DE102013108631B4 - Endoscope with image erecting device and method for erecting an image in such an endoscope - Google Patents
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Abstract
Endoskop (10), mit:einer Bildübertragungseinrichtung (40) in einem Schaft (20) zur Übertragung eines Bilds vom distalen Ende (11) zum proximalen Ende (12) des Endoskops (10);einer Bildaufrichtungseinrichtung (50) zum Aufrichten eines mittels des Endoskops (10) erfassten Bilds,wobei die Bildaufrichtungseinrichtung (50) eine erste winkelabhängig reflektierende Fläche (61) und eine zweite winkelabhängig reflektierende Fläche (62) aufweist,wobei die Bildaufrichtungseinrichtung (50) so angeordnet und ausgebildet ist, dass Licht zur Bildaufrichtung nacheinander an der ersten reflektierenden Fläche (61) reflektiert wird, durch die erste reflektierende Fläche (61) und durch die zweite reflektierende Fläche (62) hindurchtritt und an der zweiten reflektierenden Fläche (62) reflektiert wird,wobei die Bildaufrichtungseinrichtung (50) im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders aufweist, wobei der Quader in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Bildübertragungseinrichtung (40) einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist dadurch gekennzeichnet, dassdie Gestalt der Bildaufrichtungseinrichtung (50) von der Gestalt eines idealen Quaders dahin gehend abweicht, dass zumindest entweder die Lichteintrittsfläche oder die Lichtaustrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung (50)- gekrümmt und/oder- durch eine Stablinse (57, 59) verändert oder ergänzt oder- durch eine andere Einrichtung mit nicht-quadratischem Querschnitt verändert oder ergänzt ist,wobei die Stablinse (57, 59) oder die andere Einrichtung mit nicht-quadratischem Querschnitt mit einem Teil (51, 53) des Quaders einstückig gefertigt oder gefügt ist.Endoscope (10), comprising: an image transmission device (40) in a shaft (20) for transmitting an image from the distal end (11) to the proximal end (12) of the endoscope (10); an image erecting device (50) for erecting a device by means of the Endoscope (10) captured image, wherein the image erecting device (50) has a first angle-dependent reflective surface (61) and a second angle-dependent reflecting surface (62), wherein the image erecting device (50) is arranged and designed so that light for the image erection successively the first reflective surface (61) is reflected, passes through the first reflective surface (61) and through the second reflective surface (62) and is reflected on the second reflective surface (62), wherein the image erecting device (50) substantially the shape a cuboid, the cuboid in a plane perpendicular to the optical axis of the image transmission device (40) essentially has a square cross-section, characterized in that the shape of the image erecting device (50) deviates from the shape of an ideal cuboid in that at least either the light entry surface or the light exit surface of the image erecting device (50) - curved and / or - through a rod lens (57, 59 ) changed or supplemented or changed or supplemented by another device with a non-square cross-section, the rod lens (57, 59) or the other device with a non-square cross-section being manufactured in one piece with a part (51, 53) of the cuboid is joined.
Description
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Endoskop mit einer Bildaufrichtungseinrichtung zum Aufrichten eines mittels des Endoskops erfassten Bilds, insbesondere auf die Ausgestaltung der Bildaufrichtungseinrichtung, und auf ein Verfahren zum Aufrichten eines Bilds in einem Endoskop bezogen.The present invention relates to an endoscope with an image erecting device for erecting an image captured by means of the endoscope, in particular to the configuration of the image erecting device, and to a method for erecting an image in an endoscope.
In vielen starren Endoskopen werden Relaislinsensysteme aus mehreren hintereinander angeordneten Stablinsen verwendet. Jedes Element des Relaislinsensystems, insbesondere jede Stablinse, bewirkt eine vollständige Umkehr des Bilds, d.h. einen Seitentausch sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, gleichbedeutend mit einer Rotation um 180 Grad um die optische Achse des Relaislinsensystems. Bei geradsichtigen Endoskopen bzw. Endoskopen mit Blickrichtung parallel zur Längsachse des Schafts wird aufgrund einer geeigneten (insbesondere ungeraden) Anzahl von Elementen des Relaislinsensystems bzw. Stablinsen ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild im Okular für den Benutzer sichtbar. Dies gilt auch bei nicht geradsichtigen Endoskopen, die zur Umlenkung des von einem Objekt ausgehenden Lichts ein Bauernfeind-Prisma oder eine andere Anordnung einer geraden Anzahl komplanarer reflektierender Flächen aufweisen. In many rigid endoscopes, relay lens systems consisting of several rod lenses arranged one behind the other are used. Each element of the relay lens system, in particular each rod lens, causes a complete reversal of the image, i.e. a page reversal in both vertical and horizontal direction, which means a rotation by 180 degrees around the optical axis of the relay lens system. In straight-sighted endoscopes or endoscopes with a viewing direction parallel to the longitudinal axis of the shaft, an upright and laterally correct image is visible to the user in the eyepiece due to a suitable (especially uneven) number of elements of the relay lens system or rod lenses. This also applies to endoscopes which are not straight-sighted and which have a Bauernfeind prism or another arrangement of an even number of coplanar reflecting surfaces to deflect the light emanating from an object.
