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WO2013092498A1 - Endoskop - Google Patents

Endoskop Download PDF

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Publication number
WO2013092498A1
WO2013092498A1 PCT/EP2012/075815 EP2012075815W WO2013092498A1 WO 2013092498 A1 WO2013092498 A1 WO 2013092498A1 EP 2012075815 W EP2012075815 W EP 2012075815W WO 2013092498 A1 WO2013092498 A1 WO 2013092498A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
endoscope
light
projection device
camera
lichtleitkanal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/075815
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nico Morgenbrod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of WO2013092498A1 publication Critical patent/WO2013092498A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
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    • G—PHYSICS
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00108—Constructional details of the endoscope body characterised by self-sufficient functionality for stand-alone use

Definitions

  • Endoscope relates to an endoscope comprising a shaft with a shaft in a distal end region of the shaft
  • Endoscope tip runs.
  • the endoscope can be used in particular as a medically usable device.
  • US Pat. No. 6,503,195 B1 discloses an endoscope system with an LCD projector and a camera for the depth-resolved representation of an object recorded by the camera.
  • the projector is connected to an endoscope head of a first endoscope, and patterns of light emitted from the projector are irradiated on the object through the first endoscope.
  • a second obliquely arranged endoscope guides light reflected by the object to a camera connected to an endoscope head of the second endoscope.
  • Image evaluation unit has pixels of an image of the object taken by the camera due to a
  • an endoscope comprising a shaft with an endoscope tip arranged in a distal end region of the shaft, one at a proximal end
  • Endoscope tip runs. So can be at a proximal
  • Lichteinkopplungs resonance in the light guide channel coupled light of a light generating device are guided to the endoscope tip and there at a distal
  • Projection device housed, which at the
  • Lichtleitkanal is connected and configured and arranged to project an image from the endoscope tip out. Consequently, from the distal
  • Light-outcoupling surface of the light guide channel coupled light or light beam (s) are radiated to the projection device.
  • the projection device generates from the light, in particular, an image which can be emitted from the endoscope tip.
  • the projection device at least one optical element such as a lens, etc. and / or a transparent cover plate be connected downstream.
  • the image radiated by the projection device can be
  • the endoscope may have a further illumination device for intensified illumination, which the
  • General lighting is used and can not produce images, such as a light guide with or without connected to a distal end optics, in particular as already known in principle.
  • a particularly high-resolution image can be emitted from the endoscope tip, which does not need to pass through the shaft and therefore has no blurring associated with a light pipe through the shaft. Consequently, the light guide channel may be designed to be particularly simple and, in particular, non-imaging. Also, this results in only low transmission losses of the light guide in the endoscope tip and a high
  • Projection device any information on the illuminated by the projection device area or object can be projected.
  • the one transported with the picture is
  • information may be information that is immediately detectable to a viewer (e.g., endoscopist). It is a preferred development that the image transports information in the sense of an "augmented reality” or “augmented reality” ("AR image"). Such information may include, for example, medical information.
  • the information conveyed with the image can in particular be patterns for the plastic appearance of tissue structures, cut lines on which (also manually) is to be operated, a highlighting of certain interesting object areas and / or
  • An “image” can thus be understood to mean, in particular, an image by means of which information (in particular "readable” by a viewer) is displayed on the image
  • the image can be a picture-pixel-like image, in particular with a matrix-like arrangement of the image
  • the picture can be used as a particular
  • the shaft of the endoscope may be flexible or rigid.
  • Projection device is thus electrically operated.
  • the projection device has at least one movable mirror for deflecting light irradiated from the light guide channel.
  • Such a projection device has a low loss of light (in particular in comparison to screen-equipped projection devices) and is very compact
  • the movable mirror is at least a scanner level.
  • the projection device can be designed as a so-called “scanning beam” or “flying spot” projector.
  • a “flying spot” projector is an image projector or beamer for
  • the scanner mirror may in particular be a micromechanical (MEMS) mirror.
  • the scanner mirror may in particular be an oscillating mirror.
  • Projection device comprises at least one micromirror actuator (e.g., Digital Micromirror Device, DMD) which provides a separate movable micromirror for each pixel.
  • micromirror actuator e.g., Digital Micromirror Device, DMD
  • the projection device may be a reflective or transmissive projection device which may image a screen (e.g.
  • Liquid crystal screen in particular micro-screen has.
  • Lichtleitkanal connectable light generating device comprises a plurality of light sources, which emit at least red, green or blue light. This allows the projected image to be built up as an RGB image.
  • Light generating device can in particular to a
  • the sum color location can be a color location of a superimposed light beam composed of the individual beams emitted by the light sources.
  • Light generating device is housed in the endoscope head. This results in a high ease of use, since no connected optical fiber needs to be carried along during a movement of the endoscope.
  • the light generating device may in particular be accommodated in a handle assigned to the endoscope head, since there is a comparatively large amount
  • the light generating device may alternatively be arranged outside the endoscope head and connected thereto e.g. be connected via a flexible light guide.
  • Light guide channel connectable light generating device comprises at least one Nutzlichtlichtán. It is another embodiment that one to the
  • Lichtleitkanal connectable light generating device comprises at least one IR light source as a useful light source. This allows use of IR light or infrared light for cutting or sclerosing, e.g. of tissue or
  • the endoscope tip can also be used as an IR cutting tool.
  • the IR light likes on the projection device or on the
  • a light generating device that can be connected to the light guide channel comprises at least one UV light source as a useful light source. By emitting UV light from the endoscope tip, for example, photochemical processes can be stimulated. The UV light may be passed over the projection device or past the projection device.
