DE102011053129B4 - Musterprojektionsvorrichtung und Verfahren zur Abmessungsberechnung - Google Patents

Abstract

Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) zur Verwendung mit einem Endoskop (202), umfassend mindestens eine Lichtquelle (102, 102'), die zum Aussenden eines Lichtstrahls (L, L') vorgesehen ist, um an einer Beobachtungsoberfläche (S) ein Muster (P) zu erzeugen, wobei das Muster (P) an der Beobachtungsoberfläche (S) in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand (D, G) zwischen Lichtquelle (102, 102') und Beobachtungsoberfläche (S) konstant bleibt, umfassend ferner einen Strahlteiler (108), der sich im Weg des von der Lichtquelle (102, 102') ausgehenden Lichtstrahls (L, L') befindet und der dazu vorgesehen ist, den Lichtstrahl (L, L') in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl (L₁, L₂) aufzuteilen, wobei sich der erste Teilstrahl (L₁) parallel zum zweiten Teilstrahl (L₂) ausbreitet, wobei der Strahlteiler (108) so angeordnet ist, dass der erste Teilstrahl (L₁) durch eine Reflektion des Lichtstrahls (L₁) an einer ersten Oberfläche des Strahlteilers (108) erzeugt wird, und dass eine Erzeugung des zweiten Teilstrahls (L₂) eine Reflektion des Lichtstrahls (L, L') an einer zweiten Oberfläche des Strahlteilers (108) aufweist, wobei die zweite Oberfläche der ersten Oberfläche gegenüberliegt.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Musterprojektionsvorrichtung, insbesondere eine solche zur Verwendung mit einem Endoskop.
• Technischer Hintergrund
• In der klinischen Praxis werden zum Beobachten von Stimmband (vocal) und Stimmritze (glottal) oft Strobo-Laryngoskope (strobo-laryngoscope) eingesetzt. Dabei werden physiologische Parameter wie z.B. die Länge der Stimmbänder (vocal length), die Glottisfläche (glottal area), die Umfangslänge der Glottis (glottal perimeter) oder der Öffnungswinkel der Glottis (glottal angle) herangezogen, um den Gesundheitszustand der Stimmbänder bzw. -ritzen zu bewerten.
• In der Regel lässt sich beispielsweise die Glottisfläche dadurch ermitteln, dass den von den ladungsgekoppelten Bauelementen eines Strobo-Laryngoskops aufgenommenen Bildern durch verschiedene Algorithmen die der Glottis zugeordneten Bilder entnommen werden und die Fläche aller Pixel in diesen Bildern ermittelt wird. Jedoch gehört die Pixelfläche nicht zu den allgemeinen Flächeneinheiten wie Quadratmillimeter (mm²), die unmittelbar zur Berechnung einer Glottisfläche herangezogen werden können. Daraus geht das zu lösende Problem hervor, wie die Pixelfläche oder die Länge oder der Winkel der Glottisfläche oder anderen physiologischen Parametern zugeordneten Bilder exakt in standardisierte Maße wie etwa Quadratmillimeter (mm²), Millimeter (mm) oder Grad umzusetzen ist.
• Die DE 28 47 561 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Messung von Objektlängen in Körperhöhlen. Hierbei wird ein Messmuster, wie zum Beispiel ein Maßstab mit Teilungsstrichen durch ein Objektiv mit kleiner Tiefenschärfe auf ein Objekt projiziert und ein Abstand des Objektivs von der Bildebene so eingestellt, dass das Messmuster scharf erscheint.
• Die DE 27 32 634 A1 offenbart ein Endoskop, bei der ähnlich wie in der DE 28 47 561 A1 ein Messmuster so auf eine Objektebene abgebildet wird, dass es scharf erscheint, wobei zusätzlich eine automatische Fokussiereinrichtung vorgesehen ist.
• Die DE 20 2004 012 992 U1 offenbart ein endoskopisches Video-Messsystem bei dem aus einem kollimierten Strahlenbündel durch verschiedene Wechselköpfe geeignete Projektionsmuster erzeugt werden. In den 6a und 6b ist ein Parallelstrahl Messsystem gezeigt, bei dem ein Lichtstrahl durch ein Prisma in zwei Teilstrahlen aufgespalten wird, die parallel aus dem gerät austreten.
• Die JP H02 - 113 217 A offenbart ein Messendoskop bei dem ein Laserstrahl durch eine konvergierende Linse, eine Schlitzblende und ein Beugungsgitter geführt wird, so dass auf einer Objektoberfläche ein Muster aus parallelen Beugungsstreifen abgebildet wird.
• Die DE 195 11 978 A1 offenbart ein Endoskop bei dem dein Muster auf eine Objektoberfläche projiziert wird. Aus dem Bild einer Blende bekannter Form wird eine Objektverzeichnung bestimmt.
• Offenbarung der Erfindung