Endoskope mit einstellbarer Blickrichtung weisen am distalen Ende beispielsweise nur eine reflektierende Fläche auf, die zur Einstellung der Blickrichtung schwenkbar ist (vgl. beispielsweise
Alternativ sind beispielsweise zwei reflektierende Flächen am distalen Ende des Endoskops vorgesehen, von denen eine zur Einstellung der Blickrichtung schwenkbar ist (vgl. beispielsweise
Zur Bildaufrichtung bzw. zur Rückrotation des Bilds ist ein Prisma nach Dove/Amici oder einem Prisma nach Abbe/König verwendbar. Beide Prismen weisen spezifische Nachteile auf.A prism according to Dove / Amici or a prism according to Abbe / König can be used for erecting the image or for reverse rotation of the image. Both prisms have specific disadvantages.
Die
Die
Aus der
Die
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Endoskop mit einer Bildaufrichtungseinrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Aufrichten eines Bilds in einem Endoskop zu schaffen.It is an object of the present invention to provide an improved endoscope with an image erecting device and an improved method for erecting an image in an endoscope.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved by the subjects of the independent claims.
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further developments are given in the dependent claims.
Ein Endoskop umfasst eine Bildübertragungseinrichtung in einem Schaft zur Übertragung eines Bild vom distalen Ende zum proximalen Ende des Endoskops und eine Bildaufrichtungseinrichtung zum Aufrichten eines mittels des Endoskops erfassten Bilds, wobei die Bildaufrichtungseinrichtung eine erste winkelabhängig reflektierende Fläche und eine zweite winkelabhängig reflektierende Fläche aufweist, und wobei die Bildaufrichtungseinrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, dass Licht zur Bildaufrichtung nacheinander an der ersten reflektierenden Fläche reflektiert wird, durch die erste reflektierende Fläche und durch die zweite, reflektierende Fläche hindurchtritt und an der zweiten reflektierenden Fläche reflektiert wird.An endoscope comprises an image transmission device in a shaft for transmitting an image from the distal end to the proximal end of the endoscope and an image erecting device for erecting an image captured by means of the endoscope, the image erecting device having a first angle-dependent reflecting surface and a second angle-dependent reflecting surface, and wherein the image erecting device so is arranged and designed so that light for image erection is successively reflected on the first reflective surface, passes through the first reflective surface and through the second, reflective surface and is reflected on the second reflective surface.
Das Endoskop kann für medizinische oder für nicht-medizinische, insbesondere technische, Anwendungen ausgebildet sein. Das Endoskop weist insbesondere am distalen Ende des Schafts eine reflektierende Fläche zum Einkoppeln von von einem Objekt ausgehendem Licht in die Bildübertragungseinrichtung auf. Die Orientierung der reflektierenden Fläche definiert die Blickrichtung des Endoskops. Insbesondere ist die reflektierende Fläche zur Einstellung der Blickrichtung des Endoskops schwenkbar.The endoscope can be designed for medical or for non-medical, in particular technical, applications. The endoscope has, in particular at the distal end of the shaft, a reflective surface for coupling light emanating from an object into the image transmission device. The orientation of the reflective surface defines the viewing direction of the endoscope. In particular, the reflective surface can be pivoted to adjust the viewing direction of the endoscope.
Die Bildübertragungseinrichtung umfasst insbesondere eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Stablinsen oder ein anderes Relaislinsensystem. Alternativ oder zusätzlich kann die Bildübertragungseinrichtung - insbesondere wenn oder soweit der Schaft des Endoskops flexibel ist - ein geordnetes Bündel von Lichtleitfasern aufweisen. Die Bildübertragung überträgt das Bild in Form von Licht, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht.The image transmission device comprises in particular a plurality of rod lenses arranged one behind the other or another relay lens system. As an alternative or in addition, the image transmission device can have an ordered bundle of optical fibers, in particular if or to the extent that the shaft of the endoscope is flexible. The image transmission transmits the image in the form of light emanating from an object to be observed.