  • Lichtleitkanal connectable light generating device at least one light source with at least one
  • the at least one excitation wavelength can in particular be for excitation of contrast agents be tuned wavelength or include.
  • such a spatially resolved excitation of contrast agents as well as an intensity-dependent excitation of contrast agents for image quality improvement is made possible.
  • the at least one excitation wavelength can then in particular be adapted to a therapy
  • the light of the at least one excitation wavelength may over the
  • Projection device imagewise projected from the endoscope tip) and reflected light this
  • Possibility of providing a material composition of the illuminated area e.g., cells / tissue / blood
  • a material removal e.g., a tissue removal
  • Light generating device radiated light is passed exclusively through the projection device.
  • Light source of the desired color emitted directly for example, a light emitting diode or a laser diode.
  • the at least one light source may emit broadband light, which is spectrally limited to the desired color by means of a downstream filter. It is a development which is preferred for generating a high efficiency, a high luminous flux, a compact arrangement and a high durability, that the at least one light source is a semiconductor light source, in particular a light-emitting diode or a laser diode.
  • Light generating means comprises a plurality of semiconductor light sources and the semiconductor light sources are disposed on a common module (e.g., laser diode module), e.g. on a common carrier, e.g. Substrate or circuit board.
  • a common module e.g., laser diode module
  • a common carrier e.g. Substrate or circuit board.
  • the module is preferably accommodated in a handle assigned to the endoscope head.
  • a light generating device which can be connected to the light guide channel comprises at least one laser diode.
  • Laser diodes especially red, green and blue
  • Laser diodes allows a precise and bright
  • the heat sink is preferably accommodated in a handle assigned to the endoscope head. It is also an embodiment that the light guide channel has at least one optical waveguide (with one or more fibers). This allows a compact and robust light pipe from the light generating device to the
  • Lichtleitkanal has a lens system for light conduction. Since the imaging is performed by the projection apparatus, the lenses do not need to be imaging lenses, but non-imaging optics may also be used
  • Fresnel lenses or concentrators e.g., CPC, CHC, or CEC, etc. may be used.
  • Projecting device radiated light (in particular one of the radiated from the light sources
  • a camera is housed in the endoscope tip. This improves one
  • a camera may be connected to the endoscope, in particular to the endoscope head.
  • Projection device to prevent, if a light beam emitted by the projection device is not at least partially reflected back into the camera. This allows a suppression of a beam emission from the endoscope tip, if it is not on a (typically reflective) object, but, for example, in the room or a distant object, is directed. So will one
  • the inhibiting may be accomplished, for example, by turning off or turning off the light generating device or the at least one light source and / or blocking the light path from the light generating device to the projection device, e.g. by means of a mobile
  • the running time measurement becomes a
  • Possibility provided to determine a distance of a specific pixel of the projected light or of a pixel associated with the location of the illuminated area or object to the endoscope tip. This can be a
  • Depth information for the pixels of the projected image obtained and thus converted into a three-dimensional image representation, in particular in real time.
  • appropriate evaluation software e.g. In the case of tumor cells, not only their diameter, but their entire volume is determined.
  • Runtime detector for running time measurement, in particular in or on the endoscope tip.
  • Projection device at least one light pattern to radiate and is further adapted to, from a comparison of the means of the projection device
  • radiated light pattern has at least one stripe pattern.
  • the at least one emitted light pattern has at least one Lissaj ous figure.
  • the at least one emitted light pattern has at least one moiré pattern or moiré raster.
  • the endoscope is adapted to a reflectance and / or a
  • an illuminated tissue type can be determined.
  • the endoscope has an energy store (for example battery or battery) for the power supply. This can be connected to a port of a battery
  • Power supply cable are omitted, which simplifies handling of the endoscope.
  • the energy store is preferably accommodated in a handle assigned to the endoscope head.
  • the endoscope has at least one electronics.
  • Electronics can in particular be a driver for controlling the light sources and / or the projection device
  • Video electronics and / or an image evaluation unit exhibit.
  • the electronics are preferably in a
  • Endoscope head associated with the handle and likes
  • a screen or monitor may be connectable to the endoscope, which in particular can display an image recorded by the camera and optionally further information.
  • the endoscope can be used for technical purposes, e.g. for inspections of technical equipment or structures.
  • the endoscope can also be used in particular for medical purposes.
  • the object is also achieved by an endoscope system which has at least one endoscope as described above.
  • the endoscope system may be in particular in addition to the
  • an image evaluation unit (in particular for the calculation of
  • the endoscope system may in particular be coupled to the screen, the image evaluation unit, and / or the electronics for controlling the light source (s) and / or the projection device by means of a wireless data connection (which are components of the endoscope system arranged outside the endoscope) can be dispensed with a related entrainment of cables through the endoscope.
  • the Fig. shows a sectional view in side view of an endoscope 11 in a comparatively simple
  • the endoscope 11 has a shaft 12 with a disposed in a distal end portion 13 of the shaft 12
  • Endoscope tip 14 adjoining a proximal end portion 15 of the shaft 12 endoscope head 16 and a
  • Light guide channel in the form of at least one optical waveguide 17, which extends from the endoscope head 16 to the endoscope tip 14.
  • the endoscope tip 14 is a
  • Projection device in the form of a "flying spot" projectors
  • Endoscope tip 14 to project on an object 0 or area.
  • the endoscope tip 14 is also a camera
  • the camera 19 accommodated to receive at the object 0 reflected light R.
