DE102011102104A1

DE102011102104A1 - Mikrokamera für ein endoskop

Info

Publication number: DE102011102104A1
Application number: DE201110102104
Authority: DE
Inventors: Chih-Chun Chan
Original assignee: Medical Intubation Technology Corp
Current assignee: Medical Intubation Technology Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-08-09
Also published as: TWI491375B; DE202011101011U1; TW201233364A

Abstract

Eine Mikrokamera (10) für ein Endoskop umfasst ein Gehäuse (11), das darin eine Aufnahmekammer (12) definiert, Lichtquellen (13), die in der Aufnahmekammer (12) und in dem Gehäuse (11) befestigt sind und gesteuert werden können, um Licht zu emittieren, ein erstes transparentes Schutzelement (15), das in der Aufnahmekammer (12) vor den Lichtquellen (13) angeordnet ist, eine Bild-aufnehmende Linse (17), die in der Aufnahmekammer (12) angeordnet ist, um Bilder eines Objekts aufzunehmen, ein zweites transparentes Schutzelement (19), das in der Aufnahmekammer (12) an einer Vorderseite relativ zu der Bild-aufnehmenden Linse (17) angeordnet ist, und eine Auswahlmaske (21), die in der Aufnahmekammer (12) um die Bild-aufnehmenden Linse (17) und das zweite Schutzelement (19) angeordnet ist, um äusseres Licht durch das zweite Schutzelement (19) auf die Bild-aufnehmende Linse (17) zu lassen, und um zu verhindern, dass von der mindestens einen Lichtquelle (13) emittierte Lichtstrahlen durch das zweite Schutzelement (19) auf die Bild-aufnehmende Linse (17) reflektiert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Endoskoptechnologie und insbesondere eine Mikrokamera zur Verwendung in einem Endoskop.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein herkömmliches Endoskop umfasst eine flexible Führung mit einer Videokamera und eine Lichtquelle, die am vorderen Ende davon befestigt ist und eine Anzeigevorrichtung, die am hinteren Ende davon befestigt ist. Während des Betriebs werden Bilder des Zielobjekts (wie ein inneres Organ des menschlichen Körpers, eine innere Struktur in einem Riss/einer Spalte eines Fahrzeugs, eine innere Komponente einer elektronischen Vorrichtung, oder eine innere Struktur in einer Spalte eines Aufbaus) auf der Anzeigevorrichtung angezeigt.
Die 6 und 7 zeigen ein Endoskop 100 gemäß dem Stand der Technik. Gemäß diesem Aufbau umfasst das Endoskop 100 einen Photosensor 101 und eine Mikrokamera 102. Die Mikrokamera 102 umfaßt Lichtquellen 103, eine Bildaufnahme-Linse 104, eine Linsenhalterung 105, die die Lichtquelle 103 und die Bild-aufnehmende Linse 104 trägt, und eine Schutzschicht 107, die die Lichtquellen 103 und die Bildaufnahme-Linse 104 schützt. Der Photosensor 101 ist in einer Verbindungseinrichtung 108 zur Umwandlung von Bildsignalen in elektronische Signale und zur Übertragung der elektronischen Signale zu einem Prozessor (nicht gezeigt) zum Anzeigen auf der Anzeigevorrichtung 109 nach Maßgabe der Steuerung durch den Prozessor, angeordnet.
Gemäß dem vorstehend aufgeführt Aufbau werden die Lichtquellen 103 und die Bildaufnahme-Linsen 104 gewöhnlich durch die Schutzschicht geschützt. Während des Betriebs wird ein Teil der von der Lichtquelle 103 emittierten Lichtstrahlen durch die Schutzschicht auf die Bildaufnahmelinse 104 reflektiert, was zu dem Problem eines zu hellen Bildes oder eines inversen Bildes führt. Die auf der Anzeigevorrichtung gezeigten Bilder sind daher nicht scharf.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde unter den vorstehend aufgeführten Umständen gemacht. Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mikrokamera für ein Endoskop bereit zu stellen, bei der vermieden wird, dass interferierende Lichtstrahlen auf das Schutzelement fallen, das vor der Bild-aufnehmenden Linse angeordnet ist, so dass die Schärfe des aufgenommenen Bildes erhalten bleibt.
Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst eine Mikrokamera für ein Endoskop ein Gehäuse, das ein vorderes Ende einer Führungsleitung eines Endoskops aufnimmt, und darin eine Aufnahmekammer definiert; mindestens eine Lichtquelle, die in der Aufnahmekammer befestigt ist und gesteuert werden kann, um Licht zu emittieren; ein transparentes erstes Schutzelement, das in der Aufnahmekammer auf einer Vorderseite relativ zu der mindestens einen Lichtquelle angeordnet ist; eine Bild-aufnehmende Linse, die in der Aufnahmekammer angeordnet ist, um Bilder eines Objekts aufzunehmen; ein transparentes zweites Schutzelement, das in der Aufnahmekammer auf einer Vorderseite relativ zu der Bild-aufnehmenden Linse angeordnet ist; und eine Auswahlmaske, die in der Aufnahmekammer um die Bild-aufnehmenden Linse und das zweite Schutzelement angeordnet ist, um äusseres Licht durch das zweite Schutzelement auf die Bild-aufnehmende Linse zu lassen und um zu verhindern, dass von der mindestens einen Lichtquelle emittierte Lichtstrahlen durch das zweite Schutzelement auf die Bild-aufnehmende Linse reflektiert wird, um eine hohe Schärfe der gemachten Bilder sicherzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht einer Mikrokamera für ein erfindungsgemäßes Endoskop gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
2 ist eine Seitenansicht der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die den inneren Aufbau der Mikrokamera zeigt.
3 ist einer eine Seitenansicht einer Mikrokamera für ein Endoskop gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
4 ist einer eine Seitenansicht einer Mikrokamera für ein Endoskop gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
5 ist einer eine Seitenansicht einer Mikrokamera für ein Endoskop gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
6 ist eine Explosionsansicht einer Mikrokamera für ein Endoskop gemäß dem Stand der Technik.
7 ist einer eine Seitenansicht des Aufbaus gemäß dem Stand der Technik, die die innere Anordnung der Mikrokamera zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In den 1 und 2 ist eine Mikrokamera 10 für ein Endoskop gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ein Gehäuse 11, mindestens eine Lichtquelle 13, ein erstes Schutzelement 15, eine Bild-aufnehmenden Linse 17, ein zweites Schutzelement 19 und eine Auswahlmaske 21 umfaßt.
Das Gehäuse 11 passt an das vordere Ende der Führungsleitung eines Endoskops, wodurch darin eine Aufnahmekammer 12 definiert wird.
Die mindestens eine Lichtquelle 13 besteht gemäß der ersten Ausführungsform aus mehreren LED's (Licht-emittierende Diode), die in der Aufnahmekammer 12 befestigt ist und zur Abstrahlung von Licht gesteuert werden kann. Im tatsächlichen Betrieb ist eine einzige Lichtquelle (LED) 13 ausreichend, um die erwünschte Beleuchtung zu liefern.
Das erste Schutzelement 15 ist ein transparentes Element, das in der Aufnahmekammer 12 vor der mindestens einen Lichtquelle 13 angeordnet ist.
Die Bild-aufnehmende Linse 17 ist in der Aufnahmekammer 12 befestigt und angepasst, um an einem photoelektrischen Umwandler ein Bild eines Objekts eines Festzustands-Bildaufnahme-Elements (nicht gezeigt) zu bilden.
Das zweite Schutzelement 19 ist ein transparentes Element, das in der Aufnahmekammer 12 vor der Bild-aufnehmenden Linse 17 befestigt ist.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden das erste Schutzelement 15 und das zweite Schutzelement 19 ausgewählt aus der Gruppe von Materialien aus transparentem Klebstoff, Acryl und Kunststoffen und sind in Form eines flachen Streifens ausgebildet.