Die Bildaufrichtungseinrichtung kann distal oder proximal der Bildübertragungseinrichtung oder zwischen zwei Teilen der Bildübertragungseinrichtung (insbesondere zwischen zwei Stablinsen) angeordnet sein. Das durch die Bildaufrichtungseinrichtung bewirkte Aufrichten des mittels des Endoskops erfassten Bilds besteht in einer Seitenumkehr in einer Richtung, die insbesondere in einer Ebene liegt, die die Flächennormale der reflektierenden Fläche (im Falle von deren Krümmung: in deren Mitte) und die optische Achse der Bildübertragungseinrichtung enthält.The image erecting device can be arranged distal or proximal to the image transmission device or between two parts of the image transmission device (in particular between two rod lenses). The erection of the image captured by means of the endoscope, which is effected by the image erecting device, consists of a side reversal in a direction which lies in particular in a plane which is the surface normal of the reflecting surface (in the case of its curvature: in its center) and the optical axis of the image transmission device contains.
Beide winkelabhängig reflektierende Flächen der Bildaufrichtungseinrichtung sind insbesondere jeweils eben. Beide winkelabhängig reflektierende Flächen sind insbesondere dachförmig angeordnet.Both angle-dependent reflective surfaces of the image erecting device are in particular each flat. Both angle-dependent reflective surfaces are in particular arranged in the shape of a roof.
Die Ausgestaltung der Bildaufrichtungseinrichtung mit zwei winkelabhängig reflektierenden Flächen und insbesondere die Anordnung und Ausgestaltung der Bildaufrichtungseinrichtung derart, dass das von dem zu beobachtenden Objekt ausgehende Licht nacheinander an der ersten reflektierenden Fläche reflektiert wird, durch die erste reflektierende Fläche und durch die zweite reflektierende Fläche hindurchtritt und an der zweiten reflektierenden Fläche reflektiert wird, kann eine besonders kompakte Ausgestaltung der Bildaufrichtungseinrichtung ermöglichen. Wie insbesondere aus den nachfolgend dargestellten weiteren Eigenschaften und Merkmalen der Bildaufrichtungseinrichtung und aus der Beschreibung der Ausführungsformen hervorgeht, kann die Bildaufrichtungseinrichtung einen Querschnitt (in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Bildübertragungseinrichtung) aufweisen, der nur wenig größer ist als der Strahlquerschnitt. Die kompakte Ausgestaltung der Bildaufrichtungseinrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn die Bildaufrichtungseinrichtung zur Rückrotation eines Bilds, das um einen von der eingestellten Blickrichtung abhängigen Winkel rotiert ist, ihrerseits rotierbar ist. Ferner kann die kompakte Ausgestaltung eine Anordnung der Bildaufrichtungseinrichtung am distalen Ende oder an einem anderen Ort im Schaft des Endoskops ermöglichen.The configuration of the image erecting device with two angle-dependent reflective surfaces and in particular the arrangement and configuration of the image erecting device such that the light emanating from the object to be observed is reflected successively on the first reflective surface, passes through the first reflective surface and through the second reflective surface and is reflected on the second reflective surface, can enable a particularly compact design of the image erecting device. As can be seen in particular from the further properties and features of the image erecting device presented below and from the description of the embodiments, the image erecting device can have a cross section (in a plane perpendicular to the optical axis of the image transmission device) that is only slightly larger than the beam cross section. The compact design of the image erecting device is particularly advantageous if the image erecting device is itself rotatable for reverse rotation of an image that is rotated through an angle that is dependent on the viewing direction set. Furthermore, the compact design can enable the image erecting device to be arranged at the distal end or at another location in the shaft of the endoscope.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist die Bildaufrichtungseinrichtung insbesondere so angeordnet und ausgebildet, dass Licht zur Bildaufrichtung nacheinander an der ersten reflektierenden Fläche reflektiert wird, an einer dritten reflektierenden Fläche reflektiert wird, durch die erste reflektierende Fläche hindurchtritt, an einer vierten reflektierenden Fläche reflektiert wird, durch die zweite reflektierende Fläche hindurchtritt, an einer fünften reflektierenden Fläche reflektiert wird und an der zweiten reflektierenden Fläche reflektiert wird.In the case of an endoscope, as described here, the image erecting device is in particular arranged and designed such that light for erecting the image is successively reflected on the first reflective surface, is reflected on a third reflective surface, passes through the first reflective surface, on a fourth reflective surface is reflected, passes through the second reflective surface, is reflected on a fifth reflective surface and is reflected on the second reflective surface.