  • the camera 19 can do this to a (not
  • a handle 20 of the endoscope head 16 is connected to the proximal end of the optical waveguide 17
  • Light generating device 21 accommodated which comprises a plurality of light sources, namely at least one red light emitting diode laser diode 22, at least one green light g emitting laser diode 23 and at least one blue light b emitting laser diode 24.
  • the laser diode 22 to 24 are as a module on a common carrier ( o.Fig.).
  • the light r, g, b, is superimposed coupled into the optical waveguide 17.
  • a heat sink 25 for cooling the laser diodes 22 to 24 and possibly also housed in the handle 20 electronics 26 for driving the laser diodes 22 to 24 and the flying spot Proj ector 18 is present.
  • the handle 20 is also an energy storage in the form of a rechargeable battery 27 for powering the endoscope 11th
  • the laser diodes 22 to 24 are activated, and indeed for the irradiation of the flying spot projector 18.
  • the activation of the laser diodes 22 to 24 is controlled by the electronics 26, which eector 18 also the flying spot Proj , in particular its oscillating mirror, drives. Waste heat generated by the laser diodes 22 to 24 is dissipated via the heat sink 25.
  • the red, green and blue light r, g, b generated by the laser diodes 22 to 24 is brought together (for example by means of a corresponding optical system) and guided through the optical waveguide 17 to the flying spot projector 18.
  • the Flying Spot Proj ector 18 generates from this a pixel-like constructed image B, which illuminates the object 0 and can optionally provide information.
  • the endoscope 11 is adapted to prevent a light supply to the flying spot projector 18, if one of the
  • Projection device emitted light beam or image B is not at least partially from an object 0 with non-negligible strength in the camera 19 is reflected back.
  • the blocking takes place here by switching off the laser diodes 22 to 24.
  • the endoscope 11 can be used in particular for medical purposes.
  • the endoscope tip also have multiple cameras.

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Abstract

Das Endoskop (11) weist einen Schaft (12) mit einer in einem distalen Endbereich (13) des Schafts (12) angeordneten Endoskopspitze (14), einen an einem proximalen Endbereich (15) des Schafts (15) anschließenden Endoskopkopf (16) und einen Lichtleitkanal (17), welcher von dem Endoskopkopf (16) zu der Endoskopspitze (14) verläuft, auf, wobei in der Endoskopspitze (14) eine Projektionsvorrichtung (18) untergebracht ist, welche an den Lichtleitkanal (17) angeschlossen ist und dazu ausgestaltet und angeordnet ist, ein Bild (B) aus der Endoskopspitze (14) heraus zu projizieren.

Description

Beschreibung Endoskop Die Erfindung betrifft ein Endoskop, aufweisend einen Schaft mit einer in einem distalen Endbereich des Schafts
angeordneten Endoskopspitze, einen an einem proximalen
Endbereich des Schafts anschließenden Endoskopkopf und einem Lichtleitkanal, welcher von dem Endoskopkopf zu der
Endoskopspitze verläuft. Das Endoskop ist insbesondere als eine medizinisch nutzbare Vorrichtung einsetzbar.
DE 10 2009 022 118 AI offenbart ein Endoskop, aufweisend einen Schaft mit einer in einem distalen Endbereich des Schafts angeordneten Endoskopspitze und einen an einem proximalen Endbereich des Schafts anschließenden
Endoskopkopf .
Aus US 6,503,195 Bl ist ein Endoskopsystem mit einem LCD- Projektor und einer Kamera zur tiefenaufgelösten Darstellung eines durch die Kamera aufgenommenen Objekts bekannt. Der Projektor ist an einen Endoskopkopf eines ersten Endoskops angeschlossen, und von dem Projektor abgestrahlte Lichtmuster werden durch das erste Endoskop hindurch auf das Objekt gestrahlt. Ein zweites, dazu schräg angeordnetes Endoskop leitet von dem Objekt reflektiertes Licht zu einer an einem Endoskopkopf des zweiten Endoskops angeschlossenen Kamera. Eine an den Projektor und die Kamera angeschlossene
Bildauswertungseinheit weist Bildpunkten eines durch die Kamera aufgenommenen Bilds des Objekts aufgrund eines
Vergleichs zwischen dem von dem Projektor abgestrahlten
Lichtmuster und dem durch die Kamera aufgenommenen Bildmuster eine Tiefeninformation zu. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte endoskopische Möglichkeiten bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Endoskop, aufweisend einen Schaft mit einer in einem distalen Endbereich des Schafts angeordneten Endoskopspitze, einen an einem proximalen
Endbereich des Schafts anschließenden Endoskopkopf und einen Lichtleitkanal, welcher von dem Endoskopkopf zu der
Endoskopspitze verläuft. Also kann an einer proximalen
Lichteinkopplungsfläche in den Lichtleitkanal eingekoppeltes Licht einer Lichterzeugungseinrichtung zu der Endoskopspitze geführt werden und dort an einer distalen
Lichteinkopplungsfläche ausgekoppelt werden.
An dem Endoskop ist ferner in der Endoskopspitze eine
Projektionsvorrichtung untergebracht, welche an den
Lichtleitkanal angeschlossen ist und dazu ausgestaltet und angeordnet ist, ein Bild aus der Endoskopspitze heraus zu projizieren. Folglich kann von der distalen
Lichtauskopplungsfläche des Lichtleitkanals ausgekoppeltes Licht oder Lichtstrahl (en) auf die Projektionsvorrichtung gestrahlt werden. Die Projektionsvorrichtung erzeugt aus dem Licht insbesondere ein Bild, das aus der Endoskopspitze abstrahlbar ist. Dabei kann der Projektionsvorrichtung mindestens ein optisches Element wie eine Linse usw. und/oder eine transparente Abdeckplatte nachgeschaltet sein. Das von der Projektionsvorrichtung abgestrahlte Bild kann
insbesondere zur Beleuchtung und/oder Informationsdarstellung verwendet werden.
