KR102757235B1

KR102757235B1 - 접힌 광학 경로를 갖는 디스플레이

Info

Publication number: KR102757235B1
Application number: KR1020207023535A
Authority: KR
Inventors: 이안 이 맥다월; 랜들 피 골드버그; 유민 이
Original assignee: 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2025-01-21
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: US20240407884A1; US20210030509A1; CN111918619A; CN119758597A; KR20200105938A; CN111918619B; US12102488B2; WO2019152552A1

Abstract

본 명세서에서 설명된 기술은 수술 디바이스를 위한 뷰잉 장치에서 구현될 수 있고, 장치는 제1 편광기를 포함하는 렌즈 어셈블리, 수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스, 및 반사 표면―반사 표면은 디스플레이 디바이스로부터의 광이 반사 표면으로부터 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―을 포함한다. 렌즈 어셈블리에서의 제1 편광기는 반사 표면으로부터 반사된 광이 제1 편광기를 통과하고, 반사 표면으로부터 반사되지 않고 제1 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성된다.

Description

접힌 광학 경로를 갖는 디스플레이

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2018년 1월 31일에 출원된, "Display with Folded Optical Path"라는 명칭의 미국 가출원 제62/624,653호의 이익을 주장한다. 그러한 미국 가출원의 전체 내용은 본 명세서에서 참조로 포함된다.

본 개시내용은 로봇 수술 시스템들(robotic surgical systems)에 이용될 수 있는 디스플레이 디바이스들에 관한 것이다.

외과 의사가 원격 위치로부터 환자를 수술할 수 있게 할 뿐만 아니라, 외과 의사의 기민성(surgeon's dexterity)을 증가시키기 위해 수술에서 이용하기 위한 최소 침습적 원격 수술 시스템들(minimally invasive telesurgical systems)이 개발되고 있다. 원격 수술은 외과 의사가 기구들을 손으로 직접 유지하여 움직이기보다는 수술 기구 움직임들을 조작하기 위해 소정 형태의 원격 제어, 예를 들어, 서보메커니즘(servomechanism) 등을 이용하는 수술 시스템들에 대한 일반적인 용어이다. 그러한 원격 수술 시스템에서, 외과 의사는 디스플레이 디바이스를 통해 수술 부위의 이미지를 제공받는다. 디스플레이 디바이스를 통해 수신된 시각적 피드백에 기초하여, 외과 의사는 원격 로봇 기구들(tele-robotic instruments)의 움직임을 제어하는 마스터 제어 입력 디바이스들(master control input devices)을 조작함으로써 환자에 대한 수술 절차들을 수행한다.

US 2017/0143442 A1 (2017.05.25) US 2015/0248014 A1 (2015.09.03) US 2017/0176745 A1 (2017.06.22)

일 양태에서, 본 명세서는 수술 디바이스를 위한 뷰잉 장치(viewing apparatus)를 설명하며, 이 장치는 제1 편광기(polarizer)를 포함하는 렌즈 어셈블리(lens assembly), 수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스, 및 반사 표면(reflective surface)―반사 표면은 디스플레이 디바이스로부터의 광이 반사 표면으로부터 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 디스플레이 디바이스에 대해 예각(acute angle)으로 배향됨―을 포함한다. 렌즈 어셈블리에서의 제1 편광기는 반사 표면으로부터 반사된 광이 제1 편광기를 통과하고, 반사 표면으로부터 반사되지 않고 제1 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성된다.

다른 양태에서, 본 명세서는 수술 장면과 연관된 2개의 스테레오 이미지들(stereo images)의 세트의 제1 이미지를 제시하기 위한 제1 디스플레이 어셈블리, 및 2개의 스테레오 이미지들의 세트의 제2 이미지를 제시하기 위한 제2 디스플레이 어셈블리를 포함하는 입체 디스플레이 장치(stereoscopic display apparatus)를 설명한다. 제1 디스플레이 어셈블리는 제1 렌즈 어셈블리, 제1 이미지를 제시하도록 구성된 제1 디스플레이 디바이스, 및 제1 미러―제1 미러는 제1 디스플레이 디바이스로부터의 광이 제1 미러로부터 제1 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 제1 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―를 포함한다. 제1 렌즈 어셈블리는 제1 미러로부터 반사된 광이 제1 렌즈 어셈블리를 통과하고, 제1 미러로부터 반사되지 않고 제1 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성된 제1 편광기를 포함한다. 제2 디스플레이 어셈블리는 제2 렌즈 어셈블리, 제2 이미지를 제시하도록 구성된 제2 디스플레이 디바이스, 및 제2 미러―제2 미러는 제2 디스플레이 디바이스로부터의 광이 제2 미러로부터 제2 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 제2 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―를 포함한다. 제2 렌즈 어셈블리는 제2 미러로부터 반사된 광이 제2 렌즈 어셈블리를 통과하고, 제2 미러로부터 반사되지 않고 제2 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성된 제2 편광기를 포함한다.

다른 양태에서, 본 명세서는 뷰잉 장치, 하나 이상의 처리 디바이스, 및 하나 이상의 입력 디바이스를 포함하는 수술 시스템을 특징으로 한다. 뷰잉 장치는 제1 편광기를 포함하는 렌즈 어셈블리, 수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스, 및 반사 표면―반사 표면은 디스플레이 디바이스로부터의 광이 반사 표면으로부터 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―을 포함한다. 렌즈 어셈블리에서의 제1 편광기는 반사 표면으로부터 반사된 광이 제1 편광기를 통과하고, 반사 표면으로부터 반사되지 않고 제1 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성된다. 하나 이상의 처리 디바이스는 수술 장면에서 수술 프로세스를 수행하도록 수술 시스템을 동작시키고, 수술 장면의 이미지를 뷰잉 장치의 디스플레이 디바이스 상에 제시하게 하도록 구성된다. 하나 이상의 입력 디바이스는 뷰잉 장치의 디스플레이 디바이스 상의 수술 장면의 제시에 응답하여 수술 프로세스와 연관된 사용자 입력을 수신하도록 구성된다.

다른 양태에서, 본 명세서는 수술 디바이스를 위한 뷰잉 장치를 특징으로 하며, 이 장치는 제1 원형 편광기를 포함하는 렌즈 어셈블리, 수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스, 반사 표면―반사 표면은 디스플레이 디바이스로부터의 광이 반사 표면으로부터 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―, 및 디스플레이 디바이스로부터의 광에 원형 편광(circular polarization)을 부여하도록 구성된 제2 원형 편광기를 포함한다. 렌즈 어셈블리에서의 제1 원형 편광기는 반사 표면으로부터 반사된 광이 제1 원형 편광기를 통과하고, 반사 표면으로부터 반사되지 않고 제1 원형 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성된다. 제1 원형 편광기의 편광 상태는 제2 원형 편광기의 편광 상태에 실질적으로 직교할 수 있다.