Die Auswahlmaske 21 ist in der Aufnahmekammer 12 befestigt, um die Aufnahmekammer 12 in einen ersten Bereich Z1 und einen zweiten Bereich Z2 zu teilen. Die Lichtquellen 13 sind in dem ersten Bereich Z1 angeordnet und im gleichen Winkel um den zweiten Bereich Z2 beabstandet. Die Lichtquellen 13 und das ersten Schutzelement 15 sind i dem ersten Bereich Z1 angeordnet. Die Bild-aufnehmende Linse 17 und das zweite Schutzelement 19 sind in dem zweiten Bereich Z2 angeordnet. Die Auswählmaske 21 maskiert die Bild-aufnehmende Linse 17 und das zweite Schutzelement 19, wobei die Endfläche des zweiten Schutzelements 19i einem geöffneten Zustand belassen wird, so dass Licht einfallen kann, so dass die Bild-aufnehmende Linse 17 ein Bild eines Objekts auf dem photoelektrischen Umwandler des vorstehend aufgeführten Festphasen Bild-aufnehmenden Elements bilden kann. Die Auswählmaske 21 verhindert, dass das durch die Lichtquellen 13 in dem Gehäuse emittierte Licht durch das zweite Schutzelement 19 auf die Bild-aufnehmende Linse reflektiert wird.
Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Bild-aufnehmende Linse 17 und die Lichtquellen 13 derart angeordnet, dass sie auf die Vorderseite des Gehäuses 11 schauen. Diese nach vorne ausgerichtete Anordnung ist lediglich ein Beispiel, jedoch nicht dazu gedacht die Richtung der Bild-aufnehmenden Linse 17 zu beschränken. In einer alternativen Form der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Bild-aufnehmende Linse 17 und die Lichtquellen 13 derart angeordnet, dass sie seitwärts auf eine Seitefläche des Gehäuses 11 zeigen. In dieser alternativen Form bleiben die anderen Merkmal unverändert, so dass keine weitere ausführliche Beschreibung erforderlich ist.
Weiterhin ist das erste Schutzelement 15, wenn die Bild-aufnehmende Linse 17 nach vorne ausgerichtet ist, hinter dem zweiten Schutzelement 19, und die Auswählmaske 21 befindet sich zwischen dem ersten Schutzelement 15 und dem zweiten Schutzelement 19.
Der Betrieb der ersten Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Wird die Mikrokamera 10 betrieben, wie in 2 gezeigt ist, dann werden die Lichtquelle zur Emission von Licht angeregt. Da die Vorderseite des zweiten Schutzelements offen ist und dessen Umfang von der Auswählmaske 21 maskiert ist, wird das von den Lichtquellen 13 emittierte Licht durch die Auswählmaske 21 maskiert und wird auf den ersten Bereich Z1 gelenkt. Das durch die Lichtquellen 13 in das Gehäuse 11 emittierte Licht wird daher nicht reflektiert oder auf das zweite Schutzelement 19 gebrochen, um mit dem von der Bild-aufnehmenden Linse 17 aufgenommenen Bild zu interferieren, so dass klare Bilder des Zielobjekts erhalten werden können.
Die 3 zeigt eine Mikrokamera 30 für ein Endoskop gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist die Bild-aufnehmende Linse 37 nach vorne ausgerichtet. Die Mikrokamera 30 ist gemäß dieser zweiten Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich zu der ersten Ausführungsform, mit der Maßgabe, dass das erste Schutzelement 35 und das zweite Schutzelement 39 derart angeordnet sind, dass deren Vorderseiten bündig gehalten werden, wobei die Auswählmaske 41 zwischen dem ersten Schutzelement 35 und dem zweiten Schutzelement 39 angeordnet ist.
Während des Betriebs der zweiten Ausführungsform kann das von dem Lichtquellen 33 emittierte Licht aufgrund der Auswählmaske 41 nicht von dem zweiten Schutzelement 39 reflektieren oder auf diesem gebrochen werden, wodurch eine Interferenz von Licht-Hintergrundrauschen mit den von der Bild-aufnehmenden Linse 37 aufgenommenen Bildern verhindert wird, wodurch die Klarheit der aufgenommenen Bilder sichergestellt wird.
Der andere Teil der Struktur dieser zweiten Ausführungsform und deren Auswirkungen sind die gleichen wie die vorstehend aufgeführte erste Ausführungsform, wobei diesbezüglich keine weitere ausführliche Beschreibung erforderlich ist.