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Musterprojektionsvorrichtung anzubieten, die ein Muster projizieren kann. Bei Verwendung dieser Musterprojektionsvorrichtung mit einem Endoskop kann das Muster einen Referenzwert liefern, um eine Dimensionsumsetzung für einen zu beobachtenden Gegenstand durchzuführen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Musterprojektionsvorrichtung gelöst, die sich zur Verwendung mit einem Endoskop eignet. Die Musterprojektionsvorrichtung umfasst mindestens eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist zum Aussenden eines Lichtstrahls vorgesehen, um an einer Beobachtungsoberfläche ein Muster zu erzeugen. Dabei bleibt das Muster an der Beobachtungsoberfläche in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand zwischen Lichtquelle und Beobachtungsoberfläche konstant.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Muster eine kreisrunde oder elliptische Form auf.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung ferner einen Reflektorspiegel umfassen, der sich im Weg des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls befindet und dazu vorgesehen ist, den Lichtstrahl in Richtung der Beobachtungsoberfläche zu reflektieren.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung ferner ein Strahlformungselement umfassen, das sich im Weg des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls befindet und dazu vorgesehen ist, das Muster an der Beobachtungsoberfläche in ein Vieleck umzuformen.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin einen Reflektorspiegel umfassen, der sich im Strahlengang des Lichtstrahls befindet und dazu vorgesehen ist, den durch das Strahlformungselement auf den Reflektorspiegel treffenden Lichtstrahl in Richtung der Beobachtungsoberfläche zu reflektieren.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin einen Strahlteiler umfassen, der sich im Weg des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls befindet und dazu vorgesehen ist, den Lichtstrahl in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl aufzuteilen, wobei sich der erste Teilstrahl parallel zum zweiten Teilstrahl ausbreitet.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugen die am Strahlteiler entstehenden ersten und zweiten Teilstrahlen an der Beobachtungsoberfläche ein Muster aus zwei separaten Lichtpunkten, wenn die Anzahl der mindestens einen Lichtquelle Eins beträgt.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin einen Reflektorspiegel umfassen, der sich im Strahlengang des Lichtstrahls befindet und dazu vorgesehen ist, den ersten und zweiten Teilstrahl des durch den Strahlteiler geleiteten Lichtstrahls in Richtung der Beobachtungsoberfläche zu reflektieren.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin einen Hauptspiegel enthalten, der sich im Weg des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls befindet und zum Reflektieren des Lichtstrahls vorgesehen ist. Sind zwei Lichtquellen vorhanden, so sendet die eine Lichtquelle einen Lichtstrahl aus, der auf den Hauptspiegel trifft und als Hauptreflexlichtstrahl zur Beobachtungsoberfläche übertragen wird. Hingegen läuft der Lichtstrahl der anderen Lichtquelle durch den Strahlteiler und wird dabei in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl aufgeteilt. Der Hauptreflexlichtstrahl, der erste und der zweite Teilstrahl erzeugen an der Beobachtungsoberfläche ein Muster aus drei separaten Lichtpunkten.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin einen Reflektorspiegel umfassen, der sich im Strahlengang des Lichtstrahls befindet und dazu vorgesehen ist, den vom Hauptspiegel ausgehenden Hauptreflexlichtstrahl und die vom Strahlteiler ausgehenden ersten und zweiten Teilstrahlen in Richtung der Beobachtungsoberfläche zu reflektieren.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin eine erste Befestigungsvorrichtung mit einem Trägerteil und einem Hauptansatz umfassen, wobei das Trägerteil zum Befestigen der Lichtquelle dient und der Hauptansatz mit dem Trägerteil verbunden ist und über eine Aussparung zum Befestigen des Strahlteilers verfügt.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Hauptansatz zusätzlich mehrere Kühlschlitze aufweisen, die der Lichtquelle entsprechend positioniert sind.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die erste Befestigungsvorrichtung ein erstes Klemmelement, das zur Klemmbefestigung eines Endoskops vorgesehen ist und in Verbindung mit einer Seitenwand des Hauptansatzes steht.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das erste Klemmelement eine Vielzahl von Sicherungsöffnungen auf.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die erste Befestigungsvorrichtung weiterhin ein zweites Klemmelement umfassen, das zur Klemmbefestigung eines Handgriffs vorgesehen ist und in Verbindung sowohl mit einer Seitenwand des Hauptansatzes als auch mit einer Seitenwand des ersten Klemmelements steht.