상기의 양태들의 구현들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스로부터의 광은 선형 편광될 수 있고, 제1 편광기는 반사 표면으로부터 반사되지 않고 제1 편광기에 도달하는 광을 실질적으로 차단하는 편광 상태를 갖는 선형 편광기일 수 있다. 반사 표면은 미러일 수 있다. 편광 상태는 실질적으로 45도로 대각선일 수 있다. 장치는 제1 디스플레이 디바이스로부터의 광에 원형 편광을 부여하도록 구성된 제3 편광기를 포함할 수 있다. 제3 편광기는 1/4 파장판(quarter wave plate)일 수 있다. 제1 편광기의 편광 상태는 제2 편광기의 편광 상태와 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 디스플레이 디바이스는 제2 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향될 수 있다. 제1 디스플레이 디바이스는 제2 디스플레이 디바이스에 실질적으로 평행하게 배향될 수 있다. 제1 디스플레이 어셈블리 및 제2 디스플레이 어셈블리는 로봇 수술 디바이스의 뷰잉 스테이션(viewing station)에 배치될 수 있다. 제1 디스플레이 어셈블리 및 제2 디스플레이 어셈블리는 헤드 장착 디바이스(head-mounted device)에 배치될 수 있다.

수술 시스템은 로봇 제어가능한 수술 기구(robotically controllable surgical instrument)를 포함할 수 있고, 하나 이상의 처리 디바이스는 사용자 입력에 기초하여 수술 기구를 제어하도록 구성될 수 있다. 뷰잉 장치는 디스플레이 디바이스로부터의 광에 원형 편광을 부여하도록 구성된 제2 편광기를 포함할 수 있다. 제1 편광기는 제2 편광기의 편광 상태와 실질적으로 반대인 편광 상태를 갖는 원형 편광기일 수 있다.

본 명세서에 설명된 실시예들 중 일부 또는 전부는 다음의 이점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 디스플레이와 뷰어(viewer) 사이의 접힌 광학 경로(folded optical path)에서의 하나 이상의 편광기를 이용하여, 본 명세서에 설명된 기술은 이중 이미지들(double images)과 같은 시각적 산만함들(visual distractions) 없이 큰 시야(field of view)를 갖는 디바이스의 구현을 허용할 수 있다. 일부 경우들에서, 이것은 (예를 들어, 본 명세서에 설명된 편광기들을 이용하지 않는 디바이스들과 비교하여) 제시된 이미지들의 사용자 편안함(user-comfort) 및/또는 명료성(clarity)을 증가시킬 수 있다. 원격 조작 수술 시스템들(tele-operated surgical systems)과 연관된 디스플레이 디바이스들의 특정한 맥락에서, 이것은 외과 의사에게 제시되는 이미지들의 품질을 개선할 수 있고, 외과 의사가 수술 절차를 수행하는 동안 디스플레이 디바이스들을 편안하게 이용하게 할 수 있다.

도 1은 컴퓨터 지원 원격 조작 수술 시스템의 예시적인 환자 측 카트(patient-side cart)의 사시도이다.
도 2는 컴퓨터 지원 원격 조작 수술 시스템의 예시적인 외과 의사 콘솔의 정면도이다.
도 3은 컴퓨터 지원 원격 조작 수술 시스템의 예시적인 로봇 조작기 암 어셈블리(robotic manipulator arm assembly)의 측면도이다.
도 4는 접힌 광학 경로들을 갖는 디스플레이 디바이스의 예의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 눈 위치들에서의 변경으로 인한 이중 이미지의 나타남(appearance) 및 사라짐(disappearance)을 각각 도시하는 개략도들이다.
도 6은 본 명세서에 설명된 기술에 따른 원형 편광기들을 이용하는 디바이스의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서에 설명된 기술에 따른 선형 편광기들을 이용하는 예시적인 디바이스들의 개략도들이다.

본 명세서는, 스크린 상에 제시되는 바와 같은 관찰가능한 이미지(observable image)가 미러로부터 반사되고, 디스플레이에 대한 임의의 직접 시선(direct line of sight)은 편광 기술들을 이용하여 실질적으로 가려지는(obscured) 디스플레이 디바이스를 설명한다. 본 명세서에 설명된 기술은 최소 침습적 로봇 지원 수술(본 명세서에서 최소 침습적 수술(minimally invasive surgery)(MIS)라고도 지칭됨)과 같은 이미지 가이드 수술 프로세스(image-guided surgical process)에서 이용되는 입체 피어인 디스플레이 디바이스(stereoscopic peer-in display device)에서 이용될 수 있다. 그러한 디스플레이 디바이스들에서, 큰 디스플레이 스크린들(예를 들어, LCD(liquid crystal display) 또는 LED(light emitting diode) 디스플레이)은 외과 의사에 대한 시야를 확대하기 위한 강력한 광학계(optics)와 함께 이용될 수 있다. 그러나, 일부 경우들에서, 외과 의사에 의해 관찰된 이미지들은 연장된 시간 기간들에 걸쳐 편안한 유용성(comfortable usability)을 보장하기 위해 이중 이미지들과 같은 시각적 산만함들이 실질적으로 없는 것이 또한 중요할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기술은 그러한 이미지들이 큰 디스플레이 스크린들을 이용하여 제시될 때에도 시각적 산만함들이 실질적으로 없는 이미지들을 제시하는 것을 허용한다. 예를 들어, (반사된 또는 "접힌" 광학 경로를 용이하게 하도록 배치된) 반사 표면으로부터 반사된 광선들(rays)만이 뷰어에게 관찰가능한 반면, 직접 시선 광선들은 하나 이상의 편광기의 적절한 이용을 통해 뷰어의 눈에 도달하는 것이 방지되도록, 하나 이상의 편광기가 디스플레이 디바이스의 광학 경로들에서 이용될 수 있다. 이것은 결국 외과 의사가 자신의 눈 및/또는 머리를 움직일 때 잠재적으로 위치들을 시프트하거나 또는 나타나거나/사라질 수 있는 이중 이미지들과 같은 시각적 산만함들을 감소시키는 것을 허용할 수 있다. 일부 경우들에서, 시각적 산만함들의 감소는 디스플레이 디바이스의 더 편안한 장기간의 이용을 허용할 수 있다. 예를 들어, 원격 조작 수술 시스템의 입체 디스플레이 디바이스에서 이용될 때, 본 명세서에 설명된 기술은 외과 의사가 수술 부위를 더 양호하게 시각화하고/하거나 시각적 산만함들을 겪을 필요없이 연장된 시간 기간 동안 편안하게 수술 프로세스에 주력하는 것을 허용할 수 있다.