Das Endoskop mag zur verstärkten Beleuchtung eine weitere Beleuchtungseinrichtung aufweisen, welche der
Allgemeinbeleuchtung dient und keine Bilder erzeugen kann, z.B. einen Lichtleiter mit oder ohne an einem distalen Ende angeschlossener Optik, insbesondere wie bereits grundsätzlich bekannt . Durch die Unterbringung der Projektionsvorrichtung in der Endoskopspitze kann ein besonders hochauflösendes Bild aus der Endoskopspitze abgestrahlt werden, welches den Schaft nicht zu durchlaufen braucht und folglich keine mit einer Lichtleitung durch den Schaft zusammenhängenden Unscharfen aufweist. Folglich mag so der Lichtleitkanal besonders einfach und insbesondere nicht-abbildend ausgebildet sein. Auch ergeben sich so nur geringe Übertragungsverluste der Lichtführung in die Endoskopspitze und eine hohe
Leuchtdichte.
Als ein weiterer Vorteil ergibt sich, dass mittels der
Projektionsvorrichtung beliebige Information auf den durch die Projektionsvorrichtung beleuchteten Bereich oder Objekt projizierbar sind. Die mit dem Bild transportierte
Information kann insbesondere eine für einen Betrachter (z.B. Endoskopiker) unmittelbar erfassbare Information sein. Es ist eine bevorzugte Weiterbildung, dass das Bild Information im Sinne einer "erweiterten Realität" oder "Augmented Reality" transportiert ("AR-Bild"). Eine solche Information kann beispielsweise medizinische Information umfassen. Die mit dem Bild transportierte Information kann insbesondere Muster zur plastischen Erscheinung von Gewebestrukturen, Schnittlinien, an denen (auch manuell) zu operieren ist, eine Hervorhebung bestimmter interessanter Objektbereiche und/oder
alphanumerisch dargebrachte Information umfassen. Die
Hervorhebung der bestimmten interessanten Bereiche kann mit einer computergesteuerten Bildanalyse gekoppelt sein. Unter einem "Bild" kann hier also insbesondere ein Bild verstanden werden, mittels dessen eine (insbesondere durch einen Betrachter "lesbare") Information auf das damit
bestrahlte Objekt oder Bereich projizierbar ist. Das Bild kann insbesondere ein bildpunktartig aufgebautes Bild sein, insbesondere mit einer matrixartigen Anordnung der
Bildpunkte. Das Bild kann also insbesondere als ein
informationsbehaftetes Bilds verstanden werden, z.B. im Gegensatz zu einer Nutzung eines Lichtstrahls zur bildpunktartigen Abtastung des Objekts.
Der Schaft des Endoskops mag flexibel oder starr sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass durch den Schaft mindestens eine elektrische Versorgungsleitung für die
Projektionsvorrichtung verläuft, über welche die
Projektionsvorrichtung also elektrisch betreibbar ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Projektionsvorrichtung mindestens einen beweglichen Spiegel zur Umlenkung von aus dem Lichtleitkanal eingestrahltem Licht aufweist. Eine solche Projektionsvorrichtung weist (insbesondere im Vergleich zu mit Bildschirmen ausgerüsteten Projektionsvorrichtungen) einen geringen Lichtverlust auf und ist sehr kompakt
ausgestaltbar. Beides ist vorteilhaft zur Anordnung in einer Endoskopspitze, in welcher ein Bauraum typischerweise
begrenzt ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine
bewegliche Spiegel mindestens ein Scannerspiegel ist. Dadurch kann die Projektionsvorrichtung als ein sog. "Scanning Beam"- oder "Flying-Spot "-Proj ektor ausgebildet werden. Ein "Flying- Spot "-Proj ektor ist als Bildprojektor oder Beamer für
Computer oder Mobiltelefone grundsätzlich bekannt, z.B. aus der WO 2008/058671. Bei einem "Flying-Spot "-Proj ektor können insbesondere (z.B. rote, grüne und blaue) Einzelstrahlen zu einem gemeinsamen Lichtstrahl überlagert werden, den der Scannerspiegel Bildpunkt für Bildpunkt über die
Projektionsfläche rastert. Die Frequenzen sind so hoch, dass Menschen dabei ein ganzes Bild sehen. Die Farbanteile pro Bildpunkt ergeben sich aus der Leuchtdauer der jeweiligen Einzelstrahlen. Diese Technik kommt ohne teure Bildschirme aus, die pro Bildpunkt einen Spiegel oder Kristall brauchen. Deshalb können "Flying-Spot"-Projektoren eine hohe Auflösung bieten, ohne dass das sie dadurch größer oder teurer zu werden bräuchten. Der Scannerspiegel kann insbesondere ein mikromechanischer (MEMS-) Spiegel sein. Der Scannerspiegel kann insbesondere ein oszillierender Spiegel sein.
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass die
Projektionsvorrichtung mindestens einen Mikrospiegelaktor (z.B. Digital Micromirror Device, DMD) , aufweist, welcher für jeden Bildpunkt einen eigenen beweglichen Mikrospiegel bereitstellt.
Alternativ mag die Projektionsvorrichtung eine reflektive oder transmissive Projektionsvorrichtung sein, welche zur Bilderzeugung einen Bildschirm (z.B. einen
Flüssigkristallbildschirm) , insbesondere Mikro-Bildschirm, aufweist .
