CN111918619A - 具有折叠光路的显示器 - Google Patents

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R·P·戈尔德贝尔格
李裕民
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Abstract

本文档中描述的技术可以体现在用于外科手术设备的观看装置中，该装置包括：透镜组件，其包括第一偏振器；显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像；以及反射表面，其相对于显示设备以锐角定向，使得来自显示设备的光从反射表面朝向透镜组件被反射。透镜组件中的第一偏振器配置为使得从反射表面反射的光穿过第一偏振器，并且到达第一偏振器的没有从反射表面反射的光基本上被阻挡。

Description

具有折叠光路的显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月31日提交的题为“Display with Folded Optical Path(具有折叠光路的显示器)”的美国临时申请第62/624,653号的权益。前述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及在机器人外科手术系统中可以使用的显示设备。
背景技术
正在开发用于外科手术的微创远程外科手术系统，以增加外科医生的灵活性并允许外科医生从远程位置对患者进行手术。远程外科手术是外科手术系统的通用术语，其中外科医生使用例如伺服机构等的某种形式的远程控制操纵外科手术器械的移动，而不是直接用手握持和移动器械。在这样的远程外科手术系统中，通过显示设备向外科医生提供外科手术部位的图像。基于通过显示设备接收到的视觉反馈，外科医生通过操纵主控输入设备对患者执行外科手术程序，该主控输入设备继而控制远程操作机器人器械的运动。
发明内容
在一个方面，该文档描述一种用于外科手术设备的观看装置，该装置包括：透镜组件，其包括第一偏振器；显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像；以及反射表面，其相对于显示设备以锐角定向，使得来自显示设备的光从反射表面朝向透镜组件被反射。透镜组件中的第一偏振器配置为使得从反射表面反射的光穿过第一偏振器，并且到达第一偏振器的没有从反射表面反射的光基本上被阻挡。
在另一方面，该文档描述一种立体显示装置，该立体显示装置包括：第一显示组件，其用于呈现与外科手术现场相关联的一组两个立体图像中的第一图像；以及第二显示组件，其用于呈现一组两个立体图像中的第二图像。第一显示组件包括第一透镜组件；第一显示设备，其配置为呈现第一图像；以及第一反射镜，其相对于第一显示设备以锐角定向，使得来自第一显示设备的光从第一反射镜朝向第一透镜组件被反射。第一透镜组件包括第一偏振器，该第一偏振器配置为使得从第一反射镜反射的光穿过第一透镜组件，并且到达第一偏振器的没有从第一反射镜反射的光基本上被阻挡。第二显示组件包括第二透镜组件；第二显示设备，其配置为呈现第二图像；以及第二反射镜，其相对于第二显示设备以锐角定向，使得来自第二显示设备的光从第二反射镜朝向第二透镜组件被反射。第二透镜组件包括第二偏振器，该第二偏振器配置为使得从第二反射镜反射的光穿过第二透镜组件，并且到达第二偏振器的没有从第二反射镜反射的光基本上被阻挡。
在另一方面，该文档的特征在于一种外科手术系统，其包括观看装置、一个或多个处理设备以及一个或多个输入设备。观看装置包括透镜组件，其包括第一偏振器；显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像；以及反射表面，其相对于显示设备以锐角定向，使得来自显示设备的光从反射表面朝向透镜组件被反射。透镜组件中的第一偏振器配置为使得从反射表面反射的光穿过第一偏振器，并且到达第一偏振器的没有从反射表面反射的光基本上被阻挡。一个或多个处理设备配置为操作外科手术系统以在外科手术现场处执行外科手术过程，并使外科手术现场的图像呈现在观看装置的显示设备上。一个或多个输入设备配置为响应于外科手术现场呈现在观看装置的显示设备上，接收与外科手术过程相关联的用户输入。