본 기술의 양태들은 미국 캘리포니아주 서니베일 소재의 Intuitive Surgical, Inc.에 의해 개발된 da Vinci^® 수술 시스템들을 이용한 구현에 관하여 주로 설명된다. 그러한 수술 시스템들의 예들은, da Vinci^® Xi^TM 수술 시스템(모델 IS4000) 및 da Vinci^® Si™ HD™ 수술 시스템(모델 IS3000)이다. 본 명세서에 개시된 양태들은 컴퓨터 지원(computer-assisted), 컴퓨터 미지원(non-computer-assisted), 수동 및 컴퓨터 지원 실시예들 및 구현들의 하이브리드 조합들을 포함하는 다양한 방식들로 형상화 및 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. da Vinci^® 수술 시스템들(예를 들어, 수술 시뮬레이터, 모델 IS4000, 모델 IS3000, 모델 IS2000, 모델 IS1200)에 대한 구현들은 예시의 목적들을 위해 설명된 것이며, 본 명세서에 개시된 발명의 양태들의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 적용가능한 경우, 본 발명의 양태들은, 비교적 더 작은, 핸드-헬드, 핸드 조작 디바이스들 및 추가적인 기계적 지원을 갖는 비교적 더 큰 시스템들 모두 뿐만 아니라, 컴퓨터 지원 원격 조작 의료 디바이스들의 다른 실시예들에서 형상화 및 구현될 수 있다. 본 기술은 주로 피어인 디스플레이의 예를 참조하여 설명되지만, 본 기술은 또한, 예를 들어, 가상 또는 증강 현실(VR/AR) 시스템들에서 이용되는 헤드 장착 디스플레이 디바이스와 같은 다른 타입들의 웨어러블 또는 논웨어러블 디스플레이 디바이스들에서 이용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 최소 침습적 컴퓨터 지원 원격 수술을 위한 시스템들(MIS라고도 지칭됨)은 환자 측 카트(100) 및 외과 의사 콘솔(50)을 포함할 수 있다. 원격 수술은 외과 의사가 기구들을 손으로 직접 유지하여 움직이기보다는 수술 기구 움직임들을 조작하기 위해 소정 형태의 원격 제어, 예를 들어, 서보메커니즘 등을 이용하는 수술 시스템들에 대한 일반적인 용어이다. 로봇 조작가능한 수술 기구들은 환자 신체 내의 수술 부위들에서 조직들을 치료하기 위해 작은 최소 침습적 수술 개구들(apertures)을 통해 삽입될 수 있어서, 개방 수술을 위해 요구되는 다소 큰 절개들(incisions)과 연관된 외상(trauma)을 피하게 한다. 이러한 로봇 시스템들은, 보통, 최소 침습적 개구에서의 기구들의 샤프트들(shafts)의 피봇팅(pivoting), 개구를 통한 축방향으로의 샤프트의 슬라이딩, 개구 내의 샤프트의 회전 등에 의해, 수술 기구들의 작업 단부들(working ends)을 상당히 복잡한 수술 작업들을 수행하기에 충분한 기민성으로 움직일 수 있다.

도시된 실시예에서, 환자 측 카트(100)는 베이스(base)(110), 제1 로봇 조작기 암 어셈블리(robotic manipulator arm assembly)(120), 제2 로봇 조작기 암 어셈블리(130), 제3 로봇 조작기 암 어셈블리(140) 및 제4 로봇 조작기 암 어셈블리(150)를 포함한다. 각각의 로봇 조작기 암 어셈블리(120, 130, 140 및 150)는 베이스(110)에 피봇가능하게 결합된다. 일부 실시예들에서, 4개보다 적거나 4개보다 많은 로봇 조작기 암 어셈블리들이 환자 측 카트(100)의 일부로서 포함될 수 있다. 도시된 실시예에서, 베이스(110)는 이동의 용이성을 허용하기 위한 캐스터들(casters)을 포함하지만, 일부 실시예들에서, 환자 측 카트(100)는 바닥(floor), 천장(ceiling), 수술대(operating table), 구조적 프레임워크(structural framework) 등에 고정적으로 장착된다.

전형적인 응용에서, 로봇 조작기 암 어셈블리들(120, 130, 140 또는 150) 중 2개는 수술 기구들을 유지하고, 제3의 어셈블리는 입체 내시경(stereo endoscope)을 유지한다. 나머지 로봇 조작기 암 어셈블리는 제3의 기구가 작업 부위에 도입될 수 있도록 이용가능하다. 대안적으로, 나머지 로봇 조작기 암 어셈블리는 제2의 내시경, 또는 초음파 트랜스듀서와 같은 다른 이미지 캡처 디바이스를 작업 부위에 도입하는데 이용될 수 있다.

로봇 조작기 암 어셈블리들(120, 130, 140 및 150) 각각은 통상적으로, 함께 결합되고 작동가능한 조인트들(actuatable joints)을 통해 조작되는 링크들로 형성된다. 로봇 조작기 암 어셈블리들(120, 130, 140 및 150) 각각은 셋업 암(setup arm) 및 디바이스 조작기(device manipulator)를 포함한다. 셋업 암은 피봇 포인트(pivot point)가 환자 내로의 그의 진입 개구(entry aperture)에서 발생하도록 그의 유지된 디바이스를 위치시킨다. 그 다음, 디바이스 조작기는 그의 유지된 디바이스를 조작하여, 그것이 피봇 포인트 주위로 피봇되고, 진입 개구 내로 삽입되고 진입 개구로부터 후퇴되며, 그의 샤프트 축 주위로 회전될 수 있도록 한다.

도시된 실시예에서, 외과 의사 콘솔(50)은 입체 피어인 디스플레이(45)를 포함하여, 사용자가 환자 측 카트(100)의 입체 카메라에 의해 캡처된 이미지들로부터의 입체 비전(stereo vision)에서 수술 작업 부위를 볼 수 있게 한다. 좌측 및 우측 아이피스들(eyepieces)(46 및 47)이 입체 피어인 디스플레이(45)에 제공되어, 사용자가 사용자의 좌측 및 우측 눈들로 디스플레이(45) 내부의 좌측 및 우측 디스플레이 스크린들을 각각 볼 수 있게 한다. 전형적으로 적절한 뷰어 또는 디스플레이 상의 수술 부위의 이미지를 보면서, 외과 의사는 로봇 기구들의 움직임을 제어하는 마스터 제어 입력 디바이스들을 조작함으로써 환자에 대한 수술 절차들을 수행한다.

외과 의사 콘솔(50)은 또한, 사용자가, 바람직하게는 6 이상의 자유도(degrees-of-freedom)("DOF")로 환자 측 카트(100)의 로봇 조작기 암 어셈블리들(120, 130, 140 및 150)에 의해 유지되는 디바이스들(예를 들어, 수술 기구들)을 조작하기 위해 자신의 좌측 손 및 우측 손으로 각각 파지할 수 있는 좌측 및 우측 입력 디바이스들(41, 42)을 포함한다. 발가락(toe) 및 발뒤꿈치(heel) 제어들을 갖는 풋 페달들(foot pedals)(44)이 외과 의사 콘솔(50) 상에 제공되어, 사용자는 풋 페달들과 연관된 디바이스들의 움직임 및/또는 작동을 제어할 수 있다.