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass eine an den
Lichtleitkanal anschließbare Lichterzeugungseinrichtung mehrere Lichtquellen umfasst, welche zumindest rotes, grünes bzw. blaues Licht emittieren. Dadurch kann das projizierte Bild als ein RGB-Bild aufgebaut werden. Die
Lichterzeugungseinrichtung kann insbesondere an ein
proximales Ende des Lichtleitkanals angeschlossen sein und dort Licht in den Lichtleitkanal einkoppeln.
Jedoch kann zur verbesserten Einstellung eines Summenfarborts des überlagerten Lichts der mehreren Lichtquellen noch mindestens eine weitere, in einer anderen Farbe leuchtende Lichtquelle vorhanden sein, z.B. eine bernsteinfarben oder "amber" leuchtende Lichtquelle. Der Summenfarbort kann insbesondere ein Farbort eines aus den von den Lichtquellen abgestrahlten Einzelstrahlen zusammengesetzten überlagerten Lichtstrahls sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die
Lichterzeugungseinrichtung in dem Endoskopkopf untergebracht ist. Dadurch ergibt sich ein hoher Bedienungskomfort, da kein angeschlossener Lichtleiter bei einer Bewegung des Endoskops mitgeführt zu werden braucht. Die Lichterzeugungseinrichtung mag insbesondere in einem dem Endoskopkopf zugeordneten Griff untergebracht sein, da dort ein vergleichsweise großer
Bauraum zur Verfügung steht.
Die Lichterzeugungseinrichtung mag alternativ außerhalb des Endoskopkopfs angeordnet sein und mit diesem z.B. über einen flexiblen Lichtleiter verbunden sein.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine an den
Lichtleitkanal anschließbare Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine Nutzlichtlichtquelle umfasst. Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine an den
Lichtleitkanal anschließbare Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine IR-Lichtquelle als Nutzlichtquelle umfasst. Dies ermöglicht eine Nutzung von IR-Licht oder infrarotem Licht zum Schneiden oder Veröden, z.B. von Gewebe oder
Blutgefäßen. In anderen Worten kann die Endoskopspitze so auch als ein IR-Schneidwerkzeug eingesetzt werden. Das IR- Licht mag über die Projektionsvorrichtung oder an der
Projektionsvorrichtung vorbei geführt werden. Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass eine an den Lichtleitkanal anschließbare Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine UV-Lichtquelle als Nutzlichtquelle umfasst. Durch eine Abstrahlung von UV-Licht aus der Endoskopspitze können beispielsweise photochemische Prozesse angeregt werden. Das UV-Licht mag über die Projektionsvorrichtung oder an der Projektionsvorrichtung vorbei geführt werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass eine an den
Lichtleitkanal anschließbare Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle mit mindestens einer
vorbestimmten Anregungswellenlänge als Nutzlichtquelle (n) umfasst. Die mindestens eine Anregungswellenlänge kann insbesondere eine auf eine Anregung von Kontrastmitteln abgestimmte Wellenlänge sein oder umfassen. Insbesondere wird so eine ortsaufgelöste Anregung von Kontrastmitteln sowie eine intensitätsabhängige Anregung von Kontrastmitteln zur Bildgüteverbesserung ermöglicht. Insbesondere ist ein Einsatz von mehreren Wellenlängen zur Untersuchung verschiedener
Kontrastmitteln möglich, insbesondere ortsaufgelöst angeregt. Auch wird so eine Therapie durch gezielte Strahlungslenkung von Licht von zur Therapie geeigneter Wellenlängen
ermöglicht. Die mindestens eine Anregungswellenlänge kann dann insbesondere eine auf eine Therapie abgestimmte
Wellenlänge sein oder umfassen. Das Licht der mindestens einen Anregungswellenlänge mag über die
Projektionsvorrichtung oder an der Projektionsvorrichtung vorbei geführt werden.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die
Lichterzeugungseinrichtung dazu eingerichtet ist, Licht mehrerer vorbestimmter Anregungswellenlängen auf die
Projektionsvorrichtung zu strahlen (welche von der
Projektionsvorrichtung bildartig aus der Endoskopspitze projiziert werden) und reflektiertes Licht dieser
Anregungswellenlängen in ein Spektrometer zu leiten, z.B. durch einen Kamerakanal. So wird beispielsweise die
Möglichkeit bereitgestellt, eine stoffliche Zusammensetzung des beleuchteten Bereichs (z.B. von Zellen / Gewebe / Blut) ohne eine Materialentnahme (z.B. eine Gewebeentnahme)
ortsaufgelöst zu bestimmen.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung, dass von der
Lichterzeugungseinrichtung abgestrahltes Licht ausschließlich über die Projektionsvorrichtung geleitet wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine
Lichtquelle Licht der gewünschten Farbe direkt emittiert, z.B. eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode. Alternativ oder zusätzlich mag die mindestens eine Lichtquelle breitbandiges Licht emittieren, welches mittels eines nachgeschalteten Filters auf die gewünschte Farbe spektral eingeschränkt wird. Es ist eine zur Erzeugung eines hohen Wirkungsgrads, eines hohen Lichtstroms, einer kompakten Anordnung und eine hohen Langlebigkeit bevorzugte Weiterbildung, dass die mindestens eine Lichtquelle eine Halbleiterlichtquelle ist, insbesondere eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode.
Es ist eine beispielsweise zur Erreichung einer kompakten Bauweise bevorzugte Ausgestaltung, dass die
Lichterzeugungseinrichtung mehrere Halbleiterlichtquellen aufweist und die Halbleiterlichtquellen an einem gemeinsamen Modul (z.B. Laserdiodenmodul) angeordnet sind, z.B. auf einem gemeinsamen Träger, z.B. Substrat oder Leiterplatte. Das Modul ist bevorzugt in einem dem Endoskopkopf zugeordneten Griff untergebracht.
