. Las lentes de varilla 102a y 102b tienen un diámetro exterior igual al diámetro de las lentes de transmisión y de objetivo (no mostradas). Las lentes de varilla 102a y 102b son alineadas y adheridas utilizando procedimientos dados a conocer anteriormente para otros materiales ópticos. El ocular 100 incluye, además, una ventana común 104, que sella los componentes internos del endoscopio estereoscópico con respecto a la atmósfera exterior.

El ocular 100 mostrado y descrito haciendo referencia a la figura 6, tiene un mayor aumento en comparación con las varillas de transmisión. Este mayor aumento se ajusta introduciendo espacios de aire en las lentes de varilla. La figura 7 muestra una lente de ocular con un ocular izquierdo 114 y un ocular derecho 116. El ocular izquierdo 118 incluye una lente de varilla 114 con un espacio de aire 115 intermedio, mientras que el ocular derecho 120 incluye una lente de varilla 112 con un espacio de aire 113 intermedio. Tal como se muestra en la figura 7, se introducen espacios de aire 113 y 1 15 en diferentes posiciones a lo largo de las lentes de varilla 112 y 114. Volviendo, a continuación, a la figura 8, la lente de ocular 140 incluye un ocular izquierdo 142 que comprende una lente de varilla 152 y un espacio de aire intermedio. El ocular derecho 144 incluye una lente de varilla derecha 148 y un espacio de aire 150 que tiene un tamaño más pequeño que el espacio de aire 152. La colocación de los espacios de aire izquierdo y derecho en diferentes ubicaciones, o la inclusión de espacios de aire izquierdo y derecho de tamaños diferentes, permite un ligero ajuste de las distancias focales. Esto proporciona aumentos y posiciones focales iguales. Al igual que con los sistemas ópticos descritos anteriormente, las lentes de varilla izquierda y derecha están alineadas y adheridas para evitar el movimiento relativo de una con respecto a la otra. Estos componentes pueden ser esterilizados, por ejemplo, en autoclave, pero manteniendo un enfoque y un aumento constantes.

Los componentes del endoscopio estereoscópico utilizados en la presente invención están muy próximos entre sí. Como resultado, es muy difícil colocar un bloque de prismas grande dentro de los límites del endoscopio estereoscópico. Por lo tanto, el sistema de endoscopio estereoscópico de la presente invención da a conocer un bloque de prismas de cámara de vídeo estereoscópica que está separado de los endoscopios. La cámara de vídeo estereoscópica puede ser acoplada a endoscopios de diferentes longitudes y diámetros. La figura 13 muestra un bloque de prismas 160 de cámara de vídeo estereoscópica, a modo de ejemplo. El bloque de prismas 160 está situado entre el endoscopio estereoscópico y los elementos ópticos de la cámara de vídeo (véase la figura 9) en el lugar de la conexión endoscopio/cámara de vídeo. El bloque de prismas 160 actúa para prolongar los dos ejes ópticos del endoscopio estereoscópico a una distancia que es igual a la distancia entre dos chips de vídeo (explicado en detalle más adelante). Una ventana 162 define el punto de demarcación entre el endoscopio estereoscópico descrito anteriormente y el endoscopio estereoscópico del presente sistema. Dos prismas 164a y 164b prolongan el eje óptico 166 del haz de iluminación hacia los lados izquierdo 168a y derecho 18b, garantizando de este modo que las dos pupilas de salida del endoscopio estereoscópico estén separadas. Los prismas 164a y 164b garantizan asimismo que los dos chips de vídeo (no mostrados en la figura 13) puedan ser colocados en el bloque de prismas 160 muy cerca uno del otro. Volviendo, a continuación, a la figura 14, el bloque de prismas 160 incluye, además, una serie de lentes de objetivo de la cámara. Estas lentes de objetivo están posicionadas dentro de la trayectoria óptica de cada prisma 164a y 164b en el siguiente orden: una primera lente b-convexa 170, seguida de un espacio de aire 171, una lente b-cóncava 172, un segundo espacio de aire 173 y una segunda lente b-convexa 174. Un tercer espacio de aire 175 está posicionado entre los chips de vídeo 180a y 180b de la segunda lente b-convexa 174. Estos objetivos forman una imagen en el par de chips de vídeo 180a y 180b. La distancia entre los ejes ópticos 168a y 168b es igual a la distancia entre los chips de vídeo 180a y 180b. La distancia entre los ejes ópticos 168a y 168b se crea de manera que sea igual a la base ocular 24 (ver la figura 2A) del endoscopio más grande incluido en el sistema de endoscopio estereoscópico.

El sistema de endoscopio estereoscópico dado a conocer ahora incluye un chip de vídeo con la capacidad de transmitir y grabar imágenes. Los chips de vídeo que se precisan en procedimientos quirúrgicos complejos son, en general, más grandes que la distancia entre los dos ejes ópticos 24 (tal como se describe haciendo referencia a la figura 2A). A modo de ejemplo, la distancia entre los ejes ópticos de dos sistemas ópticos está comprendida entre aproximadamente 1 mm a 5 mm, calculada a partir del diámetro exterior del endoscopio estereoscópico. Un conjunto de chips de vídeo con un diámetro de aproximadamente 12 mm requiere una separación de, por lo menos, 13 mm a 14 mm.