Die 4 zeigt eine Mikrokamera 50 für ein Endoskop gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Gemäß dieser dritten Ausführungsform ist die Bild-aufnehmende Linse 57 nach vorne ausgerichtet. Die Mikrokamera 50 gemäß der dritten Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu der vorstehend aufgeführten ersten Ausführungsform mit der Maßgabe dass: das erste Schutzelement 55 an der Vorderseite relativ zu dem zweiten Schutzelement 59 angeordnet ist, und dass die Auswählmaske 61 zwischen dem ersten Schutzelement 55 und dem zweiten Schutzelement 59 angeordnet ist.
Während des Betriebs dieser dritten Ausführungsform können von dem Lichtquellen 53 emittierte Lichtstrahlen aufgrund der Auswählmaske nicht reflektiert wurde oder auf dem zweiten Schutzelement 59 gebrochen werden, wodurch eine Interferenz von Hintergrundrauschen-Lichtstrahlen mit den von der Bild-aufnehmenden Linse 57 aufgenommenen Bildern verhindert wird, wobei eine Klarheit der aufgenommenen Bilder sichergestellt wird.
Der andere Teil des Aufbaus dieser dritten Ausführungsform und deren Auswirkungen sind die gleichen wie bei er vorstehend aufgeführten ersten Ausführungsform, so dass diesbezüglich keine weitere nähere Beschreibung erforderlich ist.
Die 5 zeigt eine Mikrokamera 70 für ein Endoskop gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Gemäß dieser vierten Ausführungsform ist die Auswählmaske 81 eine sich verjüngende Hülse mit einem Durchmesser, der sich von dessen Vorderseite auf dessen Rückseite hin verjüngt, so dass der Bildaufnahmebereich der Bild-aufnehmenden Linse 71 relativ vergrössert ist.
Während des Betriebs dieser vierten Ausführungsform können von den Lichtquellen 73 emittierte Lichtstrahlen aufgrund der Auswählmaske 81 nicht reflektiert und auch nicht auf dem zweiten Schutzelement 79 gebrochen werden, wobei Interferenzen von Hintergrundrauschen-Lichtstrahlen mit den von der Bild-aufnehmenden Linse 77 aufgenommenen Bildern vermieden und die Klarheit der aufgenommenen Bilder sichergestellt wird.
Der andere Teil der Struktur der vierten Ausführungsform und dessen Auswirkungen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform, so dass keine weitere ausführliche Beschreibung diesbezüglich nötig ist.
Zusammenfassend, die Erfindung hat die Wirkung, dass verhindert wird, dass Hintergrundrauschen-Lichtstrahlen mit dem zweiten Schutzelement interferieren können, das vor der Bild-aufnehmenden Linse angeordnet ist, d. h. durch die Auswählmaske wird verhindert, dass von den Lichtquellen emittierte Lichtstrahlen reflektiert werden oder auf dem zweiten Schutzelement gebrochen werden, wobei eine Interferenz von Hintergrundrauschen-Lichtstrahlen mit den von der Bild-aufnehmende Linse aufgenommenen Bildern vermieden und eine Klarheit der aufgenommenen Bilder sichergestellt wird.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindung zum Zwecke der Erläuterung beschrieben wurden können zahlreiche Modifikationen und Verbesserungen durchgeführt werden, ohne vom Geist und dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Demgemäß ist die Erfindung it Maßgabe der anliegenden Ansprüche nicht beschränkt.