처리 디바이스(43)가 제어 및 다른 목적들을 위해 외과 의사 콘솔(50)에 제공된다. 처리 디바이스(43)는 의료 로봇 시스템에서 다양한 기능들을 수행한다. 처리 디바이스(43)에 의해 수행되는 하나의 기능은, 입력 디바이스들(41, 42)의 기계적 움직임을 병진(translate) 및 이송(transfer)하여, 그들의 연관된 로봇 조작기 암 어셈블리들(120, 130, 140 및 150)에서의 그들의 대응하는 조인트들을 작동시킴으로써, 외과 의사가 수술 기구들과 같은 디바이스들을 효과적으로 조작할 수 있게 하는 것이다. 처리 디바이스(43)의 다른 기능은, 본 명세서에 설명된 방법들, 교차 결합 제어 로직 및 제어기들을 구현하는 것이다.

처리 디바이스(43)는 하나 이상의 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA)들 및/또는 마이크로제어기들을 포함할 수 있으며, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 조합으로서 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 바와 같은 그 기능들은 하나의 유닛에 의해 수행되거나 또는 다수의 서브유닛들 사이에서 분할될 수 있으며, 각각의 서브유닛은 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 외과 의사 콘솔(50)의 일부로서 도시되거나 또는 그것에 물리적으로 인접하지만, 처리 디바이스(43)는 또한 원격 수술 시스템 전체에 걸쳐 서브유닛들로서 분포될 수 있다. 서브유닛들 중 하나 이상은 원격 수술 시스템에 물리적으로 원격(예를 들어, 원격 서버 상에 위치되는 것)일 수 있다.

또한 도 3을 참조하면, 로봇 조작기 암 어셈블리들(120, 130, 140 및 150)은 수술 기구들과 같은 디바이스들을 조작하여 MIS를 수행할 수 있다. 예를 들어, 도시된 배열에서, 로봇 조작기 암 어셈블리(120)는 기구 홀더(122)에 피봇가능하게 결합된다. 이번에는, 캐뉼라(cannula)(180) 및 수술 기구(200)가 기구 홀더(122)에 해제가능하게(releasably) 결합된다. 캐뉼라(180)는 수술 동안 환자 인터페이스 부위에 위치되는 중공 튜브형 부재(hollow tubular member)이다. 캐뉼라(180)는 수술 기구(200)의 긴 샤프트(220)가 슬라이딩가능하게 배치되는 루멘(lumen)을 정의한다. 아래에 더 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 캐뉼라(180)는 체벽 견인기 부재(body wall retractor member)를 갖는 원단 부분(distal end portion)을 포함한다. 기구 홀더(122)는 로봇 조작기 암 어셈블리(120)의 원단에 피봇가능하게 결합된다. 일부 실시예들에서, 기구 홀더(122)와 로봇 조작기 암 어셈블리(120)의 원단 사이의 피봇가능한 커플링(pivotable coupling)은 외과 의사 콘솔(50) 및 프로세서(43)로부터 작동가능한 동력화된 조인트(motorized joint)이다.

기구 홀더(122)는 기구 홀더 프레임(124), 캐뉼라 클램프(cannula clamp)(126), 및 기구 홀더 캐리지(instrument holder carriage)(128)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 캐뉼라 클램프(126)는 기구 홀더 프레임(124)의 원단에 고정된다. 캐뉼라 클램프(126)는 캐뉼라(180)와 결합되거나, 캐뉼라(180)로부터 분리되도록 작동될 수 있다. 기구 홀더 캐리지(128)는 기구 홀더 프레임(124)에 움직임가능하게 결합된다. 특히, 기구 홀더 캐리지(128)는 기구 홀더 프레임(124)을 따라 선형으로 병진가능하다. 일부 실시예들에서, 기구 홀더 프레임(124)을 따른 기구 홀더 캐리지(128)의 움직임은 프로세서(43)에 의해 작동가능/제어가능한 동력화된 병진 움직임이다. 수술 기구(200)는 트랜스미션 어셈블리(transmission assembly)(210), 긴 샤프트(220), 및 엔드 이펙터(end effector)(230)를 포함한다. 트랜스미션 어셈블리(210)는 기구 홀더 캐리지(128)와 해제가능하게 결합될 수 있다. 샤프트(220)는 트랜스미션 어셈블리(210)로부터 원위로(distally) 연장된다. 엔드 이펙터(230)는 샤프트(220)의 원단에 배치된다.

샤프트(220)는 캐뉼라(180)의 종축(longitudinal axis)과 일치하는 종축(222)을 정의한다. 기구 홀더 캐리지(128)가 기구 홀더 프레임(124)을 따라 병진할 때, 수술 기구(200)의 긴 샤프트(220)는 종축(222)을 따라 움직인다. 그러한 방식으로, 엔드 이펙터(230)는 환자의 신체 내의 수술 작업 공간에 대해 삽입 및/또는 후퇴될 수 있다.

환자의 신체 내의 수술 작업 공간(수술 장면)은 입체 디스플레이(45)를 통해 외과 의사에게 제시될 수 있다. 본 명세서에 설명되는 기술은 주로 피어인 입체 디스플레이의 예들을 이용하지만, 다른 타입들의 입체 및 비입체 디스플레이들이 또한 본 기술의 범위 내에 있다. 피어인 입체 디스플레이는 사용자가 그것을 착용하거나 또는 그것을 다른 사용자와 동시에 공유할 필요없이 디스플레이를 볼 수 있게 허용하는 디스플레이를 지칭한다. 스테레오 현미경(stereo microscope)은 피어인 입체 디스플레이의 예일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 입체 디스플레이(45)는 피어인 입체 디스플레이의 다른 예이다.

일부 구현들에서, 피어인 입체 디스플레이(45)는 (각각의 눈에 대해 하나씩의) 2개의 디스플레이 스크린들, 및 디스플레이 스크린들 상에 제시된 이미지들을 아이피스들(46 및 47)을 향해 반사하기 위한 대응하는 접는 미러들(fold mirrors)을 포함할 수 있다. 도 4는 접힌 광학 경로들을 갖는 디스플레이 디바이스의 예의 개략도(400)이다. 구체적으로, 도 4는 아이피스들(46 및 47) 안을 응시(peering in)하는 사용자를 도시한다. 우측 눈을 위한 뷰잉 장치에서, 광(light)이 디스플레이 디바이스(408)로부터 방출되고, 반사 표면(406)으로부터 반사되고, 사용자의 우측 눈(147)에 도달하기 전에 아이피스(47)를 통과한다. 유사하게, 좌측 눈을 위한 뷰잉 장치에서, 디스플레이 디바이스(409)로부터 방출되는 광이 반사 표면(407)으로부터 반사되고, 사용자의 좌측 눈(146)에 도달하기 전에 아이피스(46)를 통과한다. 반사 표면과 디스플레이 디바이스의 각각의 세트의 상대적인 각도들 및/또는 반사 표면들 사이의 상대적인 각도는 다양한 방식들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상대적인 각도들은 사용자가 디스플레이 디바이스들 상에 제시된 이미지들을 직선인(straight ahead) 위치들로부터 오는 것으로서 인지(perceive)하도록 조절될 수 있다. 디스플레이 디바이스들 및 반사 표면들을 서로 각을 이루며 배치하는 것을 허용함으로써, (예를 들어, 개략도(400)에 도시된 바와 같이) 접힌 광학 경로들을 갖는 디바이스는 2개의 디스플레이들이 사용자로부터의 직선인 위치들에서 나란히 배치된 경우에 허용가능한 것보다 더 큰 디스플레이 크기들의 이용을 용이하게 한다. 또한, 직선으로 배치되면, 2개의 디스플레이는 서로 교차할 수 있다.

