CN215839550U - 一种显示3d图像的手术显微镜系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种显示3D图像的手术显微镜系统，包括手术显微镜、左眼图像采集设备、右眼图像采集设备和AR眼镜或者VR眼镜，包括眼镜框架壳体、左眼微型显示器、右眼微型显示器、左眼图像处理芯片、右眼图像处理芯片、左眼光学成像镜片和右眼光学成像镜片，左眼图像信号经过左眼图像处理芯片处理输入到左眼微型显示器播放；右眼图像信号经过右眼图像处理芯片处理输入到右眼微型显示器播放，左眼微型显示器播放的图像通过左眼光学成像镜片投射到人体左眼；右眼微型显示器播放的图像通过右眼光学成像镜片投射到人体右眼，在人体的大脑形成一个融合的3D立体图像。它操作使用方便，结构加单，图像清晰度高。

Description

一种显示3D图像的手术显微镜系统
技术领域：
本实用新型涉及医用设备技术领域，特别涉及一种显示3D图像的手术显微镜系统。
背景技术：
显微镜是一种由透镜或多透镜组合所组成的光学仪器，用于对微小物体放大成象。显微外科是现代外科手术的重要组成部分，显微外科(包括耳科、眼科、神经外科和整形外科等)的关键设备是手术显微镜。在传统的眼科手术中，通过显微镜目镜，能够获取的视野和景深有限，并且医生需要双眼紧盯手术显微镜的目镜，长时间低头注视对医生的颈椎、坐姿、视力等考验非常大，造成成颈椎腰椎劳损。
为了让医生在手术过程中不用低头看显微镜，摆脱强制体位限制，可减少术者因长期固定姿势导致的颈背痛之外，目前出现了头戴式三维电子手术显微镜系统，见专利号为：CN201711396574、名称为：一种头戴式三维电子手术显微镜系统的发明专利，但该专利还存在不完善的地方：
1)显微镜的镜头直接用内置的CMOS图像拍摄设备拍摄图像，需从显微镜的目镜筒位置取下目镜筒，然后放置CMOS图像拍摄设备，妨碍目镜的观看，操作麻烦；
2)CMOS图像拍摄设备拍摄图像然后再送到FPGA图像处理板处理，FPGA图像处理后形成的偏振式3D图像，需要戴偏振光眼镜观看的，再送到VR眼镜，结构复杂，导致成本偏高，使用不方便。
3)上述的专利是通过FPGA将图像合成一路输入到一台偏振光式3D显示器，用户需要通过戴偏振光眼镜观看图像。这样的方式其原理见图1所示，首先两路图像合成一路图像会造成画质的损失，在处理3D图像信号时，是将一路3D图像信号切割成两路信号后分别送到人的左眼和右眼，这样会使画质清晰度大幅降低，例如原1920*1080的分辨率会被切割成两个960*1080的画质，降低了3D图像的清晰度，不能很好地模仿人的左眼和右眼同时观看外物时，因此这种AR眼镜3D立体图像与人眼真实看到的图像存在一定差别。
4)体现显微镜观看的是光学3D图，只有主刀医生能观看到立体图像，助手也只能观察到2D图像，不完善。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种显示3D图像的手术显微镜系统，解决现有技术中头戴式3D手术显微镜系统存在操作使用不便，结构复杂，图像清晰度不高的技术问题。
本实用新型可通过如下方案来实现：
一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：包括
一手术显微镜，包括左显微镜筒组件和右显微镜筒组件，在手术中观测患者手术部位形成3D的视觉；
一左眼图像采集设备，用于采集通过左显微镜筒组件观看的手术的部位的左眼图像信号；
一右眼图像采集设备，用于采集通过右显微镜筒组件观看的手术部位的右眼图像信号；
一AR眼镜或者VR眼镜，包括框架壳体、左眼微型显示器、右眼微型显示器、左眼图像处理芯片、右眼图像处理芯片、左眼光学成像镜片和右眼光学成像镜片，左眼图像信号经过左眼图像处理芯片处理输入到左眼微型显示器播放；右眼图像信号经过右眼图像处理芯片处理输入到右眼微型显示器播放，左眼微型显示器播放的图像通过左眼光学成像镜片投射到人体左眼；右眼微型显示器播放的图像通过右眼光学成像镜片投射到人体右眼，在人体的大脑形成一个融合的3D立体图像。
上述手术显微镜上还安装一个分光器，左眼图像采集设备和右眼图像采集设备利用分光器从手术显微镜进行图像采集。
上述手术显微镜还安装有助手镜，左眼图像采集设备和右眼图像采集设备利用助手镜从手术显微镜进行图像采集。
上述左眼图像采集设备是数码摄像头或者数码相机，右眼图像采集设备是数码摄像头或者数码相机。
上述的左眼图像采集设备与AR眼镜或者VR眼镜是通过一条信号线连接通信，右眼图像采集设备与AR眼镜或者VR眼镜是通过另一条信号线连接通信。