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die erste Befestigungsvorrichtung weiterhin ein Ringelement umfassen, das mit einer Seitenwand des Hauptansatzes verbunden ist.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Musterprojektionsvorrichtung weiterhin eine zweite Befestigungsvorrichtung mit einer Klemmhülse und einer Führungseinrichtung umfassen, wobei die Klemmhülse zur Klemmbefestigung eines Endoskops und der Führungseinrichtung vorgesehen ist, während die Führungseinrichtung eine Eingriffsstruktur zum Eingriff eines Reflektorspiegels aufweist.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in die Eingriffsstruktur der Führungseinrichtung weiterhin eine Anti-Beschlag-Glasscheibe eingesteckt, die der Beobachtungsoberfläche näher liegt als der Reflektorspiegel.
• Demnach kann die erfindungsgemäße Musterprojektionsvorrichtung ein Muster an eine Beobachtungsoberfläche projizieren, das an der Beobachtungsoberfläche in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand zwischen Lichtquelle und Beobachtungsoberfläche konstant bleibt. Dadurch kann bei der Bildprojektion eines Gegenstandes auf die Beobachtungsoberfläche über ein Bildaufnahmegerät wie beispielsweise ein Endoskop in Abhängigkeit des Musters mit festen und beliebig einstellbaren Abmessungen durch eine Dimensionsumsetzung die tatsächliche Größe der beobachteten Bilder ermittelt werden. Mit anderen Worten besteht die Aufgabe der erfindungsgemäß ausgeführten Musterprojektionsvorrichtung im Wesentlichen darin, an der Beobachtungsoberfläche ein Muster mit festen Abmessungen bereitzustellen, das beim späteren Betrieb eines Bildaufnahmegeräts direkt oder indirekt zu einer Dimensionsumsetzung beiträgt, um die Größe der beobachteten Bilder zu bestimmen.
• Der Aufgabe gemäß der vorliegenden Beschreibung ergibt sich aus den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Figurenliste
• Nachfolgend werden an Hand einiger Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen die vorstehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen
• , , , , , , , , und eine schematische Darstellung einer Musterprojektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
• , , , , und eine schematische Darstellung eines Musters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
• eine schematische Schnittdarstellung eines Hauptansatzes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
• eine räumliche Darstellung eines Hauptansatzes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
• eine räumliche Darstellung einer zweiten Befestigungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• Erstes Ausführungsbeispiel
• In ist eine Musterprojektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eignet sich die Musterprojektionsvorrichtung 100 gemäß zur Verwendung mit einem Endoskop (in nicht dargestellt). Die Musterprojektionsvorrichtung 100 umfasst mindestens eine Lichtquelle 102. Die Lichtquelle 102 ist zum Aussenden eines Lichtstrahls L vorgesehen, um an einer Beobachtungsoberfläche S ein Muster P (in nicht dargestellt) zu erzeugen. Dabei bleibt das Muster P an der Beobachtungsoberfläche S in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand D zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Lichtquelle 102 z.B. um eine Laserdiode (laser diode, LD) oder andere geeignete Lichtquelle und bei der Beobachtungsoberfläche S um die Oberfläche beispielsweise eines Stimmbandes, einer Stimmritze oder anderer Körperteile eines Lebewesens. Die Lichtquelle 102 sendet einen Lichtstrahl L aus, um an der Beobachtungsoberfläche S ein Muster P zu erzeugen, welches z.B. eine kreisrunde (siehe , eine elliptische (siehe oder andere mögliche Form aufweist. Die Fläche des Musters P ist bekannt, und zwar in einer standardisierten Flächeneinheit wie Quadratmillimeter (mm²).
• Besonders anzumerken ist, dass der Divergenzwinkel des Lichtstrahls L hier genau regelbar ist, so dass das vom Lichtstrahl L an der Beobachtungsoberfläche S erzeugte Muster P eine Fläche besitzt, die unabhängig von dem Abstand D zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant bleibt. So kann die Fläche dieses Musters P als Referenzfläche dienen, um die Fläche eines weiteren Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche S zu berechnen und dessen Flächeneinheit(en) in eine standardisierte Maßeinheit umzusetzen. Ein solches flächenfestes Muster P kann z.B. in den von einem Endoskop aufgenommen Bildern dargeboten werden. Mit Hilfe geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen lassen sich die Bildpixel des Musters P sowie deren Anteil an den vom Endoskop aufgenommen Bildern berechnen. Dadurch können an Hand des Musters P, das eine bekannte und unveränderliche Fläche aufweist, die tatsächlichen Abmessungen eines weiteren Objekts an der Beobachtungsoberfläche S ermittelt werden.