在另一方面，该文档的特征在于一种用于外科手术设备的观看装置，该装置包括：透镜组件，其包括第一圆偏振器；显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像；反射表面，其相对于显示设备以锐角定向，使得来自显示设备的光从反射表面朝向透镜组件被反射；以及第二圆偏振器，其配置为使来自显示设备的光产生圆偏振。透镜组件中的第一圆偏振器配置为使得从反射表面反射的光穿过第一圆偏振器，并且到达第一圆偏振器的没有从反射表面反射的光基本上被阻挡。第一圆偏振器的偏振状态可以与第二圆偏振器的偏振状态基本上正交。
以上方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。来自显示设备的光可以被线性偏振，并且第一偏振器可以是具有如下偏振状态的线性偏振器：基本上阻挡到达第一偏振器的没有从反射表面反射的光。反射表面可以是反射镜。偏振状态可以是基本上45度的对角线的。该装置可以包括第三偏振器，该第三偏振器配置为使来自第一显示设备的光产生圆偏振。第三偏振器可以是四分之一波片。第一偏振器的偏振状态可以与第二偏振器的偏振状态基本上相同。第一显示设备可以相对于第二显示设备以锐角定向。第一显示设备可以基本上平行于第二显示设备被定向。第一显示组件和第二显示组件可以设置在机器人外科手术设备的观看站中。第一显示组件和第二显示组件可以设置在头戴式设备中。
外科手术系统可以包括机器人可控制的外科手术器械，并且一个或多个处理设备可以配置为基于用户输入控制外科手术器械。观看装置可以包括第二偏振器，该第二偏振器配置为使来自显示设备的光产生圆偏振。第一偏振器可以是具有与第二偏振器的偏振状态基本上相反的偏振状态的圆偏振器。
本文描述的一些或所有实施例可以提供以下优点中的一个或多个。在显示器和观看者之间的折叠光路中使用一个或多个偏振器，本文描述的技术可以允许设备的实施方式具有大视场而没有诸如双重图像的视觉干扰。在某些情况下，这可以增加用户的舒适度和/或所呈现图像的清晰度(例如，与不使用本文所描述的偏振器的设备相比)。在与远程操作外科手术系统相关联的显示设备的特定上下文中，这可以提高呈现给外科医生的图像的质量，并允许外科医生在执行外科手术程序时舒适地使用显示设备。
附图说明
图1是计算机辅助的远程操作外科手术系统的示例患者侧推车的透视图。
图2是计算机辅助的远程操作外科手术系统的示例外科医生控制台的前视图。
图3是计算机辅助的远程操作外科手术系统的示例机器人操纵臂组件的侧视图。
图4是具有折叠光路的显示设备的示例的示意图。
图5A和图5B是分别示出由于眼睛位置的改变而导致的双重图像的出现和消失的示意图。
图6是根据本文描述的技术的使用圆偏振器的设备的示意图。
图7A和图7B是根据本文描述的技术的使用线性偏振器的示例设备的示意图。
具体实施方式
该文档描述一种显示设备，其中，如在屏上所呈现的，可观察图像被反射镜反射，并且使用偏振技术基本上遮盖了到显示器的任何直接视线。本文描述的技术可以用于在诸如微创机器人辅助外科手术(在本文中也称为微创外科手术(MIS))的图像引导外科手术过程中所使用的立体对等显示设备中。在这样的显示设备中，大型显示屏(例如，液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器)可以与强大的光学器件结合使用以扩大外科医生的视场。但是，在某些情况下，由外科医生观察到的图像基本上没有视觉干扰(诸如双重图像)也可以很重要，以确保延长时间段的舒适使用。该文档中所描述的技术允许呈现基本上没有视觉干扰的图像，即使当使用大型显示屏呈现图像时也是如此。例如，在显示设备的光路中可以使用一个或多个偏振器，使得经由适当使用一个或多个偏振器，观看者只能观察到反射离开反射表面(设置以便于反射或“折叠”光路)的射线，而防止直接视线射线到达观看者的眼睛。继而，这可以允许减少诸如双重图像的视觉干扰，其在外科医生移动他/她的眼睛和/或头部时可能潜在地改变位置或出现/消失。在某些情况下，减少视觉干扰可以允许更舒适地长期使用显示设备。例如，当本文所描述的技术在远程操作外科手术系统的立体显示设备中使用时，其可以允许外科医生更好地可视化外科手术部位和/或针对延长时间段舒适地专注于外科手术过程，而不必经历视觉干扰。
主要根据使用由加利福尼亚州桑尼维尔市的直观外科公司开发的da
Figure BDA0002682238420000041
外科手术系统的实施方式来描述该技术的各个方面。这样的外科手术系统的示例是da