上述信号线是HDMI信号线或者DP信号线或者DVI信号线或者SDI信号线或者USB信号线。
上述在眼镜框架壳体还连接眼镜腿或者头戴装置。
上述的手术显微镜是数码显微镜，或者是手术体视显微镜，或者是裂隙灯显微镜。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
(1)本实用新型利用左眼图像采集设备和右眼图像采集设备采集手术显微镜显示的图像，无需改动手术显微镜结构，且不会阻碍手术显微镜的主镜的目镜筒观看，操作简单；且AR眼镜或者VR眼镜无需佩戴偏振光眼镜观看，使用方便。
(2)本实用新型的左眼图像采集设备、左眼图像处理芯片、左眼微型显示器形成左眼成像系统；右眼图像采集设备、右眼图像处理芯片、右眼微型显示器形成右眼成像系统，从而形成两套独立的互不干涉的成像播放系统。左眼图像信号经过左眼图像处理芯片处理输入到左眼微型显示器播放；右眼图像信号经过右眼图像处理芯片处理输入到右眼微型显示器播放，在人体的大脑形成一个融合的3D立体图像，很好模仿人的左眼和右眼同时观看外物合成3D图像，更真实自然，且无损画质，分辨率更高。
(3)本实用新型的左眼图像采集设备和右眼图像采集设备将图像数据直接传送到AR眼镜形成3D立体图像显示，无需经过FPGA图像处理板处理，简化结构，降低成本。
(4)本实用新型的将光学3D变为数字3D，让包括助手在内的众多人看到无损的高清3D图像，让医护人员更直观地观摩每一步操作，对使用科室的临床带教有非常大的帮助。
附图说明：
图1是现有技术的AR眼镜的方框原理图；
图2是本实用新型的方框原理图；
图3是本实用新型的体式显微镜的立体图；
图4是本实用新型的AR眼镜立体图；
图5是本实用新型的AR眼镜的局部分解图；
图6是本实用新型的AR眼镜的成像的光路图；
图7是本实用新型的AR眼镜用眼镜腿替换头戴装置后的立体图。
图8是本实用新型的连接结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一：
如图2至图8所示，本实用新型提供的是一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：包括
一手术显微镜100，包括左显微镜筒组件100a和右显微镜筒组件100b，在手术中观测患者手术部位形成3D的视觉；
一左眼图像采集设备200a，用于采集通过左显微镜筒组件100a观看的手术的部位的左眼图像信号；
一右眼图像采集设备200b，用于采集通过右显微镜筒组件100b观看的手术部位的右眼图像信号；
一AR眼镜或者VR眼镜400，包括眼镜框架壳体1、左眼微型显示器2a、右眼微型显示器2b、左眼图像处理芯片、右眼图像处理芯片、左眼光学成像镜片3a和右眼光学成像镜片3b，左眼微型显示器2a播放的图像通过左眼光学成像镜片3a投射到人体左眼；右眼微型显示器2b播放的图像通过右眼光学成像镜片3b投射到人体右眼，左眼图像信号经过左眼图像处理芯片处理输入到左眼微型显示器2a播放；右眼图像信号经过右眼图像处理芯片处理输入到右眼微型显示器2b播放，在人体的大脑形成一个融合的3D立体图像。
上述的手术显微镜100上还安装一个分光器，左眼图像采集设备200a和右眼图像采集设备200b利用分光器从手术显微镜100进行图像采集。分光器可以安装在手术显微镜100的目镜与物镜之间。
手术显微镜100还安装有助手镜，左眼图像采集设备200a和右眼图像采集设备200b利用助手镜从手术显微镜进行图像采集。
上述的左眼图像采集设备200a是数码摄像头或者数码相机，右眼图像采集设备200b是数码摄像头或者数码相机。
上述的左眼图像采集设备200a与AR眼镜或者VR眼镜400是通过一条信号线7连接通信，右眼图像采集设备200b与AR眼镜或者VR眼镜400是通过另一条信号线7连接通信。
上述在眼镜框架壳体1还连接眼镜腿6或者头戴装置4。
上述信号线7是HDMI信号线或者DP信号线或者DVI信号线或者SDI信号线或者USB信号线。
上述的手术显微镜400是数码显微镜，或者是手术体视显微镜，或者是裂隙灯显微镜。
上述左显微镜筒组件100a与右显微镜筒组件100b的结构基本相同，一般包括镜筒、物镜和目镜等组件。
左眼图像处理芯片和右眼图像处理芯片都是安装在眼镜框架壳体1里面，图中没有画出。
上述在眼镜框架壳体1后面还连接眼镜腿6，眼镜腿6或者眼镜框架壳体1设置图像信号输入端口5，左眼图像信号和右眼图像信号通过图像信号输入端口5分别输入到左眼图像处理芯片和右眼图像处理芯片。结构简单，连接方便。
上述在眼镜腿6或者眼镜框架壳体1后面设置的图像信号输入端口5分别通过2条HDMI线7与右眼图像采集设备和右眼图像采集设备连接。结构简单，连接方便。