• Des Weiteren kann die Musterprojektionsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen in gezeigten Reflektorspiegel 104 umfassen. Dieser befindet sich im Weg des von der Lichtquelle 102 ausgehenden Lichtstrahls L und ist dazu vorgesehen, den Lichtstrahl L in Richtung der Beobachtungsoberfläche S zu reflektieren. Anders ausgedrückt, kann die Musterprojektionsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise mittels eines Reflektorspiegels 104 den Lichtstrahl L zur Beobachtungsoberfläche S, die für einen sich direkt ausbreitenden Lichtstrahl schwer erreichbar ist, übertragen, um ein Muster P mit festen Abmessungen zu erzeugen.
• Zudem kann die Musterprojektionsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein in gezeigtes Strahlformungselement 106 umfassen. Dieses befindet sich im Weg des von der Lichtquelle 102 ausgehenden Lichtstrahls L und ist dazu vorgesehen, das Muster P (in nicht dargestellt) an der Beobachtungsoberfläche S in ein Vieleck umzuformen. Als Strahlformungselement 106 kann beispielsweise eine Blende mit einer dreieckigen Öffnung verwendet werden, deren Fläche kleiner ist als die Querschnittsfläche des auf die Blende treffenden Lichtstrahls L. So lässt sich das Muster P an der Beobachtungsoberfläche S in ein Dreieck gemäß umformen, indem der Lichtstrahl L durch das Strahlformungselement 106 gelenkt wird. In analoger Weise können durch dieses Strahlformungselement 106 auch ein sechseckiges Muster P oder andere beliebig geformte Muster P (siehe und erhalten werden. Dabei ist die Fläche des Musters nicht nur bekannt, sondern auch in einer standardisierten Flächeneinheit angegeben.
• Somit kann die Musterprojektionsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der zu beobachtende Gegenstand an der Beobachtungsoberfläche S eine unregelmäßige Form aufweist, durch das Strahlformungselement 106 das Muster P in eine Form, die sich der des zu beobachtenden Gegenstands annähert, umwandeln, um die Fläche des zu beobachtenden Gegenstands genauer zu bestimmen. Zusätzlich dazu kann die Flächeneinheit des zu beobachtenden Gegenstands in eine standardisierte Maßeinheit umgesetzt werden.
• Es versteht sich von selbst, dass die Musterprojektionsvorrichtung 100 mit einem Strahlformungselement 106 weiterhin einen Reflektorspiegel 104 gemäß umfassen kann. Dieser befindet sich im Strahlengang des Lichtstrahls L und ist dazu vorgesehen, den durch das Strahlformungselement 106 auf den Reflektorspiegel 104 treffenden Lichtstrahl L in Richtung der Beobachtungsoberfläche S zu reflektieren. Ebenfalls kann der Reflektorspiegel 104 den Lichtstrahl L zur Beobachtungsoberfläche S, die für einen sich direkt ausbreitenden Lichtstrahl schwer erreichbar ist, übertragen, um ein Muster P mit festen Abmessungen zu erzeugen und somit die Einsatzmöglichkeit der Musterprojektionsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erweitern.
• Zweites Ausführungsbeispiel
• In ist eine Musterprojektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eignet sich die Musterprojektionsvorrichtung 100A gemäß zur Verwendung mit einem Endoskop. Die Musterprojektionsvorrichtung 100 umfasst mindestens eine Lichtquelle 102. Die Lichtquelle 102 ist zum Aussenden eines Lichtstrahls L vorgesehen, um an einer Beobachtungsoberfläche S ein Muster P (in nicht dargestellt) zu erzeugen. Dabei bleibt das Muster P (in nicht dargestellt) an der Beobachtungsoberfläche S in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant.
• Die hier dargestellte Musterprojektionsvorrichtung 100A umfasst ferner einen Strahlteiler 108, der sich im Weg des von der Lichtquelle 102 ausgehenden Lichtstrahls L befindet und dazu vorgesehen ist, den Lichtstrahl L in einen ersten Teilstrahl L₁ und einen zweiten Teilstrahl L₂ aufzuteilen. Dabei breitet sich der erste Teilstrahl L₁ parallel zum zweiten Teilstrahl L₂ aus.
• Nun sei angenommen, dass die Anzahl der mindestens einen Lichtquelle 102 Eins beträgt. So sendet diese eine Lichtquelle 102 einen Lichtstrahl L aus, der am Strahlteiler 108 in einen ersten Teilstrahl L₁ und einen zweiten Teilstrahl L₂ aufgeteilt wird, wobei sich der erste Teilstrahl L₁ parallel zum zweiten Teilstrahl L₂ ausbreitet. Der erste Teilstrahl L₁ und der zweite Teilstrahl L₂ treffen die Beobachtungsoberfläche S und erzeugen an dieser, wie in gezeigt, ein Muster P aus zwei separaten Lichtpunkten Q.