Claims

Mikrokamera zur Verwendung in einem Endoskop, umfassend: ein Gehäuse (11), das ein vorderes Ende einer Führungsleitung eines Endoskops aufnimmt, wobei das Gehäuse (11) darin eine Aufnahmekammer (12) definiert; mindestens eine Lichtquelle (13), die in der Aufnahmekammer (12) und in dem Gehäuse (11) befestigt ist und gesteuert werden kann, um Licht zu emittieren; ein erstes Schutzelement (15), wobei das erste Schutzelement (15) ein transparentes Element ist und in der Aufnahmekammer (12) in dem Gehäuse (11) an einer Vorderseite relativ zu der mindestens einen Lichtquelle (13) angeordnet ist; eine Bild-aufnehmende Linse (17), die in der Aufnahmekammer (12) in dem Gehäuse (11) angeordnet ist, um Bilder eines Objekts aufzunehmen; ein zweites Schutzelement (19), wobei das zweite Schutzelement (19) ein transparentes Element ist, das in der Aufnahmekammer (12) in dem Gehäuse (11) an einer Vorderseite relativ zu der Bild-aufnehmenden Linse (17) angeordnet ist; und eine Auswahlmaske (21), die in der Aufnahmekammer (12) in dem Gehäuse (11) angeordnet ist und die Bild-aufnehmenden Linse (17) und das zweite Schutzelement (19) umgibt, um äußeres Licht durch das zweite Schutzelement (19) auf die Bild-aufnehmende Linse (17) zu lassen, und um zu verhindern, dass von der mindestens einen Lichtquelle (13) emittierte Lichtstrahlen durch das zweite Schutzelement (19) auf die Bild-aufnehmende Linse (17) reflektiert wird.
Mikrokamera nach Anspruch 1, worin die Auswahlmaske (21) die Aufnahmekammer (12) des Gehäuses (11) in einen ersten Bereich Z1 und einen zweiten Bereich Z2 teilt, worin die mindestens eine Lichtquelle (13) und das erste Schutzelement (15) in dem ersten Bereich (Z1) angeordnet sind, wobei die Bild-aufnehmende Linse (17) und das zweite Schutzelement (19) in dem zweiten Bereich angeordnet sind.
Mikrokamera nach Anspruch 2, worin die Bild-aufnehmende Linse (17) in der Aufnahmekammer (12) angeordnet ist, worin das erste Schutzelement (15) in der Aufnahmekammer (12) von der Vorderseite des Gehäuses (11) entfernt und relativ zu dem zweiten Schutzelement (19) an einer hinteren Seite angeordnet ist, worin die Auswahlmaske (21) zwischen dem ersten Schutzelement (15) und dem zweiten Schutzelement (19) angeordnet ist.
Mikrokamera nach Anspruch 2, worin die Bild-aufnehmende Linse (57) in der Aufnahmekammer (12) angeordnet ist, um auf eine Vorderseite des Gehäuses (11) gerichtet zu sein, worin das erste Schutzelement (55) in der Aufnahmekammer (12) relativ näher zu der Vorderseite des Gehäuses (11) als das zweite Schutzelement (59) angeordnet ist, worin die Auswahlmaske (61) zwischen dem ersten Schutzelement (55) und dem zweiten Schutzelement (59) angeordnet ist.
Mikrokamera nach Anspruch 2, worin die Bild-aufnehmende Linse (37) in der Aufnahmekammer (12) angeordnet ist, um auf eine Vorderseite des Gehäuses (11) ausgerichtet zu sein, worin das erste Schutzelement (35) und das zweite Schutzelement (39) mit der Vorderseite des Gehäuses (11) bündig gehalten wird, worin die Auswahlmaske (41) zwischen dem ersten Schutzelement (35) und dem zweiten Schutzelement (39) angeordnet ist.
Mikrokamera nach Anspruch 2, worin die Bild-aufnehmende Linse (17) in der Aufnahmekammer (12) angeordnet ist, um auf eine Vorderseite des Gehäuses (11) Gerichtet zu sein, worin die Auswahlmaske (21) eine sich verjüngende Hülse mit einem Durchmesser ist, der sich in Richtung weg von der Vorderseite des Gehäuses (11) schrittweise verjüngt.
Mikrokamera nach Anspruch 2, worin der erste Bereich (Z1) den zweiten Bereich (Z2) umgibt, worin die mindestens eine Lichtquelle (13) mehrere Lichtquellen umfasst, die im gleichen Winkel in dem ersten Bereich (Z1) um den zweiten Bereich (Z2) angeordnet sind.
Mikrokamera nach Anspruch 1, worin das erste Schutzelement (15) und das zweite Schutzelement (19) ausgewählt werden aus der Materialien-Gruppe von transparenten Klebstoffen, Glas, Acryl und Kunststoffen, wobei jede Lichtquelle eine Licht-emittierende Diode ist.