Tal como se muestra en la figura 15, la distancia focal de los objetivos 170, 172 y 174 mostrados en la parte superior de las figuras puede ser ajustada para que coincida con la distancia focal de los objetivos 170, 172 y 174 mostrados en la parte inferior de la figura. La figura 15 no da a conocer una realización de la presente invención. Cada uno de los objetivos superiores 170, 172 y 174 puede ser movido de manera independiente a lo largo del eje óptico 168b, para ajustar la longitud focal, tal como se indica mediante las dos flechas. Las pupilas de entrada (no mostradas) de los pares de objetivos están situadas en el interior del bloque de prismas 160. El tamaño de las pupilas de entrada (no mostradas) está limitado únicamente por el tamaño de los prismas 164a y 164b.

A diferencia de los componentes ópticos del endoscopio estereoscópico descritos en detalle anteriormente, las lentes 170, 172 y 174 de la cámara de vídeo no pueden ser adheridas de manera permanente, ya que la distancia entre cada lente es demasiado grande. Como resultado, el enfoque de estas lentes puede quedar desalineado debido a pequeños movimientos. Tal como se describió anteriormente, a menudo es desventajoso colocar los componentes de ajuste del enfoque de la cámara de vídeo en el endoscopio estereoscópico, ya que pueden interferir con su funcionamiento. En cambio, el vídeo endoscopio estereoscópico de la presente invención sitúa las funciones de ajuste del enfoque en la cámara de vídeo. Para superar los problemas comentados anteriormente, las lentes 170, 172 y 174 pueden estar adheridas a un bloque común. La figura 16 muestra una realización de la presente invención en la que cada lente 170, 172 y 173 está adherida a un bloque o placa 190 común después de ajustar la longitud focal tal como se describe haciendo referencia a la figura 15. Todos los componentes ópticos 170, 172 y 174 de ambos objetivos están conectados mecánicamente y se mueven a lo largo de un eje común paralelo a los dos ejes ópticos de la cámara de vídeo estereoscópica. Ambos conjuntos de lentes de objetivo pueden ser movidos en una dirección hacia adelante o hacia atrás, tal como se indica mediante las flechas 192 y 194, para ajustar el enfoque. En un sistema ejemplificado en la figura 17, que no forma parte de la presente invención, solo uno de los tres pares de lentes, en este ejemplo la lente 170, está adherida a una placa 190 común. Estas lentes 170 se mueven juntas a lo largo de un eje común en dirección hacia adelante 194 o hacia atrás 12, para ajustar el enfoque de la cámara de vídeo estereoscópica.

Las pupilas de salida de cualquiera de los endoscopios estereoscópicos de diferentes tamaños utilizados en el sistema de endoscopio estereoscópico descrito en la presente invención encajarán dentro de las pupilas de entrada de los objetivos correspondientes en la cámara de vídeo estereoscópica común. Los endoscopios estereoscópicos con diferentes diámetros de lentes y ejes ópticos de diferentes tamaños se pueden conectar a una cámara de vídeo común. La figura 18 muestra un endoscopio estereoscópico 200 con lentes grandes 102a y 102b, pupilas de salida grandes 182a y 182b y una gran ventana 104. En contraste, el endoscopio estereoscópico 210 de la figura 19 incluye lentes más pequeñas 102a y 102b, pupilas de salida más pequeñas 184a y 184b y una ventana más pequeña 104. La misma cámara de vídeo estereoscópica y el mismo bloque de prismas 160 pueden ser conectados a cada endoscopio. Los haces de iluminación 74a del sistema óptico izquierdo son capturados completamente por los objetivos 170, 172 y 174 del prisma izquierdo, mientras que los haces de iluminación 74b del sistema óptico derecho son capturados completamente por los objetivos 170, 172 y 174 del prisma derecho. Las pupilas de entrada (no mostradas) de los objetivos izquierdo y derecho 170, 172 y 174 son lo suficientemente grandes para que todos los haces de iluminación 74a y 74b pasen a través de los objetivos incluso si entran en los objetivos en una configuración fuera del eje. Las figuras 20 a 22 representan los objetivos 170, 172 y 174 de la cámara de vídeo tal como se muestra en las figuras 13 a 19. Los prismas 164a y 164b no están incluidos en las figuras 20 a 22 para simplificar la siguiente explicación. La figura 20 muestra grandes pupilas de entrada 186 y 188 que salen de un endoscopio estereoscópico más grande 220. Los haces de iluminación 74a y 74b están centrados delante de los objetivos 170, 172 y 174. Haciendo referencia a la figura 21, las pupilas de entrada 186 y 188 tienen un tamaño más pequeño que las pupilas de entrada de los objetivos 170, 172 y 174 y, por lo tanto, producen haces de iluminación 74a y 74b más pequeños. Estos haces de iluminación 74a y 74b más pequeños pasan a través de una parte más pequeña de las pupilas de entrada (no mostradas) de los objetivos 170, 172 y 174 de la cámara de vídeo. La figura 22 muestra un endoscopio 240 con pupilas de entrada más pequeñas 186 y 188 que entran en los objetivos izquierdo 250a y derecho 250b con una orientación ligeramente fuera del eje con respecto a los ejes ópticos de los objetivos 170, 172 y 174. Esta asimetría ocurre como resultado de la diferencia en la distancia entre las pupilas de entrada observadas con los endoscopios de diferentes tamaños. Las figuras 18 a 22 muestran que ni el tamaño de la pupila de entrada ni el punto de entrada en las lentes de objetivo afectan a la función de la cámara de vídeo estereoscópica y al bloque de prismas, tal como se describe ahora. De ese modo, en la presente invención se puede utilizar una única cámara de vídeo estereoscópica con múltiples endoscopios de varias longitudes y diámetros. La cámara de vídeo estereoscópica única puede ser acoplada a un primer endoscopio, utilizada en un proceso o procedimiento concreto, desacoplada del primer endoscopio estereoscópico, acoplada a un segundo endoscopio estereoscópico, etc.