• Es sei darauf hingewesen, dass das Muster P aus den beiden separaten Lichtpunkten Q eine Abmessung besitzt, die unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant bleibt. Das heißt, die beiden separaten Lichtpunkte Q weisen einen Abstand G zueinander auf, der unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S unveränderlich bleibt. Außerdem ist dieser Abstand G bekannt und in einer standardisierten Längeneinheit wie z.B. Millimeter (mm) angegeben. So kann dieser Abstand G als Referenzlänge herangezogen werden, um die Länge eines weiteren Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche S zu berechnen und dessen Längeneinheit(en) in eine standardisierte Maßeinheit umzusetzen. Selbstverständlich kann die Musterprojektionsvorrichtung 100A mit einem Strahlteiler 108 auch noch einen Reflektorspiegel 104 gemäß umfassen. Dieser befindet sich im Strahlengang des Lichtstrahls L und ist dazu vorgesehen, den ersten Teilstrahl L₁ und den zweiten Teilstrahl L₂ des durch den Strahlteiler 108 gelenkten Lichtstrahls L in Richtung der Beobachtungsoberfläche S zu reflektieren. Ebenfalls kann der Reflektorspiegel 104 den Lichtstrahl L zur Beobachtungsoberfläche S, die für einen sich direkt ausbreitenden Lichtstrahl schwer erreichbar ist, übertragen, um ein Muster P mit festen Abmessungen zu erzeugen und somit die Einsatzmöglichkeit der Musterprojektionsvorrichtung 100A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erweitern.
• Wenn aber die Anzahl der mindestens einen Lichtquelle 102 zwei beträgt, so senden diese Lichtquellen 102, 102' je einen Lichtstrahl L, L' aus, der am Strahlteiler 108 jeweils in einen ersten Teilstrahl L₁ und einen zweiten Teilstrahl L₂ sowie einen dritten Teilstrahl L₃ und einen vierten Teilstrahl L₄ aufgeteilt wird, wobei sich der erste Teilstrahl L₁ parallel zum zweiten Teilstrahl L₂ und der dritte Teilstrahl L₃ parallel zum vierten Teilstrahl L₄ ausbreitet. Der erste Teilstrahl L₁ , der zweite Teilstrahl L₂ , der dritte Teilstrahl L₃ und der vierte Teilstrahl L₄ treffen die Beobachtungsoberfläche S und erzeugen an dieser, wie in gezeigt, ein Muster P aus vier separaten Lichtpunkten Q.
• Es sei darauf hingewesen, dass das Muster P aus den vier separaten Lichtpunkten Q eine Abmessung besitzt, die unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant bleibt. Mit anderen Worten bilden die vier separaten Lichtpunkte Q ein Viereck mit einer Fläche A aus, die unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S unveränderlich bleibt. Außerdem ist diese Fläche A bekannt und in einer standardisierten Flächeneinheit wie z.B. Quadratmillimeter (mm²) angegeben. So kann diese Fläche A als Referenzfläche herangezogen werden, um die Fläche eines weiteren Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche S zu berechnen und dessen Flächeneinheit(en) in eine standardisierte Maßeinheit umzusetzen.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben Beschriebene beschränkt. Alternativ dazu kann auch eine andere Anzahl (z.B. drei, vier, fünf usw.) von Lichtquellen 102 vorhanden sein. Darüber hinaus können die von diesen Lichtquellen 102 ausgesendeten Lichtstrahlen L, nachdem sie durch den Strahlteiler 108 jeweils in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt worden sind, auch an der Beobachtungsoberfläche ein Muster P aus geradzahligen (>4) separaten Lichtpunkten Q erzeugen. Dabei besitzt das aus diesen separaten Lichtpunkten Q bestehende Muster P auch eine Fläche, die unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S unveränderlich bleibt. Somit kann diese Fläche auch als Referenzfläche dienen, um die Fläche eines weiteren Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche S zu berechnen und dessen Flächeneinheit(en) in eine standardisierte Maßeinheit umzusetzen.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Musterprojektionsvorrichtung 100A zusätzlich einen Hauptspiegel 110 gemäß enthalten. Dieser befindet sich im Weg des von der Lichtquelle 102 ausgehenden Lichtstrahls L und ist zum Reflektieren des Lichtstrahls L vorgesehen. Sind zwei Lichtquellen vorhanden, so sendet die eine Lichtquelle 102' einen Lichtstrahl L' aus, der auf den Hauptspiegel 110 trifft und als Hauptreflexlichtstrahl L_R zur Beobachtungsoberfläche S übertragen wird. Hingegen läuft der Lichtstrahl L der anderen Lichtquelle 102 durch den Strahlteiler 104 und wird dabei in einen ersten Teilstrahl L₁ und einen zweiten Teilstrahl L₂ aufgeteilt. Der Hauptreflexlichtstrahl L_R , der erste Teilstrahl L₁ und der zweite Teilstrahl L₂ erzeugen an der Beobachtungsoberfläche S ein Muster P aus drei separaten Lichtpunkten Q₁ , Q₂ , Q₃ .