Figure BDA0002682238420000042
XiTM外科手术系统(型号IS4000)和
Figure BDA0002682238420000043
SiTM HDTM外科手术系统(型号IS3000)。应当理解，本文公开的方面可以以包括计算机辅助的、非计算机辅助的以及手动和计算机辅助混合组合的实施例和实施方式的各种方式来体现和实施。在da
Figure BDA0002682238420000044
外科手术系统(例如，外科手术模拟器、型号IS4000、型号IS3000、型号IS2000、型号IS1200)上的实施方式用于说明目的被描述，并且不应视为限制本文所公开的发明方面的范围。如适用，发明方面可以在相对较小的手持式手动设备和具有附加机械支持的相对较大的系统两者中以及在计算机辅助远程操作医疗设备的其他实施例中体现和实施。尽管主要参考对等显示器的示例描述该技术，但是该技术还可以用于其他类型的可佩戴或不可佩戴的显示设备(诸如用于例如虚拟或增强现实(VR/AR)系统中的头戴式显示设备)。
参照图1和图2，用于微创计算机辅助远程外科手术的系统(也称为MIS)可以包括患者侧推车100和外科医生控制台50。远程外科手术是外科手术系统的通用术语，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如，伺服机构等)操纵外科手术器械的移动，而不是直接用手握持和移动器械。可机器人操纵的外科手术器械可以插入小的、微创的外科手术孔中，以治疗患者体内外科手术部位处的组织，从而避免与开放外科手术所需的较大切口相关联的创伤。这些机器人系统可以足够灵活地移动外科手术器械的工作端，以执行相当复杂的外科手术任务，这通常通过在微创孔处枢转器械的轴、轴向穿过孔滑动轴、在孔内旋转轴等实现。
在所描绘的实施例中，患者侧推车100包括基座110、第一机器人操纵臂组件120、第二机器人操纵臂组件130、第三机器人操纵臂组件140和第四机器人操纵臂组件150。每个机器人操纵臂组件120、130、140和150可枢转地耦接到基座110。在一些实施例中，可以包括少于四个或多于四个的机器人操纵臂组件作为患者侧推车100的一部分。尽管在所描绘的实施例中，基座110包括脚轮以允许容易移动，但是在一些实施例中，患者侧推车100被固定地安装到地板、天花板、手术台、结构框架等上。
在典型的应用中，机器人操纵臂组件120、130、140或150中的两个握持外科手术器械，并且第三个握持立体内窥镜。剩余的机器人操纵臂组件是可用的，使得可以在工作部位处引入第三器械。可替代地，剩余的机器人操纵臂组件可以用于将第二内窥镜或另一图像捕获设备(诸如超声换能器)引入到工作部位。
传统上，机器人操纵臂组件120、130、140和150中的每个由耦接在一起的连杆形成，并通过可致动关节进行操纵。机器人操纵臂组件120、130、140和150中的每个包括安装臂和设备操纵器。安装臂定位其被握持的设备，使得在其进入患者的入口孔处出现枢轴点。设备操纵器然后可以操纵其握持的设备，使得其可以绕枢轴点枢转，插入到入口孔中以及从入口孔中缩回，并绕其轴的轴线旋转。
在所描绘的实施例中，外科医生控制台50包括立体对等显示器45，使得用户可以从患者侧推车100的立体摄像机捕获的图像中以立体视觉观看外科手术工作部位。左目镜46和右目镜47设置在立体对等显示器45中，使得用户可以使用用户的左眼和右眼分别观看显示器45内的左显示屏和右显示屏。当通常在合适的观看器或显示器上观看外科手术部位的图像时，外科医生通过操纵主控输入设备对患者执行外科手术程序，该主控输入设备继而控制机器人器械的运动。
外科医生控制台50还包括左输入设备41和右输入设备42，用户可以使用他/她的左右手分别抓住左输入设备41和右输入设备42，以优选六个或更多个自由度(“DOF”)操纵由患者侧推车100的机器人操纵臂组件120、130、140和150握持的设备(例如，外科手术器械)。具有脚趾和脚跟控件的脚踏板44设置在外科医生控制台50上，因此用户可以控制与脚踏板相关联的设备的移动和/或致动。
为了控制和其他目的，在外科医生控制台50中提供处理设备43。处理设备43在医疗机器人系统中执行各种功能。由处理设备43执行的一项功能是平移和传递输入设备41、42的机械运动，以在其关联的机器人操纵臂组件120、130、140和150中致动其相应的关节，使得外科医生可以有效地操纵诸如外科手术器械的设备。处理设备43的另一功能是实现本文描述的方法、交叉耦合控制逻辑和控制器。