Es ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, dass eine an den Lichtleitkanal anschließbare Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine Laserdiode umfasst. Die Verwendung von
Laserdioden (insbesondere roten, grünen und blauen
Laserdioden) ermöglicht eine präzise und lichtstarke
Lichtspeisung eines "Flying-Spot "-Proj ektors .
Bei der Verwendung von Laserdioden mit dem Endoskop kann insbesondere eine Anforderung an eine Lasersicherheit gelockert werden, da eine Richtung der Laserstrahlung
definiert ist und eine Betrachtung eines durch Laserstrahlung beleuchteten Bereichs oder Objekts über eine Kamera bzw.
einen daran angeschlossenen Bildschirm oder Monitor erfolgt. Auch ist eine Lasersicherheit bei direkter Betrachtung des aus der Endoskopspitze abgestrahlten Bilds gegeben, da eine Laserleistung vergleichsweise gering ist und die Bildpunkte zudem als hochfrequent bewegte Lichtpunkte erzeugt werden. Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Endoskop einen
Kühlkörper zur Kühlung der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle aufweist. Der Kühlkörper ist bevorzugt in einem dem Endoskopkopf zugeordneten Griff untergebracht. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Lichtleitkanal mindestens einen Lichtwellenleiter (mit einer oder mehreren Fasern) aufweist. Dies ermöglicht eine kompakte und robuste Lichtleitung von der Lichterzeugungseinrichtung zu der
Proj ektionsvorrichtung .
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass der
Lichtleitkanal ein Linsensystem zur Lichtleitung aufweist. Da die Bilderzeugung von der Projektionsvorrichtung durchgeführt wird, brauchen die Linsen keine abbildenden Linsen zu sein, sondern es können auch nicht-abbildende Optiken wie
vergleichsweise kompakte Fresnel-Linsen oder Konzentratoren (z.B. CPC, CHC oder CEC) usw. verwendet werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Endoskop dazu eingerichtet ist, einen Summenfarbort des von der
Projektionsvorrichtung abgestrahlten Lichts (insbesondere eine aus den von den Lichtquellen abgestrahlten
Einzelstrahlen zusammengesetzten überlagerten Lichtstrahls) während eines Betriebs des Endoskops zu verstellen. Dies ermöglicht eine einfache Farbumschaltung und
Farbtemperatureinstellung, insbesondere bei direkter
Betrachtungsanwendung .
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass in der Endoskopspitze eine Kamera untergebracht ist. Dies verbessert eine
Handhabung des Endoskops noch weiter. Alternativ mag eine Kamera an das Endoskop angeschlossen sein, insbesondere an den Endoskopkopf .
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Endoskop dazu eingerichtet ist, eine Lichtzufuhr zu der
Projektionsvorrichtung zu unterbinden, falls ein von der Projektionsvorrichtung ausgestrahlter Lichtstrahl nicht zumindest teilweise in die Kamera zurückreflektiert wird. Dies ermöglicht eine Unterbindung einer Strahlaussendung von der Endoskopspitze, falls diese nicht auf ein (typischerweise reflektierendes) Objekt, sondern z.B. in den Raum oder ein weit entferntes Objekt, gerichtet ist. So wird eine
Handhabungssicherheit erhöht. Das Unterbinden kann beispielsweise durch ein Ausschalten oder Deaktivieren der Lichterzeugungseinrichtung bzw. der mindestens einen Lichtquelle und/oder durch ein Blockierend des Lichtpfads von der Lichterzeugungseinrichtung zu der Projektionsvorrichtung, z.B. mittels einer beweglichen
Blende, geschehen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Endoskop dazu eingerichtet ist, eine ortsaufgelöste LaufZeitmessung mindestens eines von der Projektionsvorrichtung
ausgestrahlten Lichtstrahls für eine dreidimensionale
Darstellung eines von der Kamera aufgenommenen Bilds
bereitzustellen. Durch die LaufZeitmessung wird eine
Möglichkeit bereitgestellt, einen Abstand eines bestimmten Bildpunkts des projizierten Lichts bzw. eines einem Bildpunkt zugeordneten Orts des beleuchteten Bereichs oder Objekts zu der Endoskopspitze zu bestimmen. Dadurch kann eine
Tiefeninformation für die Bildpunkte des projizierten Bilds erlangt und folglich in eine dreidimensionale Bilddarstellung umgewandelt werden, insbesondere in Echtzeit. Beispielsweise kann mit entsprechender Auswertesoftware z.B. bei Tumorzellen so nicht nur deren Durchmesser, sondern ihr gesamtes Volumen bestimmt werden. Mittels der dreidimensionalen
Volumenbestimmung ist man vorteilhafterweise bei einer
Größeneinschätzung des Gewebes wesentlich exakter und
unabhängiger .
Es ist eine Weiterbildung, dass das Endoskop einen
Laufzeitdetektor zur LaufZeitmessung aufweist, insbesondere in oder an der Endoskopspitze .
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass das Endoskop dazu eingerichtet ist, mittels der
Projektionsvorrichtung mindestens ein Lichtmuster abzustrahlen und ferner dazu eingerichtet ist, aus einem Vergleich des mittels der Projektionsvorrichtung
abgestrahlten Musters mit einem mittels der Kamera
aufgenommenen Musters eine dreidimensionale Darstellung eines von der Kamera aufgenommenen Bilds bereitzustellen. Dies kann insbesondere analog zu einer der in US 6,503,195 Bl
beschriebenen Methoden geschehen.