• Es sei daraufhingewesen, dass das Muster P aus den drei separaten Lichtpunkten Q₁ , Q₂ , Q₃ eine Abmessung besitzt, die unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant bleibt. Anders formuliert, schließt die von den separaten Lichtpunkten Q₁ , Q₂ definierte Gerade mit der von den separaten Lichtpunkten Q₂ , Q₃ definierten Gerade einen spitzen Winkel α ein, der unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S unveränderlich bleibt. Außerdem ist dieser spitze Winkel α bekannt und in einer standardisierten Flächeneinheit wie z.B. Quadratmillimeter (mm²) angegeben. So kann dieser spitze Winkel α als Referenzwinkel herangezogen werden, um den Winkel eines weiteren Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche S zu berechnen und dessen Winkeleinheit(en) in eine standardisierte Maßeinheit umzusetzen.
• Überdies kann die Musterprojektionsvorrichtung 100A auch noch einen Reflektorspiegel 104 gemäß umfassen. Dieser befindet sich im Strahlengang des Lichtstrahls L und ist dazu vorgesehen, den vom Hauptspiegel 110 ausgehenden Hauptreflexlichtstrahl L_R und die vom Strahlteiler 108 ausgehenden ersten und zweiten Teilstrahlen L₁ und L₂ in Richtung der Beobachtungsoberfläche S zu reflektieren. Ebenfalls kann der Reflektorspiegel 104 den Lichtstrahl L zur Beobachtungsoberfläche S, die für einen sich direkt ausbreitenden Lichtstrahl schwer erreichbar ist, übertragen, um ein Muster P mit festen Abmessungen zu erzeugen und somit die Einsatzmöglichkeit der Musterprojektionsvorrichtung 100A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erweitern.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben Beschriebene beschränkt. Alternativ dazu können auch eine andere Anzahl (z.B. drei, vier, fünf usw.) von Lichtquellen 102 vorhanden sein. Hierbei läuft zumindest einer der von diesen Lichtquellen 102 ausgesendeten Lichtstrahlen durch den Hauptspiegel 110, während die übrigen Lichtstrahlen durch den Strahlteiler 108 gelenkt werden. Auf diese Weise können die jeweils durch den Hauptspiegel 110 oder den Strahlteiler 108 gelenkten Lichtstrahlen L an der Beobachtungsoberfläche ein Muster P aus ungeradzahligen (>3) separaten Lichtpunkten Q erzeugen. Dabei besitzt das aus diesen separaten Lichtpunkten Q bestehende Muster P auch eine Fläche, die unabhängig vom Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S unveränderlich bleibt. Somit kann die Fläche, die Länge oder der Winkel des Musters P auch als Referenzgröße dienen, um die Fläche, die Länge oder den Winkel eines weiteren Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche S zu berechnen und dessen Flächen-, Längen- oder Winkeleinheit(en) in eine standardisierte Maßeinheit umzusetzen.
• Drittes Ausführungsbeispiel
• In ist eine Musterprojektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eignet sich die Musterprojektionsvorrichtung 100B gemäß zur Verwendung mit einem Endoskop 202. Die Musterprojektionsvorrichtung 100B umfasst mindestens eine Lichtquelle 102. Die Lichtquelle 102 ist zum Aussenden eines Lichtstrahls L vorgesehen, um an einer Beobachtungsoberfläche S ein Muster P zu erzeugen. Dabei bleibt das Muster P an der Beobachtungsoberfläche S in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand zwischen Lichtquelle 102 und Beobachtungsoberfläche S konstant.
• Zudem kann die hier dargestellte Musterprojektionsvorrichtung 100B eine erste Befestigungsvorrichtung 300 mit einem Trägerteil 310 und einem Hauptansatz 320 umfassen. Das Trägerteil 310 dient der Befestigung einer Lichtquelle 102. Der Hauptansatz 320 ist mit dem Trägerteil 310 verbunden und verfügt über eine Aussparung 322 (in nicht dargestellt) zum Befestigen eines Strahlteilers 108 (in nicht dargestellt). Beim Trägerteil 310 handelt es sich beispielsweise um einen Zylinderkörper mit einer Bohrung, in die eine Lichtquelle 102 einsetzbar ist und die es der Lichtquelle 102 erlaubt, nach außen abzustrahlen. Ferner weist das Trägerteil 310 einen Außenrandbereich 310a auf, welcher hinsichtlich der Form und Größe auf einen Innenrandbereich 320a des Hauptansatzes 320 abgestimmt ist. Dadurch können Trägerteil 310 und Hauptansatz 320 dicht aneinander gefügt sein.
• zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Hauptansatzes 320 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In ist die Aussparung 322 des Hauptansatzes 320 deutlich zu sehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Aufnahme und Befestigung eines Strahlteilers 108 dient. Oberfläche 108 des Strahlteilers 108 und Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls L stehen in einem geeigneten Winkel zueinander, der gewährleistet, dass ein durch den Strahlteiler 108 laufender Lichtstrahl L von diesem in einen ersten Teilstrahl L₁ und einen zweiten Teilstrahl L₂ aufgeteilt werden kann.