处理设备43可以包括一个或多个处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或微控制器，并且可以实现为硬件、软件和/或固件的组合。而且，本文描述的其功能可以由一个单元执行或在若干子单元中划分，每个子单元可以继而由硬件、软件和固件的任何组合来实现。此外，尽管被示出为外科医生控制台50的一部分或在物理上与之相邻，但是处理设备43也可以作为子单元分布在整个远程外科手术系统中。子单元中的一个或多个可以物理上远离远程外科手术系统(例如，位于远程服务器上)。
还参考图3，机器人操纵臂组件120、130、140和150可以操纵诸如外科手术器械的设备以执行MIS。例如，在所描绘的布置中，机器人操纵臂组件120可枢转地耦接至器械握持器122。套管180和外科手术器械200继而可释放地耦接至器械握持器122。套管180是中空的管状构件，其在外科手术期间位于患者接口部位。套管180限定管腔，外科手术器械200的细长轴220可滑动地设置在该管腔中。如下面进一步描述的，在一些实施例中，套管180包括具有主体壁牵开器构件的远端部分。器械握持器122可枢转地耦接至机器人操纵臂组件120的远端。在一些实施例中，器械握持器122与机器人操纵臂组件120的远端之间的可枢转耦接是从外科医生控制台50和处理器43可致动的机动关节。
器械握持器122包括器械握持器框架124、套管夹126和器械握持器托架128。在所描绘的实施例中，套管夹126固定到器械握持器框架124的远端。套管夹126可以被致动以与套管180耦接或从套管180去耦接/脱离。器械握持器托架128可移动地耦接至器械握持器框架124。更具体地，器械握持器托架128可沿器械握持器框架124线性平移。在一些实施例中，器械握持器托架128沿器械握持器框架124的移动是可由处理器43致动/控制的机动平移移动。外科手术器械200包括传动组件210、细长轴220和末端执行器230。传动组件210可以可释放地与器械握持器托架128耦接。轴220从传动组件210向远侧延伸。末端执行器230设置在轴220的远端处。
轴220限定与套管180的纵向轴线重合的纵向轴线222。当器械握持器托架128沿器械握持器框架124平移时，外科手术器械200的细长轴220沿纵向轴线222移动。以这种方式，可以将末端执行器230从患者体内的外科手术工作空间插入和/或缩回。
经由立体显示器45可以将患者体内的外科手术工作空间(外科手术现场)呈现给外科医生。尽管本文描述的技术主要使用对等立体显示器的示例，但是其他类型的立体和非立体显示器也在本技术的范围内。对等立体显示器是指允许用户查看显示器而不必佩戴显示器或允许与另一用户同时共享显示器的显示器。立体显微镜可以是对等立体显示器的一个示例。如图2所示，立体显示器45是对等立体显示器的另一示例。
在一些实施方式中，对等立体显示器45可以包括两个显示屏(每只眼睛一个)和用于朝向目镜46和目镜47反射在显示屏上所呈现的图像的对应的折叠反射镜。图4是具有折叠光路的显示设备的示例的示意图400。具体地，图4示出用户凝视目镜46和目镜47。在用于右眼的观看装置中，光从显示设备408发出，反射离开反射表面406，并在到达用户的右眼147之前穿过目镜47。类似地，在用于左眼的观看装置中，从显示设备409发出的光反射离开反射表面407，并在到达用户的左眼146之前穿过目镜46。每组反射表面和显示设备的相对角度和/或反射表面之间的相对角度可以以各种方式配置。例如，可以调整相对角度，使得用户将呈现在显示设备上的图像感知为来自正前方的位置。通过允许将显示设备和反射表面彼此成角度地设置，具有折叠光路的设备(例如，如示意图400中所示的设备)有助于使用大于以下情况可允许的显示器尺寸的显示器尺寸：两个显示器并排设置在用户正前方的位置。同样，如果放置在正前方，则两个显示器可能彼此相交。