Es ist eine Weiterbildung, dass das mindestens eine
abgestrahlte Lichtmuster mindestens ein Streifenmuster aufweist .
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das mindestens eine abgestrahlte Lichtmuster mindestens eine Lissaj ous-Figur aufweist.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das mindestens eine abgestrahlte Lichtmuster mindestens ein Moire-Muster oder Moire-Raster aufweist.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Endoskop dazu eingerichtet ist, einen Reflexionsgrad und/oder eine
Lichtstreueigenschaft eines von der Projektionsvorrichtung beleuchteten Objekts zu bestimmen. Daraus kann beispielsweise eine beleuchtete Gewebeart bestimmt werden.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass das Endoskop einen Energiespeicher (z.B. Akku oder Batterie) zur Stromversorgung aufweist. Dadurch kann auf einen Anschluss eines
Stromversorgungskabels verzichtet werden, was eine Handhabung des Endoskops vereinfacht. Der Energiespeicher ist bevorzugt in einem dem Endoskopkopf zugeordneten Griff untergebracht.
Es ist darüber hinaus eine Weiterbildung, dass das Endoskop mindestens eine Elektronik aufweist. Die mindestens eine
Elektronik kann insbesondere einen Treiber zur Ansteuerung der Lichtquellen und/oder der Projektionsvorrichtung
(Videoelektronik) und/oder eine Bildauswerteeinheit aufweisen. Die Elektronik ist bevorzugt in einem dem
Endoskopkopf zugeordneten Griff untergebracht und mag
insbesondere durch den Kühlkörper kühlbar sein. An das Endoskop mag insbesondere ein Bildschirm oder Monitor anschließbar sein, welcher insbesondere ein von der Kamera aufgenommenes Bild und ggf. weitere Information anzeigen kann . Das Endoskop kann für technische Zwecke eingesetzt werden, z.B. für Inspektionen von technischen Geräten oder Bauwerken. Das Endoskop kann insbesondere auch für medizinische Zwecke eingesetzt werden. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Endoskopsystem, welches mindestens ein wie oben beschriebenes Endoskop aufweist .
Das Endoskopsystem mag insbesondere zusätzlich zu dem
mindestens einen Endoskop mindestens einen Bildschirm, eine Bildauswerteeinheit (insbesondere zur Berechnung von
dreidimensionalen Bildern aus Bildern, welche mittels der Kamera aufgenommen worden sind) und/oder eine
netzanschließbare Stromversorgung aufweisen.
Das Endoskopsystem mag insbesondere mittels einer drahtlosen Datenverbindung mit dem Bildschirm, der Bildauswerteeinheit, und/oder der Elektronik zur Ansteuerung der Lichtquelle (n) und/oder der Projektionsvorrichtung gekoppelt sein (welche hierbei also außerhalb des Endoskops angeordnete Komponenten des Endoskopsystems sind) , so dass auf eine diesbezügliche Mitführung von Kabeln durch das Endoskop verzichtet werden kann . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden.
Die Fig . zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Endoskop 11 in einer vergleichsweise einfachen und
preiswerten Ausführung.
Das Endoskop 11 weist einen Schaft 12 mit einer in einem distalen Endbereich 13 des Schafts 12 angeordneten
Endoskopspitze 14, einem an einem proximalen Endbereich 15 des Schafts 12 anschließenden Endoskopkopf 16 und einem
Lichtleitkanal in Form mindestens eines Lichtwellenleiters 17, welcher von dem Endoskopkopf 16 zu der Endoskopspitze 14 verläuft. In der Endoskopspitze 14 ist eine
Projektionsvorrichtung in Form eines "Flying-Spot "-Proj ektors
18 mit einem oszillierenden Spiegel 28 untergebracht, welche an den Lichtwellenleiter 17 angeschlossen ist und dazu ausgestaltet und angeordnet ist, ein Bild B aus der
Endoskopspitze 14 heraus auf ein Objekt 0 oder Bereich zu projizieren. In der Endoskopspitze 14 ist ferner eine Kamera
19 untergebracht, um am dem Objekt 0 reflektiertes Licht R aufzunehmen. Die Kamera 19 kann dazu an ein (nicht
eingezeichnetes) Videokabel zur Datenübertragung und
Stromversorgung angeschlossen sein, das durch den Schaft 12 verläuft.
In einem Griff 20 des Endoskopkopfs 16 ist eine an das proximale Ende des Lichtwellenleiter 17 angeschlossene
Lichterzeugungseinrichtung 21 untergebracht, welche mehrere Lichtquellen umfasst, nämlich mindestens eine rotes Licht r emittierende Laserdiode 22, mindestens eine grünes Licht g emittierende Laserdiode 23 und mindestens eine blaues Licht b emittierende Laserdiode 24. Die Laserdioden 22 bis 24 sind als Modul auf einem gemeinsamen Träger (o.Abb.) angeordnet. Das Licht r, g, b, wird überlagert in den Lichtwellenleiter 17 eingekoppelt. In dem Griff 20 ist ferner ein Kühlkörper 25 zur Kühlung der Laserdioden 22 bis 24 und ggf. eine ebenfalls in dem Griff 20 untergebrachte Elektronik 26 zur Ansteuerung der Laserdioden 22 bis 24 und des Flying-Spot-Proj ektors 18 vorhanden.