일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스들의 크기에 더하여, 사용자에 대한 시야는 대응하는 뷰잉 장치에서 이용되는 렌즈 어셈블리들(404 및 405)에 의해 또한 범위가 정해질 수 있다. 일부 구현들에서, 뷰잉 장치에 대한 시야는 대응하는 디스플레이 디바이스에 의해 제공되는 전체 시야가 렌즈 어셈블리에 의해 캡처되도록 렌즈 어셈블리를 구성함으로써 개선될 수 있다. 일부 구현들에서, 이것은 디스플레이 디바이스가 렌즈 어셈블리에 더 가깝게 배치되어, 아이피스와 대응하는 디스플레이 디바이스 사이의 시선 경로(line of sight path)를 초래할 것을 요구할 수 있다. 그러한 구성들의 예들이 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 5a는 광이 디스플레이 디바이스(408) 상의 포인트(521)로부터, (광선 경로(520)에 의해 도시된 바와 같은) 시선 경로 및 (광선 경로(530)에 의해 도시된 바와 같은) 반사 표면(406)에 의해 용이하게 되는 접힌 광학 경로 둘다를 통해 방출되는 구성을 도시한다. 시선 경로 및 접힌 광학 경로 각각은 렌즈 어셈블리(404)에 의해 모아지고, 사용자의 눈(501)을 향해 전달될 수 있다. 눈(501)의 위치가 도 5a에 도시된 바와 같은 경우, 시선 경로(520) 뿐만 아니라, 접힌 광학 경로(530)를 통해 수신된 광이 동공(pupil)을 통해 눈(501)에 들어가고, 그 결과, 사용자는 디스플레이 디바이스(408) 상의 동일한 포인트(521)에 대응하는 2개의 상이한 이미지들을 인지한다.

일부 경우들에서, 눈(501)에 의해 인지되는 이중 이미지는 대응하는 렌즈 어셈블리(404)에 대한 눈의 위치에 의존할 수 있다. 예를 들어, 눈(501)의 위치가 도 5b에 도시된 바와 같이 변경되어 배향되면, 시선 광선 경로(520)는 도 5a에 도시된 것과 상이한 위치에서 눈에 부딪친다. 일부 그러한 경우들에서, 시선 광선 경로(520)는 눈(501)의 동공의 영역과 교차하지 않을 수 있고, 결과적으로 사용자는 디스플레이(408)의 포인트(521)의 대응하는 이미지를 더 이상 인지하지 못할 수 있다. 사용자의 머리 및/또는 눈 위치가 다시 변경되거나, 시선 광선 경로(520)가 동공의 영역과 다시 교차하는 방식으로 동공이 확장되는 경우, 제2 이미지가 다시 사용자에게 가시적일 수 있다.

상기의 예는 근안 디스플레이(near-to-eye display)를 보고 있는 사용자가 눈의 위치에 따라 이중 이미지를 어떻게 인지할 수 있는지, 그리고 눈 회전들, 눈 움직임들, 동공 확장, 또는 (예를 들어, 디스플레이에 대한 머리 움직임 동안에 발생할 수 있는) 동공 위치에서의 미묘한 변경들이 어떻게 이중 이미지가 나타나거나 사라지게 할 수 있는지를 도시한다. 또한, 이러한 문제는 모든 사용자들이 이것을 인지할 수 있는 것이 아닐 수 있고, 심지어 인지되는 경우에도, 아티팩트를 직접 보려고 시도할 때 아티팩트가 사라질 수 있기 때문에 치명적일 수 있다. 그러한 디스플레이 문제들은 일부 사용자들에 대한 디스플레이 장치의 장기간의 편안함 및 유용성을 상당히 손상시킬 수 있다.

일부 구현들에서, 렌즈 어셈블리를 통과하는 광의 편광은, 접힌 광학 경로들을 이동하는(즉, 반사 표면으로부터 반사된) 광은 통과하지만, 시선 광선 경로를 이동하는 광은 광학 경로에 배치된 하나 이상의 편광기의 배열에 의해 흡수되는 방식으로 제어될 수 있다. 시선 광선 경로를 이동하는 광의 편광 상태들은 반사 표면으로부터 반사된 광과 상이하다. 따라서, 반사된 광은 차단하면서, 시선 경로를 이동하는 광은 통과하는 것을 허용하도록, 하나 이상의 편광기가 뷰잉 장치의 광학 경로에 적절하게 배치될 수 있다.

시선 경로를 이동하는 광을 선택적으로 차단하는데 이용되는 편광기들은 다양한 타입들일 수 있다. 일부 구현들에서, 시선 경로를 이동하는 광을 차단하기 위해 하나 이상의 선형 편광기의 세트가 이용될 수 있다. 일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스로부터 방출되는 선형 편광된 광은 먼저 원형으로 (또는 타원형으로) 편광될 수 있고, 이어서 원형 (또는 타원형) 편광기들의 세트가 시선 경로를 이동하는 원형 편광된 광을 선택적으로 차단하는데 이용될 수 있다. 선형 또는 원형 편광 접근법이 특정 응용/장치에 대해 선택되는지의 여부는, 시스템의 요건들 및 성능 목표들과 같은 다양한 요인들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 선형 편광 접근법은 더 단순한 재료들을 요구하고/하거나 원형 편광 접근법에 비해 스퓨리어스(spurious) 이중 이미지들의 더 양호한 억제를 제공할 수 있다. 한편, 일부 경우들에서, 원형 편광 접근법은 잠재적으로 이미지들의 밝기를 더 잘 보존할 수 있고, 따라서 선형 접근법에 비해 선호될 수 있다.