在一些实施方式中，除了显示设备的尺寸之外，用户的视场还可以由在相应的观看装置中所使用的透镜组件404和405界定。在一些实施方式中，通过配置透镜组件视场使得由相应的显示设备所提供的整个视场被透镜组件捕获，可以改善观看装置的视场。在一些实施方式中，这可能需要将显示设备设置成更靠近透镜组件，这继而可能导致目镜与相应的显示设备之间的视线路径。这样的配置的示例在图5A和图5B中示出。具体地，图5A示出一种配置，其中，从显示设备408上的点521发出的光经由视线路径(如由射线路径520所示)以及反射表面406所促进的折叠光路(如由射线路径530所示)两者。视线路径和折叠光路中的每个可以由透镜组件404收集并且朝向用户的眼睛501传递。如果眼睛501的位置如图5A中所示，则经由视线路径520以及折叠光路530所接收的光通过瞳孔进入眼睛501，结果，用户感知到与显示设备408上的同一点521相对应的两个不同图像。
在某些情况下，眼睛501感知到的双重图像可以取决于眼睛相对于相应透镜组件404的位置。例如，如果眼睛501的位置如图5B所示改变并定向，则视线射线路径520在与图5A所示的位置不同的位置处撞击眼睛。在一些这样的情况下，视线射线路径520可以不与眼睛501的瞳孔的区域相交，并且因此用户可以不再感知显示器408的点521的对应图像。如果用户的头部和/或眼睛位置再次改变，或者瞳孔以视线射线路径520再次与瞳孔的区域相交的方式扩张，则用户可以再次看见第二图像。
上面的示例示出用户在查看近眼显示时可以如何根据眼睛的位置来感知双重图像，以及眼睛旋转、眼睛运动、瞳孔扩张或甚至瞳孔位置的细微变化(如例如，在相对于显示器的头部运动期间可能发生)可以如何引起双重图像出现或消失。此外，该问题可能是有害的，因为并非所有用户都能够感知到该问题，并且即使感知到时，当试图直接查看伪影时伪影也可能消失。对于某些用户，这样的显示问题可能大大损害显示装置的长期舒适性和可用性。
在一些实施方式中，可以以这样的方式控制穿过透镜组件的光的偏振：使得穿越折叠光路(即，反射离开反射表面)的光穿过，但是穿越视线射线路径的光被设置在光路中的一个或多个偏振器的布置吸收。穿越视线射线路径的光的偏振状态与反射离开反射表面的光的偏振状态不同。因此，在观看装置的光路中可以适当地设置一个或多个偏振器，使得一个或多个偏振器允许穿越视线路径的光穿过而阻挡反射光。
用于选择性地阻挡穿越视线路径的光的偏振器可以是各种类型的。在一些实施方式中，可以使用一组一个或多个线性偏振器来阻挡穿越视线路径的光。在一些实施方式中，从显示设备发出的线性偏振光可以首先被圆(或椭圆)偏振，然后可以使用一组圆(或椭圆)偏振器选择性地阻挡穿越视线路径的圆偏振光。针对特定应用/装置选择线性还是圆偏振方法可以取决于诸如系统的要求和性能目标的各种因素。例如，在某些情况下，与圆偏振方法相比，线性偏振方法可以需要更简单的材料，和/或提供更好的对虚假双重图像的抑制。另一方面，在某些情况下，圆偏振方法可以潜在地更好地保留图像的亮度，因此比线性方法更可取。
图6是根据本文描述的技术的使用一个或多个圆偏振器的示例设备600的示意图。具体地，在图6中，显示设备408是发出线性偏振光的显示器。LCD是这样的显示器的一个示例。因此，设备600包括将线性偏振光转换成圆偏振光的光学元件601。在一些实施方式中，设备600包括四分之一波片601，该四分之一波片601相对于从显示器408发出的光的线性偏振设置在适当的定向上，使得光产生圆偏振605。四分之一波片601可以包括双折射材料(例如，聚合物、石英或云母)，对于该双折射材料，对于穿过其的光的不同定向，折射率是不同的。可以选择适当的波片601(例如，基于材料的厚度和对于穿过波片的光的波长的折射率的变化)，以将受控的相移引入到从显示设备408发出的光，从而改变其偏振。在图6所示的示例中，使用顺时针箭头表示从波片601射出的光的圆偏振方向(在本文也称为“旋向”)605。从反射表面406反射后，光的方向或旋向反转。在图6的示例中，使用逆时针箭头表示该圆偏振状态610。
设备600还包括设置在设备600的光路中的圆偏振器607，以选择性地使具有圆偏振状态610的光通过，但阻挡具有圆偏振状态605的光。在一些实施方式中，圆偏振器607可以设置在眼睛501和透镜组件404之间。在一些实施方式中，圆偏振器607可以设置在透镜组件404和反射镜或反射表面406之间的光路中。在任一种情况下，穿越折叠光路530的光最初从具有圆偏振状态605的波片601射出，但是在从反射表面406反射时，其圆偏振状态反转成状态610。然后，该光穿过设置在透镜组件404一侧或另一侧上的圆偏振器607。因为圆偏振器607的旋向或方向选择性地使具有偏振状态610的光通过，所以穿越折叠光路的光经由射线路径615到达用户的眼睛。然而，由于旋向或偏振状态605与圆偏振器607的旋向或偏振状态正交，所以从显示设备408穿越视线射线路径的光基本上被圆偏振器607吸收或阻挡。在一些实施方式中，其中偏振器607的四分之一波片设置在透镜组件404和反射表面406之间的光路中，线性偏振器可以设置在眼睛501和透镜组件404之间以吸收或阻挡不需要的光。