In dem Griff 20 ist zudem ein Energiespeicher in Form eines Akkumulators 27 zur Stromversorgung des Endoskops 11
untergebracht . Bei einem Betrieb des Endoskops 11 werden die Laserdioden 22 bis 24 aktiviert, und zwar zur Bestrahlung des Flying-Spot- Projektors 18. Die Aktivierung der Laserdioden 22 bis 24 erfolgt gesteuert durch die Elektronik 26, welche auch den Flying-Spot-Proj ektor 18, insbesondere dessen oszillierenden Spiegel, ansteuert. Von den Laserdioden 22 bis 24 erzeugte Abwärme wird über den Kühlkörper 25 abgeführt.
Das von den Laserdioden 22 bis 24 erzeugte rote, grüne und blaue Licht r, g, b wird zusammengeführt (z.B. mittels einer entsprechenden Optik) und durch den Lichtwellenleiter 17 zum Flying-Spot-Proj ektor 18 geführt. Der Flying-Spot-Proj ektor 18 erzeugt daraus ein bildpunktartig aufgebautes Bild B, welches das Objekt 0 beleuchtet und ggf. mit Information belegen kann.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Endoskop 11 dazu eingerichtet ist, eine Lichtzufuhr zu dem Flying-Spot- Projektor 18 zu unterbinden, falls ein von der
Projektionsvorrichtung ausgestrahlter Lichtstrahl oder Bild B nicht zumindest teilweise von einem Objekt 0 mit nicht- vernachlässigbarer Stärke in die Kamera 19 zurückreflektiert wird. Das Unterbinden geschieht hier durch ein Ausschalten der Laserdioden 22 bis 24. Das Endoskop 11 ist insbesondere für medizinische Zwecke einsetzbar . Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So mag die Endoskopspitze auch mehrere Kameras aufweisen.

Claims

Endoskop (11), aufweisend
- einen Schaft (12) mit einer in einem distalen
Endbereich (13) des Schafts (12) angeordneten
Endoskopspitze (14),
- einen an einem proximalen Endbereich (15) des Schafts (15) anschließenden Endoskopkopf (16) und
- einen Lichtleitkanal (17), welcher von dem
Endoskopkopf (16) zu der Endoskopspitze (14)
verläuft ,
wobei
- in der Endoskopspitze (14) eine
Projektionsvorrichtung (18) untergebracht ist, welche an den Lichtleitkanal (17) angeschlossen ist und dazu ausgestaltet und angeordnet ist, ein Bild (B) aus der Endoskopspitze (14) heraus zu projizieren.
Endoskop (11) nach Anspruch 1, wobei die
Projektionsvorrichtung (18) mindestens einen beweglichen Spiegel (28) zur Umlenkung von aus dem Lichtleitkanal (17) eingestrahltem Licht (r,g,b) aufweist
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine an den Lichtleitkanal (17) anschließbare Lichterzeugungseinrichtung (21) mehrere Lichtquellen (22-24) umfasst, welche zumindest rotes Licht (r) , grünes Licht (g) bzw. blaues Licht (b) emittieren.
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine an den Lichtleitkanal (17) anschließbare Lichterzeugungseinrichtung (21) mindestens eine IR- Lichtquelle umfasst.
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine an den Lichtleitkanal (17) anschließbare Lichterzeugungseinrichtung (21) mindestens eine UV- Lichtquelle umfasst. Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine an den Lichtleitkanal (17) anschließbare Lichterzeugungseinrichtung (21) mindestens eine
Lichtquelle mit einer vorbestimmten Anregungswellenlänge umfasst .
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von der Lichterzeugungseinrichtung (21)
abgestrahltes Licht (r, g, b) ausschließlich über die Projektionsvorrichtung (18) geleitet wird.
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine an den Lichtleitkanal (17) anschließbare Lichterzeugungseinrichtung (21) mindestens eine
Laserdiode (22-24) umfasst.
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleitkanal (17) mindestens einen
Lichtwellenleiter aufweist.
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Endoskop (11) dazu eingerichtet ist, einen Summenfarbort des von der Projektionsvorrichtung (18) abgestrahlten Lichts (r,g,b) während eines Betriebs des Endoskops (11) zu verstellen.
Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Endoskopspitze (14) eine Kamera (19) untergebracht ist.
Endoskop (11) nach Anspruch 11, wobei das Endoskop (11) dazu eingerichtet ist, eine Lichtzufuhr zu der
Projektionsvorrichtung (18) zu unterbinden, falls ein von der Projektionsvorrichtung (18) ausgestrahlter Lichtstrahl (B) nicht zumindest teilweise in die Kamera (19) zurückreflektiert wird.
13. Endoskop (11) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Endoskop (11) dazu eingerichtet ist, eine
ortsaufgelöste LaufZeitmessung mindestens eines von der Projektionsvorrichtung (18) ausgestrahlten Lichtstrahls (B) für eine dreidimensionale Darstellung eines von der Kamera (19) aufgenommenen Bilds (R) bereitzustellen.
14. Endoskop (11) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Endoskop (11) dazu eingerichtet ist, mittels der Projektionsvorrichtung (18) mindestens ein definiertes Lichtmuster abzustrahlen und ferner dazu eingerichtet ist, aus einem Vergleich des mittels der
Projektionsvorrichtung (18) abgestrahlten Musters mit einem mittels der Kamera (19) aufgenommenen Musters eine dreidimensionale Darstellung eines von der Kamera (19) aufgenommenen Bilds (R) bereitzustellen.
15. Endoskop (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Endoskop (11) dazu eingerichtet ist, einen Reflexionsgrad und/oder eine Lichtstreueigenschaft eines von der Projektionsvorrichtung (19) beleuchteten Objekts (0) zu bestimmen.
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