도 6은 본 명세서에 설명된 기술에 따른 하나 이상의 원형 편광기를 이용하는 예시적인 디바이스(600)의 개략도이다. 구체적으로, 도 6에서, 디스플레이 디바이스(408)는 선형 편광된 광을 방사하는 디스플레이이다. LCD는 그러한 디스플레이의 예이다. 따라서, 디바이스(600)는 선형 편광된 광을 원형 편광된 광으로 변환하는 광학 요소(601)를 포함한다. 일부 구현들에서, 디바이스(600)는 원형 편광(605)이 광에 부여되도록 디스플레이(408)로부터 방출되는 광의 선형 편광에 대해 적절한 배향으로 배치된 1/4 파장판(601)을 포함한다. 1/4 파장판(601)은 복굴절 재료(birefringent material)(예를 들어, 폴리머(polymer), 석영(quartz), 또는 운모(mica))를 포함할 수 있고, 그것에 대한 굴절률은 그것을 통과하는 광의 상이한 배향들에 대해 상이하다. 디스플레이 디바이스(408)로부터 방출되는 광에 제어된 위상 시프트를 도입하기 위해, 적절한 파장판(601)이 (예를 들어, 재료의 두께 및 파장판을 통과하는 광의 파장에 대한 굴절률의 변화에 기초하여) 선택될 수 있고, 그에 의해 그의 편광이 변경된다. 도 6에 도시된 예에서, 파장판(601)으로부터 방출되는 광의 원형 편광(605)의 방향(본 명세서에서 "좌우회전성(handedness)"이라고도 지칭됨)은 시계 방향 화살표를 이용하여 표현된다. 반사 표면(406)으로부터 반사될 때, 광의 방향 또는 좌우회전성이 반전된다. 도 6의 예에서, 이 원형 편광 상태(610)는 반시계 방향 화살표를 이용하여 표현된다.

디바이스(600)는 원형 편광 상태(610)를 갖는 광을 선택적으로 통과시키지만 원형 편광 상태(605)를 갖는 광은 차단하기 위해 디바이스(600)의 광학 경로에 배치된 원형 편광기(607)를 또한 포함한다. 일부 구현들에서, 원형 편광기(607)는 눈(501)과 렌즈 어셈블리(404) 사이에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 원형 편광기(607)는 렌즈 어셈블리(404)와 미러 또는 반사 표면(406) 사이의 광학 경로에 배치될 수 있다. 어느 경우에나, 접힌 광학 경로(530)를 이동하는 광은 초기에 원형 편광 상태(605)를 갖는 파장판(601)으로부터 방출되지만, 반사 표면(406)으로부터 반사될 때 상태(610)로 반전되는 원형 편광 상태를 갖는다. 그 다음, 이러한 광은 렌즈 어셈블리(404)의 한쪽 측면 또는 다른 쪽에 배치된 원형 편광기(607)를 통과한다. 원형 편광기(607)의 좌우회전성 또는 방향은 편광 상태(610)를 갖는 광을 선택적으로 통과시키기 때문에, 접힌 광학 경로를 이동하는 광은 광선 경로(615)를 통해 사용자의 눈에 도달한다. 그러나, 디스플레이 디바이스(408)로부터 시선 광선 경로를 이동하는 광은 원형 편광기(607)에 의해 사실상 흡수되거나 차단되는데, 그 이유는 좌우회전성 또는 편광 상태(605)가 원형 편광기(607)의 그것에 직교하기 때문이다. 편광기(607)의 1/4 파장판이 렌즈 어셈블리(404)와 반사 표면(406) 사이의 광학 경로에 배치되는 일부 구현들에서, 선형 편광기는 원하지 않는 광을 흡수 또는 차단하기 위해 눈(501)과 렌즈 어셈블리(404) 사이에 배치될 수 있다.

일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스(408)가 본질적으로 편광되지 않은 경우, 적절하게 배향된 선형 편광기가 디스플레이 디바이스(408)로부터 방출되는 광을 선형 편광되도록 만들기 위해 디스플레이 디바이스(408)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(408)가 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이인 경우, 선형 편광기가 디스플레이 디바이스(408)와 1/4 파장판(601) 사이에 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 1/4 파장판(601) 및 선형 편광기는 디스플레이 디바이스(408)를 위한 원형 편광기를 실현하기 위해 하나의 광학 유닛으로 조합될 수 있다. 일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스(408)로부터의 광 방출의 각도들은 경사질 수 있기 때문에, 1/4 파장판(601) 및/또는 원형 편광기(607)의 배향은 인지된 이미지와 원하지 않는 이미지 사이의 타겟 콘트라스트(target contrast)를 달성하도록 조절되어야 할 수 있다. 이것은 색 충실도(color fidelity)에 대한 영향에 대해 균형을 이룰 수 있으며, 이는 때때로 편광 컴포넌트들의 논-아크로매틱 퍼포먼스(non-achromatic performance)에 의해 저하될 수 있다.

일부 구현들에서, 직접 시선 광선 경로를 이동하는 광을 차단하면서, 접힌 광학 경로를 이동하는 광을 선택적으로 통과시키기 위해 하나 이상의 선형 편광기가 이용될 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 그러한 선형 편광 접근법을 이용하는 예시적인 디바이스들의 개략도들이다. 이러한 예들에서, 디스플레이 디바이스들(408)은 LCD와 같은 본질적으로 편광된 디스플레이이다. 일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스(408)는 디스플레이의 수평 축에 대해 대각선으로 선형 편광되는 광을 방출할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에서, 그러한 대각선 편광 상태는 참조 번호(705)를 이용하여 표시된다. 일부 구현들에서, 디스플레이 디바이스(408)가 선형 편광되지만 대각선을 따르지 않는 경우, 방출된 광에 대각선 편광을 부여하기 위해 디스플레이 디바이스(408)에 인접하여 파장판이 배치될 수 있다. 일부 구현들에서, 방출된 광에 대각선 편광을 부여하기 위해 보충적인(supplementary) 선형 편광기가 추가될 수 있다. 일부 그러한 경우들에서, 디스플레이 디바이스(408)는 디머(dimmer)로 나타날 수 있지만, 디스플레이 디바이스가 적절하게 밝은 경우, 디밍(dimming)은 크게 현저하지 않을 수 있다. 일부 구현들에서, 편광 축이 방출된 광에 원하는 대각선 편광을 부여하기 위해 디스플레이의 에지에 정렬되도록 디스플레이 디바이스(408)의 배향이 조절될 수 있다.

어느 경우에나, 디스플레이 디바이스(408)로부터 방출되는 광은, 광이 수평선에 대해 각도(예를 들어, 편광 상태(705)에 의해 나타낸 바와 같이, 45 도)로 선형 편광되도록 구성될 수 있다. 반사 표면(406)으로부터 광의 반사 시에, 광의 편광 상태는 반전되고, 접힌 광학 경로(530)에서의 반사된 광은 (도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 편광 상태(705)에 직교하는) 편광 상태(710)를 갖는다. 도 7a에 도시된 예시적인 디바이스(700)에서, 눈과 렌즈 어셈블리(404) 사이에 배치된 선형 편광기(707)는, 선형 편광기(707)가 (광선 경로(715)에 의해 도시된 바와 같이) 편광 상태(710)를 갖는 반사된 광의 통과를 허용하면서, 시선 광선 경로(520)를 이동하는 광이 통과하는 것을 방지하도록 배향된다. 이것은 시선 뷰가 눈(501)으로부터 실질적으로 가려지게 하여, 반사 표면(406)으로부터 반사된 이미지만을 관찰할 수 있게 한다. 따라서, 시선 뷰의 가려짐은 이중 이미지 아티팩트들을 실질적으로 완화시킬 수 있고, 이는 결국 대응하는 뷰잉 장치의 장기간의 이용성을 향상시킬 수 있다.