在一些实施方式中，如果显示设备408本质上是非偏振的，则可以邻近显示设备408设置适当定向的线性偏振器，以使从显示设备408发出的光线性偏振。例如，如果显示设备408是有机发光二极管(OLED)显示器，则线性偏振器可以设置在显示设备408和四分之一波片601之间。在一些实施方式中，四分之一波片601和线性偏振器可以组合在一个光学单元中，以实现用于显示设备408的圆偏振器。在一些实施方式中，因为从显示设备408发射的光的角度可能是倾斜的，所以四分之一波片601和/或圆偏振器607的定向可能必须被调节以实现所感知的图像和不需要的图像之间的目标对比度。这可以平衡对色彩保真度的影响，而对色彩保真度的影响有时可以由于偏振分量的非消色差性能而降低。
在一些实施方式中，一个或多个线性偏振器可以用于选择性地使穿越折叠光路的光通过，而阻挡穿越直接视线射线路径的光。图7A和图7B是使用这样线性偏振方法的示例设备的示意图。在这些示例中，显示设备408是诸如LCD的固有偏振的显示器。在一些实施方式中，显示设备408可以发射相对于显示器的水平轴线对角线地线性偏振的光。在图7A和图7B中，使用参考标记705表示这样的对角线偏振状态。在一些实施方式中，如果显示设备408是线性偏振的而不是沿对角线偏振的，则可以邻近显示设备408设置波片，以使发射的光产生对角线偏振。在一些实施方式中，可以添加补充线性偏振器以使发射的光产生对角线偏振。在一些这样的情况下，显示设备408可能显得较暗，但是如果显示设备足够亮，则调光可能不被明显地注意到。在一些实施方式中，可以调节显示设备408的定向，使得偏振轴线与显示器的边缘对准，以使发射的光产生期望的对角线偏振。
在任何情况下，从显示设备408发出的光可以配置为使得该光以相对于地平线的角度(例如，由偏振状态705表示的45度)线性偏振。当光反射离开反射表面406时，光的偏振状态反转，并且折叠光路530中的反射光具有偏振状态710(如图7A和图7B所示，其正交于偏振状态705)。在图7A中所示的示例设备700中，设置在眼睛和透镜组件404之间的线性偏振器707被定向使得线性偏振器707允许具有偏振状态710的反射光通过(如射线路径715所示)，而防止穿越视线射线路径520的光穿过。这可能导致对于眼睛501视线视图基本上被遮挡，从而使其只能观察从反射表面406反射的图像。因此，视线视图的遮挡可以基本上减轻双重图像伪影，这继而可以改善相应观看装置的长期可用性。
图7B示出设备750的示例，其中线性偏振器707设置在透镜组件404和反射表面406之间。在一些实施方式中，线性偏振器707(或类似于图6中所示的设备中的圆偏振器)的该位置可以为一些用户提供更多的眼睛缓解。
上面主要参考单个观看装置描述本发明的技术。然而，对于立体显示装置，可以为用户的另一只眼睛提供类似的第二观看装置。具体地，对于计算机辅助的远程操作外科手术系统(在图1中描绘其一个示例)，立体观看装置可以包括用于呈现与外科手术现场相关联的一组两个立体图像中的分别第一图像和第二图像的第一显示组件和第二显示组件。第一显示组件和第二显示组件中的每个可以包括相应的透镜组件；显示设备，其配置为呈现相应图像；以及反射表面(例如，反射镜)，其相对于相应显示设备以锐角定向，使得来自显示设备的光从第一反射镜朝向透镜组件被反射。透镜组件在每一侧上包括偏振器(例如，线性偏振器或圆偏振器)，该偏振器被配置为使得从反射表面反射的光穿过透镜组件，并且到达偏振器的没有从反射表面反射的光基本上被阻挡。在一些实施方式中，可以控制从透镜组件发出的光的偏振状态，以使得能够将本技术用于偏振眼镜。例如，参照图7A和图7B描述的对角线偏振技术可以用于控制偏振状态，以使得能够使用诸如在电影院中用于3D观看的偏振眼镜进行观看。
在一些实施方式中，包括如上所述的观看装置的计算机辅助的远程操作外科手术系统还可以包括一个或多个处理设备，该一个或多个处理设备促进在显示设备上呈现与外科手术现场相对应的立体图像。一个或多个处理器还可以促进外科手术系统的操作以在外科手术现场处执行外科手术过程。例如，外科手术系统可以包括一个或多个输入设备，该一个或多个输入设备配置为响应于在观看装置的显示设备上呈现外科手术现场而接收与外科手术过程相关联的用户输入。然后一个或多个处理设备可以配置为基于用户输入控制机器人可控制的外科手术器械。