• zeigt eine räumliche Darstellung eines Hauptansatzes 320 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie der zu entnehmen ist, verfügt der Hauptansatz 320 zusätzlich über mehrere Kühlschlitze 324, die einer Lichtquelle 102 entsprechend positioniert sind. Mit den Kühlschlitzen 324 kann die Lichtquelle 102 abgekühlt werden, um ihre Strahlleistung zu stabilisieren.
• Des Weiteren weist der Hauptansatz 320 ein erstes Klemmelement 326 auf. Dieses erste Klemmelement 326 ist, wie in dargestellt, zur Klemmbefestigung eines Endoskops 202 vorgesehen und weist dazu eine Vielzahl von Sicherungsöffnungen 326a auf, in die jeweils ein Sicherungsmittel einsteckbar ist, um das Endoskop 202 stabil im ersten Klemmelement 326 des Hauptansatzes 320 festzuhalten. Überdies verfügt der Hauptansatz 320 über ein Ringelement 321 gemäß zum Durchleiten eines Lichtstrahls L. Erfindungsgemäß ist also dieses Ringelement 321 eingerichtet, um eine geeignete Trennung von Oberteil 326b und Unterteil 326c des ersten Klemmelements 326 zu erreichen, damit sich die am Strahlteiler 108 entstehenden ersten und zweiten Teilstrahlen L₁ und L₂ ungehindert weiter ausbreiten können. Darüber hinaus weist der Hauptansatz 320 ein zweites Klemmelement 328 auf. Dieses zweite Klemmelement 328 ist zur Klemmbefestigung eines Handgriffs 402 gemäß vorgesehen, der zum Vereinfachen der Bedienung vom Benutzer gehalten werden kann.
• Wie aus hervorgeht, kann die Musterprojektionsvorrichtung 100B weiterhin eine zweite Befestigungsvorrichtung 500 mit einer Klemmhülse 520 und einer Führungseinrichtung 510 umfassen. Dabei ist die Klemmhülse 520 zur Klemmbefestigung eines Endoskops 202 und der Führungseinrichtung 510 vorgesehen, während die Führungseinrichtung 510 eine Eingriffsstruktur 512 (in nicht dargestellt) zum Eingriff eines Reflektorspiegels 104 aufweist.
• zeigt eine räumliche Darstellung einer zweiten Befestigungsvorrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In ist die Eingriffsstruktur 512 der Führungseinrichtung 510 aus zwei Eingriffsstrukturen 512a und 512b deutlich zu sehen. Die eine Eingriffsstruktur 512b kann einen Reflektorspiegel 104 aufnehmen und ortsfest fixieren, um den durch den Reflektorspiegel 104 laufenden Lichtstrahl L zur Beobachtungsoberfläche S zu lenken. In die andere Eingriffsstruktur 512a lässt sich dagegen eine Anti-Beschlag-Glasscheibe 112 einfügen, die der Beobachtungsoberfläche S näher liegt als der Reflektorspiegel 104. Somit kann der Reflektorspiegel 104 in wirksamer Weise von einem direkten Kontakt mit Feuchtigkeit oder Körperflüssigkeiten wie etwa Speichel eines Lebewesens ferngehalten werden. Ansonsten würde die Intensität des durch den Reflektorspiegel 104 geleiteten Lichtstrahls L beeinträchtigt.
• Hierbei sei erwähnt, dass die zweite Befestigungsvorrichtung 500 vorzugsweise eine glatte Außenseite besitzt, damit eine mögliche Verletzung von Lebewesen bei deren Berührung mit der zweiten Befestigungsvorrichtung 500 ausgeschlossen ist. Um eine Beschädigung der Gesundheit von Lebewesen zu vermeiden, besteht die zweite Befestigungsvorrichtung 500 bevorzugt aus einem schadstofffreien Werkstoff wie z.B. UV-härtenden Harzen.
• Zusammenfassend bietet eine erfindungsgemäße Musterprojektionsvorrichtung zumindest folgende Vorteile. Zunächst wird an einer Beobachtungsoberfläche ein Muster projiziert, das an der Beobachtungsoberfläche in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand zwischen Lichtquelle und Beobachtungsoberfläche konstant bleibt. Dadurch kann bei der Bildaufnahme eines Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche mittels eines Bildaufnahmegeräts in Abhängigkeit des Musters mit festen Abmessungen durch eine Einheitenumrechnung die tatsächliche Größe der beobachteten Bilder ermittelt werden. Andererseits erfolgt bei der erfindungsgemäßen Musterprojektionsvorrichtung die Befestigung eines Bildaufnahmegeräts (z.B. eines Endoskops) und einer Lichtquelle durch mehrere Befestigungsvorrichtungen, die zudem einen Durchgang für den Lichtstrahl bereitstellen. Durch die Wahl eines geeigneten Werkstoffs für die Befestigungsvorrichtungen kann die Musterprojektionsvorrichtung sowohl leichter als auch geeignet für einen Betrieb innerhalb des menschlichen Körpers gemacht werden.
• Bezugszeichenliste