도 7b는 선형 편광기(707)가 렌즈 어셈블리(404)와 반사 표면(406) 사이에 배치되는 디바이스(750)의 예를 도시한다. 일부 구현들에서, 선형 편광기(707)(또는 도 6에 도시된 것과 유사한 디바이스에서의 원형 편광기)의 이러한 위치는 일부 사용자들에게 더 많은 눈동자 거리(eye relief)를 제공할 수 있다.

본 발명의 기술은 주로 단일 뷰잉 장치를 참조하여 위에서 설명되었다. 그러나, 입체 디스플레이 장치에 대해, 유사한 제2 뷰잉 장치가 사용자의 다른 눈에 대해 제공될 수 있다. 구체적으로, 컴퓨터 지원 원격 조작 수술 시스템(그 예가 도 1에 도시됨)을 위해, 입체 뷰잉 장치는 수술 장면과 연관된 2개의 스테레오 이미지들의 세트의 제1 이미지 및 제2 이미지를 각각 제시하기 위한 제1 디스플레이 어셈블리 및 제2 디스플레이 어셈블리를 포함할 수 있다. 제1 디스플레이 어셈블리 및 제2 디스플레이 어셈블리 각각은 대응하는 렌즈 어셈블리, 대응하는 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스, 및 디스플레이 디바이스로부터의 광이 제1 미러로부터 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 대응하는 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향된 반사 표면(예를 들어, 미러)을 포함할 수 있다. 각각의 측면 상의 렌즈 어셈블리는 반사 표면으로부터 반사된 광이 렌즈 어셈블리를 통과하고, 반사 표면으로부터 반사되지 않고 편광기에 도달하는 광이 실질적으로 차단되도록 구성되는 편광기(예를 들어, 선형 편광기 또는 원형 편광기)를 포함한다. 일부 구현들에서, 렌즈 어셈블리들로부터 방출되는 광의 편광 상태들은 편광 안경(polarized glasses)과 함께 이용하기 위한 본 기술의 이용을 가능하게 하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명된 대각선 편광 기술들은 극장들에서 3D 시청(viewing)을 위해 이용되는 것들과 같은 편광 안경을 이용하여 시청을 가능하게 하기 위해 편광 상태들을 제어하는데 이용될 수 있다.

일부 구현들에서, 전술한 바와 같은 뷰잉 장치를 포함하는 컴퓨터 지원 원격 조작 수술 시스템은 또한, 디스플레이 디바이스들 상에서의, 수술 장면에 대응하는 스테레오 이미지들의 제시를 용이하게 하는 하나 이상의 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 또한 수술 장면에서 수술 프로세스를 수행하기 위한 수술 시스템의 동작들을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 수술 시스템은, 뷰잉 장치의 디스플레이 디바이스 상의 수술 장면의 제시에 응답하여 수술 프로세스와 연관된 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 하나 이상의 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 하나 이상의 처리 디바이스는 이어서 사용자 입력에 기초하여 로봇 제어가능한 수술 기구를 제어하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 원격 조작 수술 시스템의 기능, 또는 그 부분들, 및 그의 다양한 수정들(이하, "기능들")은, 적어도 부분적으로, 컴퓨터 프로그램 제품, 예를 들어, 하나 이상의 데이터 처리 장치, 예를 들어, 프로그래밍가능한 프로세서, DSP, 마이크로제어기, 컴퓨터, 다수의 컴퓨터들, 및/또는 프로그래밍가능한 로직 컴포넌트들에 의한 실행을 위해 또는 그들의 동작을 제어하기 위해, 하나 이상의 비일시적 머신 판독가능한 매체 또는 저장 디바이스와 같은 정보 캐리어에서 유형으로 구현된 컴퓨터 프로그램을 통해 구현될 수 있다.

컴퓨터 프로그램은, 컴파일된(compiled) 또는 해석된(interpreted) 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 컴퓨터 프로그램은, 독립형 프로그램(stand-alone program)으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 이용하기에 적절한 다른 유닛으로서의 형태를 포함하는 임의의 형태로 배포(deploy)될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 장소에 있거나 또는 다수의 장소들에 걸쳐 분산되고 네트워크에 의해 상호접속되는 하나 이상의 처리 디바이스 상에서 실행되도록 배치될 수 있다.

기능들 전부 또는 일부를 구현하는 것과 연관된 동작들이, 본 명세서에서 설명된 처리들의 기능들을 수행하기 위한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서 또는 처리 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 기능들 전부 또는 일부는 특수 목적 논리 회로, 예를 들어, FPGA 및/또는 ASIC(application-specific integrated circuit)으로서 구현될 수 있다.

컴퓨터 프로그램을 실행하는데 적합한 프로세서들은, 예로써, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 모두, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 컴포넌트들은 명령어들을 실행하기 위한 프로세서, 및 명령어들 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스를 포함한다.

본 명세서는 많은 특정한 구현 상세들을 포함하지만, 이들은 청구될 수 있는 것에 대한 제한으로서가 아니라, 특정한 실시예들에 특정될 수 있는 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 다른 실시예들이 또한 본 명세서에 설명된 기술의 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 본 기술이 2개의 미러들 및 단일 미러 바운스(single mirror bounce)를 참조하여 설명되었지만, 본 기술은 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고서 임의의 홀수의 미러 바운스들로 확장될 수 있다. 본 명세서에서 개별 실시예들의 맥락에서 설명되는 특정한 특징들은 또한, 단일 실시예에서 조합으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한, 다수의 실시예들에서 별도로 또는 임의의 적절한 하위조합으로 구현될 수 있다. 또한, 특징들은 특정 조합들로 동작하는 것으로서 본 명세서에서 설명되고, 심지어 처음에는 그렇게 청구될 수 있지만, 일부 경우들에서의 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들이 조합으로부터 제외될(excised) 수 있으며, 청구된 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변형에 대한 것일 수 있다.

본 명세서에 설명된 상이한 구현들의 요소들은 위에서 명시적으로 개시되지 않은 다른 실시예들을 형성하도록 조합될 수 있다. 요소들은 본 명세서에 설명되는 구조들로부터, 그들의 동작에 악영향을 미치지 않고서 버려질 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하기 위해 다양한 별개의 구성요소들을 하나 이상의 개별 요소로 조합할 수 있다.