至少部分地经由计算机程序产品(例如有形地体现在诸如一个或多个非暂时性机器可读介质或存储设备的信息载体中的计算机程序)可以实现本文所述的远程操作外科手术系统的功能或其部分及其各种修改(以下称为“功能”)，以由一个或多个数据处理装置(例如，可编程处理器、DSP、微控制器、计算机、多个计算机和/或可编程逻辑部件)执行或控制该一个或多个数据处理装置的操作。
计算机程序可以以任何形式的编程语言(包括编译或解释语言)编写，并且可以以任何形式进行部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程或其他适合在计算环境中使用的单元。计算机程序可以部署为在一个部位处的一个或多个处理设备上执行，或者分布在多个部位上并通过网络互连。
与实现全部或部分功能相关联的动作可以由执行一个或多个计算机程序以执行本文所述过程的功能的一个或多个可编程处理器或处理设备执行。全部或部分功能可以被实现为例如FPGA和/或ASIC(专用集成电路)的专用逻辑电路系统。
适合于执行计算机程序的处理器包括例如通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的部件包括用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。
尽管本说明书包含许多特定的实施细节，但是这些不应被解释为对所要求保护的限制，而应被解释为对特定实施例特定的特征的描述。其他实施例也可以在本文描述的技术的范围内。例如，尽管已经参考两个反射镜和单个反射镜反射描述了该技术，但是在不脱离本公开的范围的情况下，该技术可以扩展到任何奇数个反射镜反射。在单独的实施例的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中或以任何合适的子组合实现。而且，尽管本文可能将特征描述为以某些组合起作用，甚至是最初要求保护的组合，但是在某些情况下，可以从该组合中切除所要求保护的组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。
本文描述的不同实施方式的元件可以组合以形成上面未具体阐述的其他实施例。元件可以被排除在本文所述的结构之外，而没有不利地影响结构的操作。此外，各种单独的元件可以组合成一个或多个的各个元件以执行本文所描述的功能。

Claims (20)

1.一种用于外科手术设备的观看装置，所述装置包括：
透镜组件，其包括第一偏振器；
显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像；和
反射表面，其相对于所述显示设备以锐角定向，使得来自所述显示设备的光从所述反射表面朝向所述透镜组件被反射，
其中，所述透镜组件中的所述第一偏振器配置为使得从所述反射表面反射的光穿过所述第一偏振器，并且到达所述第一偏振器的没有从所述反射表面反射的光基本上被阻挡。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述显示设备的光是线性偏振的，并且所述第一偏振器是具有偏振状态的线性偏振器，所述偏振状态基本上阻挡到达所述第一偏振器的没有从所述反射表面反射的光。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述反射表面是反射镜。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述偏振状态是基本上45度对角线的。
5.一种立体显示装置，其包括：
第一显示组件，其用于呈现与外科手术现场相关联的一组两个立体图像中的第一图像，所述第一显示组件包括：
第一透镜组件，
第一显示设备，其配置为呈现所述第一图像，和
第一反射镜，其相对于所述第一显示设备以锐角定向，使得来自所述第一显示设备的光从所述第一反射镜朝向所述第一透镜组件被反射，
其中，所述第一透镜组件包括第一偏振器，所述第一偏振器配置为使得从所述第一反射镜反射的光穿过所述第一透镜组件，并且到达所述第一偏振器的没有从所述第一反射镜反射的光基本上被阻挡；和
第二显示组件，其用于呈现所述一组两个立体图像中的第二图像，所述第二显示组件包括：