100, 100A, 100B

Musterprojektionsvorrichtung

102, 102'

Lichtquelle

104

Reflektorspiegel

106

Strahlformungselement

108

Strahlteiler

110

Hauptspiegel

112

Anti-Beschlag-Glasscheibe

202

Endoskop

300

Erste Befestigungsvorrichtung

310

Trägerteil

310a

Außenrandbereich des Trägerteils 310

320

Hauptansatz

320a

Innenrandbereich des Hauptansatzes

321

Ringelement

322

Aussparung

324

Kühlschlitz

326

Erstes Klemmelement

326a

Sicherungsöffnung

326b

Oberteil des ersten Klemmelements

326c

Unterteil des ersten Klemmelements

328

Zweites Klemmelement

402

Handgriff

500

Zweite Befestigungsvorrichtung

510

Führungseinrichtung

520

Klemmhülse

512, 512a, 512b

Eingriffsstruktur

L, L'

Lichtstrahl

L₁, L₂, L₃, L₄

Teilstrahl

L_R

Hauptreflexlichtstrahl

Q₁, Q₂, Q₃, Q₄

Separater Lichtpunkt

S

Beobachtungsoberfläche

P

Muster

D, G

Abstand

α

Spitzer Winkel

Claims (9)

1. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) zur Verwendung mit einem Endoskop (202), umfassend mindestens eine Lichtquelle (102, 102'), die zum Aussenden eines Lichtstrahls (L, L') vorgesehen ist, um an einer Beobachtungsoberfläche (S) ein Muster (P) zu erzeugen, wobei das Muster (P) an der Beobachtungsoberfläche (S) in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand (D, G) zwischen Lichtquelle (102, 102') und Beobachtungsoberfläche (S) konstant bleibt, umfassend ferner einen Strahlteiler (108), der sich im Weg des von der Lichtquelle (102, 102') ausgehenden Lichtstrahls (L, L') befindet und der dazu vorgesehen ist, den Lichtstrahl (L, L') in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl (L₁, L₂) aufzuteilen, wobei sich der erste Teilstrahl (L₁) parallel zum zweiten Teilstrahl (L₂) ausbreitet, wobei der Strahlteiler (108) so angeordnet ist, dass der erste Teilstrahl (L₁) durch eine Reflektion des Lichtstrahls (L₁) an einer ersten Oberfläche des Strahlteilers (108) erzeugt wird, und dass eine Erzeugung des zweiten Teilstrahls (L₂) eine Reflektion des Lichtstrahls (L, L') an einer zweiten Oberfläche des Strahlteilers (108) aufweist, wobei die zweite Oberfläche der ersten Oberfläche gegenüberliegt.
2. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 1, bei der das Muster (P) ein kreisrundes, elliptisches, vieleckiges Muster oder ein Muster aus mehreren separaten Lichtpunkten (Q₁, Q₂, Q₃, Q₄) ist.
3. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 1, umfassend ferner einen Reflektorspiegel (104), der sich im Weg des von der Lichtquelle (102, 102') ausgehenden Lichtstrahls (L, L') befindet und dazu vorgesehen ist, den Lichtstrahl (L, L') in Richtung der Beobachtungsoberfläche (S) zu reflektieren.
4. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 1, umfassend ferner eine erste Befestigungsvorrichtung (300) mit einem Trägerteil (310) und einem Hauptansatz (320), wobei das Trägerteil (310) zum Befestigen der Lichtquelle (102, 102') dient und der Hauptansatz (320) mit dem Trägerteil (310) verbunden ist und über eine Aussparung (322) zum Befestigen eines Strahlteilers (108) verfügt.
5. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 4, bei der der Hauptansatz (320) zusätzlich ein erstes Klemmelement (326) aufweist, das zur Klemmbefestigung des Endoskops (202) vorgesehen ist.
6. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 4, bei der der Hauptansatz (320) zusätzlich ein zweites Klemmelement (328) aufweist, das zur Klemmbefestigung eines Handgriffs (402) vorgesehen ist.
7. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 1, umfassend ferner eine zweite Befestigungsvorrichtung (500) mit einer Klemmhülse (520) und einer Führungseinrichtung (510), wobei die Klemmhülse (520) zur Klemmbefestigung des Endoskops (202) und der Führungseinrichtung (510) vorgesehen ist, während die Führungseinrichtung (510) eine Eingriffsstruktur (512, 512a, 512b) zum Eingriff eines Reflektorspiegels (104) aufweist.
8. Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B) nach Anspruch 7, bei der in der Eingriffsstruktur (512, 512a, 512b) der Führungseinrichtung (510) weiterhin eine Anti-Beschlag-Glasscheibe (112) eingesteckt ist, die der Beobachtungsoberfläche (S) näher liegt als der Reflektorspiegel (104).
9. Verfahren zur Abmessungsberechnung mit folgenden Schritten: - Projizieren eines Musters (P) an eine Beobachtungsoberfläche mit einer Musterprojektionsvorrichtung (100, 100A, 100B), die sich zur Verwendung mit einem Endoskop (202) eignet und mindestens eine Lichtquelle (102, 102') umfasst, die zum Aussenden eines Lichtstrahls (L, L') vorgesehen ist, um an der Beobachtungsoberfläche ein Muster (P) zu erzeugen, wobei das Muster (P) an der Beobachtungsoberfläche in seiner Abmessung unabhängig von einem Abstand (D, G) zwischen Lichtquelle (102, 102') und Beobachtungsoberfläche konstant bleibt, wobei das Erzeugen des Musters (P) eine Erzeugung eines ersten Teilstrahls (L₁) durch Reflektion des Lichtstrahls (L, L') an einer ersten Oberfläche eines Strahlteilers (108) und eine Erzeugung eines zweiten Teilstrahls (L₂) aufweist, wobei die Erzeugung des zweiten Teilstrahls (L₂) eine Reflektion des Lichtstrahls (L, L') an einer zweiten Oberfläche des Strahlteilers (108) aufweist, wobei die zweite Oberfläche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und wobei sich der zweite Teilstrahl (L₂) parallel zu dem ersten Teilstrahl (L₁) ausbreitet, - Ermitteln der Abmessungen eines zu beobachtenden Gegenstandes an der Beobachtungsoberfläche durch einen Bildverarbeitungsalgorithmus mit dem Muster (P) als Referenz.

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