上述眼镜框架壳体1还可以连接一个头戴装置4上以便穿戴。
图6中只画出左眼的成像光路图，其实右眼的成像光路图与左眼的成像光路图原理基本一致，在此不再画出。
本实用新型的原理是：左眼图像采集设备、左眼图像处理芯片、左眼微型显示器形成左眼成像系统；右眼图像采集设备、右眼图像处理芯片、右眼微型显示器形成右眼成像系统，从而形成两套独立的互不干涉的成像播放系统。左眼图像信号经过左眼图像处理芯片处理输入到左眼微型显示器播放；右眼图像信号经过右眼图像处理芯片处理输入到右眼微型显示器播放，在人体的大脑形成一个融合的3D立体图像，很好模仿人的左眼和右眼同时观看外物合成3D图像，更真实自然，且无损画质，分辨率更高。本实用新型利用左眼图像采集设备和右眼图像采集设备采集手术显微镜100显示的图像，无需改动手术显微镜100结构，且不会阻碍手术显微镜100的主镜的目镜筒的观看，操作简单；且AR眼镜或者VR眼镜无需佩戴偏振光眼镜观看，使用方便。本实用新型的左眼图像采集设备和右眼图像采集设备将图像数据直接传送到AR眼镜或者VR眼镜形成3D立体图像显示，无需经过FPGA图像处理板处理，简化结构，降低成本。
手术显微镜100的其中一种光学结构原理是：由一个共用的初级物镜，对物体成像后的两个光束被两组中间物镜亦称变焦镜分开，并组成一定的角度称为体视角一般为12度-15度，再经各自的目镜成像，它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得，利用双通道光路，双目镜筒中的左右两光束不是平行，而是具有一定的夹角，为左右两眼提供一个具有立体感的图像。体视显微镜实质上是两个单镜筒显微镜并列放置，两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角，以此形成三维空间的立体视觉图像。
以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：包括
一手术显微镜，包括左显微镜筒组件和右显微镜筒组件，在手术中观测患者手术部位形成3D的视觉；
一左眼图像采集设备，用于采集通过左显微镜筒组件观看的手术的部位的左眼图像信号；
一右眼图像采集设备，用于采集通过右显微镜筒组件观看的手术部位的右眼图像信号；
一AR眼镜或者VR眼镜，包括框架壳体、左眼微型显示器、右眼微型显示器、左眼图像处理芯片、右眼图像处理芯片、左眼光学成像镜片和右眼光学成像镜片，左眼图像信号经过左眼图像处理芯片处理输入到左眼微型显示器播放；右眼图像信号经过右眼图像处理芯片处理输入到右眼微型显示器播放，左眼微型显示器播放的图像通过左眼光学成像镜片投射到人体左眼；右眼微型显示器播放的图像通过右眼光学成像镜片投射到人体右眼，在人体的大脑形成一个融合的3D立体图像。
2.根据权利要求1所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：手术显微镜上还安装一个分光器，左眼图像采集设备和右眼图像采集设备利用分光器从手术显微镜进行图像采集。
3.根据权利要求1所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：手术显微镜还安装有助手镜，左眼图像采集设备和右眼图像采集设备利用助手镜从手术显微镜进行图像采集。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：左眼图像采集设备是数码摄像头或者数码相机，右眼图像采集设备是数码摄像头或者数码相机。
5.根据权利要求4所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：左眼图像采集设备与AR眼镜或者VR眼镜是通过一条信号线连接通信，右眼图像采集设备与AR眼镜或者VR眼镜是通过另一条信号线连接通信。
6.根据权利要求5所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：信号线是HDMI信号线或者DP信号线或者DVI信号线或者SDI信号线或者USB信号线。
7.根据权利要求6所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：在眼镜框架壳体还连接眼镜腿或者头戴装置。
8.根据权利要求7所述的一种显示3D图像的手术显微镜系统，其特征在于：手术显微镜是数码显微镜，或者是手术体视显微镜，或者是裂隙灯显微镜。
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