第二透镜组件，
第二显示设备，其配置为呈现所述第二图像，和
第二反射镜，其相对于所述第二显示设备以锐角定向，使得来自所述第二显示设备的光从所述第二反射镜朝向所述第二透镜组件被反射，
其中，所述第二透镜组件包括第二偏振器，所述第二偏振器配置为使得从所述第二反射镜反射的光穿过所述第二透镜组件，并且到达所述第二偏振器的没有从所述第二反射镜反射的光基本上被阻挡。
6.根据权利要求5所述的装置，其进一步包括第三偏振器，所述第三偏振器配置为使来自所述第一显示设备的光产生圆偏振。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第三偏振器是四分之一波片。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，来自所述第一显示设备的光是线性偏振的，并且所述第一偏振器是具有偏振状态的线性偏振器，所述偏振状态基本上阻挡到达所述第一偏振器的没有从所述第一反射镜反射的光。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一偏振器的偏振状态与所述第二偏振器的偏振状态基本上相同。
10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一显示设备相对于所述第二显示设备以锐角定向。
11.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一显示设备基本上平行于所述第二显示设备被定向。
12.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一显示组件和所述第二显示组件设置在机器人外科手术设备的观看站中。
13.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一显示组件和所述第二显示组件设置在头戴式设备中。
14.一种外科手术系统，其包括：
观看装置，其包括：
透镜组件，其包括第一偏振器，
显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像，和
反射表面，其相对于所述显示设备以锐角定向，使得来自所述显示设备的光从所述反射表面朝向所述透镜组件被反射，
其中，所述透镜组件中的所述第一偏振器配置为使得从所述反射表面反射的光穿过所述第一偏振器，并且到达所述第一偏振器的没有从所述反射表面反射的光基本上被阻挡；
一个或多个处理设备，其配置为：
操作所述外科手术系统以在所述外科手术现场处执行外科手术过程，并且
使所述外科手术现场的图像呈现在所述观看装置的所述显示设备上；和
一个或多个输入设备，其配置为响应于所述外科手术现场呈现在所述观看装置的所述显示设备上，接收与所述外科手术过程相关联的用户输入。
15.根据权利要求14所述的外科手术系统，其进一步包括机器人可控的外科手术器械，并且所述一个或多个处理设备配置为基于所述用户输入控制所述外科手术器械。
16.根据权利要求14所述的外科手术系统，其中，所述观看装置进一步包括第二偏振器，所述第二偏振器配置为使来自所述显示设备的光产生圆偏振。
17.根据权利要求16所述的外科手术系统，其中，所述第一偏振器是圆偏振器，其具有基本上与所述第二偏振器的偏振状态相反的偏振状态。
18.根据权利要求14所述的外科手术系统，其中，来自所述显示设备的光是线性偏振的，并且所述第一偏振器是具有偏振状态的线性偏振器，所述偏振状态基本上阻挡到达所述第一偏振器的没有从所述反射表面反射的光。
19.一种用于外科手术设备的观看装置，所述装置包括：
透镜组件，其包括第一圆偏振器；
显示设备，其配置为呈现外科手术现场的图像；
反射表面，其相对于所述显示设备以锐角定向，使得来自所述显示设备的光从所述反射表面朝向所述透镜组件被反射；和
第二圆偏振器，其配置为使来自所述显示设备的光产生圆偏振，
其中，所述透镜组件中的所述第一圆偏振器配置为使得从所述反射表面反射的光穿过所述第一圆偏振器，并且到达所述第一圆偏振器的没有从所述反射表面反射的光基本上被阻挡。
20.根据权利要求19所述的观看装置，其中，所述第一圆偏振器的偏振状态与所述第二圆偏振器的偏振状态基本上正交。
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