La alineación de la óptica en los endoscopios estereoscópicos con respecto a la cámara de vídeo estereoscópica debe ser mantenida de manera segura por medios mecánicos. Los endoscopios estereoscópicos deben ser mantenidos en una posición fija en el punto de unión con la cámara de vídeo estéreo por diversos medios, como es conocido por los expertos en la materia. Los ejes de los endoscopios estereoscópicos de la presente invención están fijados mediante un adaptador mecánico de tipo bayoneta. Los endoscopios estereoscópicos con un mecanismo deflector deben encajar en el adaptador en dos posiciones opuestas de 180 grados.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de endoscopio estereoscópico que comprende:

una pluralidad de endoscopios estereoscópicos con diferentes longitudes de trabajo, diámetros de trabajo y direcciones de visión, en el que cada uno de la pluralidad de endoscopios estereoscópicos comprende dos sistemas ópticos (60a, 60b) idénticos, en el que cada par de los componentes (52a, 52b, 56a-f, 58a, 58b) correspondientes están acoplados de manera permanente en una orientación lateral; y

una cámara de vídeo estereoscópica configurada para ser acoplada de manera desmontable, sucesivamente, a cualquiera de la pluralidad de endoscopios estereoscópicos en dos posiciones invertidas de 180 grados con un adaptador de bayoneta,

en el que la cámara de vídeo estereoscópica comprende un bloque de prismas (160) plano posicionado entre el endoscopio estereoscópico y un elemento de cámara óptica de la cámara de vídeo estereoscópica,

en el que el bloque de prismas comprende, además, dos prismas (164a, 164b) acoplados, y en el que la cámara de vídeo estereoscópica comprende, además, un primer y un segundo objetivo posicionados dentro de la trayectoria óptica del primer y segundo prismas (164a, 164b) respectivamente, en el que cada objetivo comprende una primera, segunda y tercera lente de objetivo de la cámara (170, 172, 174) con un espacio de aire (171, 173, 175) entre cada una de las lentes de objetivo de la cámara (170, 172, 174), y en el que todas las lentes de objetivo (170, 172, 174) de la cámara están adheridas a un bloque (190) común, siendo las lentes de objetivo (170, 172, 174) móviles a lo largo de un eje común en dirección hacia adelante (192) y en dirección hacia atrás (194), y en el que el bloque (190) común está situado en el bloque de prismas (160);

en el que la cámara de vídeo estereoscópica comprende, además, un primer chip de vídeo (180a) alineado en el foco del primer objetivo y un segundo chip de vídeo (180b) alineado en el foco del segundo objetivo, y en el que el bloque de prismas (160) prolonga los ejes ópticos de los dos sistemas ópticos idénticos a una distancia que es igual a la distancia entre el primer chip de vídeo (180a) y el segundo chip de vídeo (180b), de modo que el primer chip de vídeo (180a) y el segundo chip de vídeo (180b) puedan ser posicionados en el bloque de prismas (160) en estrecha proximidad entre sí.

2. Sistema de endoscopio estereoscópico, según la reivindicación 1, en el que cada uno de la pluralidad de endoscopios estereoscópicos comprende, además, un tubo (72) común, en el que los sistemas ópticos idénticos emparejados están alineados en el interior del tubo (72) común, y en el que el diámetro interior del tubo (72) abarca la forma exterior de los sistemas ópticos idénticos emparejados.

3. Sistema de endoscopio estereoscópico, según la reivindicación 2, en el que el sistema de endoscopio estereoscópico comprende, además, un tubo exterior, y en el que el tubo (72) común está configurado para ser introducido en el tubo exterior.