Claims

수술 디바이스를 위한 뷰잉 장치로서,
제1 편광기를 포함하는 렌즈 어셈블리;
수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스; 및
반사 표면―상기 반사 표면은 상기 디스플레이 디바이스로부터의 광이 상기 반사 표면으로부터 상기 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 상기 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―을 포함하고,
상기 렌즈 어셈블리에서의 상기 제1 편광기는 상기 반사 표면으로부터 반사된 광이 상기 제1 편광기를 통과하고, 상기 반사 표면으로부터 반사되지 않고 상기 제1 편광기에 도달하는 광이 차단되도록 구성되는, 뷰잉 장치.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 디바이스로부터의 상기 광은 선형 편광되고, 상기 제1 편광기는 상기 반사 표면으로부터 반사되지 않고 상기 제1 편광기에 도달하는 상기 광을 차단하는 편광 상태를 갖는 선형 편광기인, 뷰잉 장치.
제2항에 있어서,
상기 편광 상태는 45도로 대각선인, 뷰잉 장치.
입체 디스플레이 장치로서,
수술 장면과 연관된 2개의 스테레오 이미지들의 세트의 제1 이미지를 제시하기 위한 제1 디스플레이 어셈블리―상기 제1 디스플레이 어셈블리는,
제1 렌즈 어셈블리,
상기 제1 이미지를 제시하도록 구성된 제1 디스플레이 디바이스, 및
제1 미러―상기 제1 미러는 상기 제1 디스플레이 디바이스로부터의 광이 상기 제1 미러로부터 상기 제1 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 상기 제1 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―를 포함하고,
상기 제1 렌즈 어셈블리는 상기 제1 미러로부터 반사된 광이 상기 제1 렌즈 어셈블리를 통과하고, 상기 제1 미러로부터 반사되지 않고 제1 편광기에 도달하는 광이 차단되도록 구성된 상기 제1 편광기를 포함함―; 및
2개의 스테레오 이미지들의 세트의 제2 이미지를 제시하기 위한 제2 디스플레이 어셈블리―상기 제2 디스플레이 어셈블리는,
제2 렌즈 어셈블리,
상기 제2 이미지를 제시하도록 구성된 제2 디스플레이 디바이스, 및
제2 미러―상기 제2 미러는 상기 제2 디스플레이 디바이스로부터의 광이 상기 제2 미러로부터 상기 제2 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 상기 제2 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―를 포함하고,
상기 제2 렌즈 어셈블리는 상기 제2 미러로부터 반사된 광이 상기 제2 렌즈 어셈블리를 통과하고, 상기 제2 미러로부터 반사되지 않고 제2 편광기에 도달하는 광이 차단되도록 구성된 상기 제2 편광기를 포함함―를 포함하는, 입체 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 디스플레이 디바이스로부터의 상기 광에 원형 편광을 부여하도록 구성된 제3 편광기를 더 포함하는, 입체 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 제3 편광기는 1/4 파장판인, 입체 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 디스플레이 디바이스로부터의 상기 광은 선형 편광되고, 상기 제1 편광기는 상기 제1 미러로부터 반사되지 않고 상기 제1 편광기에 도달하는 상기 광을 차단하는 편광 상태를 갖는 선형 편광기인, 입체 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 편광기의 편광 상태는 상기 제2 편광기의 편광 상태와 동일한, 입체 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 디스플레이 디바이스는, (i) 상기 제2 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로, 또는 (ii) 상기 제2 디스플레이 디바이스에 평행하게 배향되는, 입체 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 디스플레이 어셈블리 및 상기 제2 디스플레이 어셈블리는, (i) 로봇 수술 디바이스의 뷰잉 스테이션에, 또는 (ii) 헤드 장착 디바이스에 배치되는, 입체 디스플레이 장치.
수술 시스템으로서,
뷰잉 장치―상기 뷰잉 장치는,
제1 편광기를 포함하는 렌즈 어셈블리,
수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스, 및
반사 표면―상기 반사 표면은 상기 디스플레이 디바이스로부터의 광이 상기 반사 표면으로부터 상기 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 상기 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―을 포함하고,
상기 렌즈 어셈블리에서의 상기 제1 편광기는 상기 반사 표면으로부터 반사된 광이 상기 제1 편광기를 통과하고, 상기 반사 표면으로부터 반사되지 않고 상기 제1 편광기에 도달하는 광이 차단되도록 구성됨―;
하나 이상의 처리 디바이스―상기 하나 이상의 처리 디바이스는,
상기 수술 장면에서 수술 프로세스를 수행하도록 상기 수술 시스템을 동작시키고,
상기 수술 장면의 상기 이미지를 상기 뷰잉 장치의 상기 디스플레이 디바이스 상에 제시하게 하도록 구성됨―; 및
하나 이상의 입력 디바이스―상기 하나 이상의 입력 디바이스는 상기 뷰잉 장치의 상기 디스플레이 디바이스 상의 상기 수술 장면의 제시에 응답하여 상기 수술 프로세스와 연관된 사용자 입력을 수신하도록 구성됨―를 포함하는, 수술 시스템.
제11항에 있어서,
상기 뷰잉 장치는 상기 디스플레이 디바이스로부터의 상기 광에 원형 편광을 부여하도록 구성된 제2 편광기를 더 포함하고, 상기 제1 편광기는 상기 제2 편광기의 편광 상태와 반대인 편광 상태를 갖는 원형 편광기인, 수술 시스템.
제11항에 있어서,
상기 디스플레이 디바이스로부터의 상기 광은 선형 편광되고, 상기 제1 편광기는 상기 반사 표면으로부터 반사되지 않고 상기 제1 편광기에 도달하는 상기 광을 차단하는 편광 상태를 갖는 선형 편광기인, 수술 시스템.
수술 디바이스를 위한 뷰잉 장치로서,
제1 원형 편광기를 포함하는 렌즈 어셈블리;
수술 장면의 이미지를 제시하도록 구성된 디스플레이 디바이스;
반사 표면―상기 반사 표면은 상기 디스플레이 디바이스로부터의 광이 상기 반사 표면으로부터 상기 렌즈 어셈블리를 향해 반사되도록 상기 디스플레이 디바이스에 대해 예각으로 배향됨―; 및
상기 디스플레이 디바이스로부터의 상기 광에 원형 편광을 부여하도록 구성된 제2 원형 편광기를 포함하고,
상기 렌즈 어셈블리에서의 상기 제1 원형 편광기는 상기 반사 표면으로부터 반사된 광이 상기 제1 원형 편광기를 통과하고, 상기 반사 표면으로부터 반사되지 않고 상기 제1 원형 편광기에 도달하는 광이 차단되도록 구성되는, 뷰잉 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 원형 편광기의 편광 상태는 상기 제2 원형 편광기의 편광 상태에 직교하는, 뷰잉 장치.
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