Die dritte reflektierende Fläche, die vierte reflektierende Fläche und die fünfte reflektierende Fläche sind jeweils insbesondere winkelunabhängig reflektierend, und dazu jeweils insbesondere verspiegelt. Die dritte reflektierende Fläche, die vierte reflektierende Fläche und die fünfte reflektierende Fläche sind jeweils insbesondere eben.The third reflective surface, the fourth reflective surface and the fifth reflective surface are in each case reflective, in particular, independently of the angle, and for this purpose in each case in particular mirrored. The third reflective surface, the fourth reflective surface and the fifth reflective surface are each in particular flat.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, sind die dritte reflektierende Fläche, die vierte reflektierende Fläche und die fünfte reflektierende Fläche insbesondere parallel zueinander angeordnet.In an endoscope, as described here, the third reflective surface, the fourth reflective surface and the fifth reflective surface are in particular arranged parallel to one another.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, sind die dritte reflektierende Fläche, die vierte reflektierende Fläche und die fünfte reflektierende Fläche insbesondere parallel zur optischen Achse der Bildübertragungseinrichtung angeordnet.In an endoscope, as described here, the third reflective surface, the fourth reflective surface and the fifth reflective surface are arranged in particular parallel to the optical axis of the image transmission device.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, sind alle reflektierenden Flächen der Bildaufrichtungseinrichtung, die an der Bildaufrichtung beteiligt sind, insbesondere eben und komplanar.In the case of an endoscope as described here, all reflective surfaces of the image erecting device that are involved in the image erection are in particular planar and coplanar.
An der Bildaufrichtung beteiligt sind alle reflektierende Flächen, an denen Licht zur Bildaufrichtung reflektiert werden muss, an denen also nicht nur Licht in einem Randbereich des Strahlenbündels und/oder aufgrund von Fertigungstoleranzen oder eines Justagefehlers reflektiert wird. An der Bildaufrichtung beteiligt sind die erste, winkelabhängig reflektierende Fläche, die zweite, winkelabhängig reflektierende Fläche sowie die dritte, vierte und fünfte (jeweils insbesondere winkelunabhängig) reflektierenden Flächen.All reflective surfaces on which light has to be reflected to erect the image, i.e. on which light is not only reflected in an edge region of the beam and / or due to manufacturing tolerances or an adjustment error, are involved in the image erection. The first, angle-dependent reflecting surface, the second, angle-dependent reflecting surface and the third, fourth and fifth ( each in particular angle-independent) reflecting surfaces.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, weist die Bildaufrichtungseinrichtung im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders auf, wobei der Quader in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Bildübertragungseinrichtung einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.In an endoscope as described here, the image erecting device essentially has the shape of a cuboid, the cuboid having an essentially square cross section in a plane perpendicular to the optical axis of the image transmission device.
Die Gestalt der Bildaufrichtungseinrichtung kann insbesondere an Kanten von der Gestalt eines idealen Quaders abweichen, indem die Kanten zum Schutz vor einer Beschädigung mit Fasen versehen sind. Ferner weicht die Gestalt der Bildaufrichtungseinrichtung von der Gestalt eines idealen Quaders insbesondere dadurch ab, dass die Bildaufrichtungseinrichtung aus mehreren Prismen zusammengesetzt sein kann, zwischen denen schmale Spalte und/oder Stufen an den Außenflächen vorgesehen sein können. Ferner weicht die Gestalt der Bildaufrichtungseinrichtung von der Gestalt eines idealen Quaders dahin gehend ab, dass zumindest entweder die Lichteintrittsfläche oder die Lichtaustrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung gekrümmt und/oder durch eine Stablinse oder eine andere Einrichtunge mit nicht-quadratischem Querschnitt verändert oder ergänzt ist.The shape of the image erecting device can deviate from the shape of an ideal cuboid, in particular at the edges, in that the edges are provided with bevels to protect against damage. Furthermore, the shape of the image erecting device differs from the shape of an ideal cuboid, in particular in that the image erecting device can be composed of several prisms, between which narrow gaps and / or steps can be provided on the outer surfaces. Furthermore, the shape of the image erecting device differs from the shape of an ideal cuboid in that at least either the light entry surface or the light exit surface of the image erecting device is curved and / or modified or supplemented by a rod lens or other device with a non-square cross-section.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, sind insbesondere an zwei einander gegenüberliegenden der sechs ebenen Oberflächenabschnitte des Quaders die Lichteintrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung und die Lichtaustrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung angeordnet und an zwei weiteren einander gegenüberliegenden der sechs ebenen Oberflächenabschnitte des Quaders einerseits die vierte reflektierende Fläche und andererseits die dritte und die fünfte reflektierende Fläche angeordnet.In the case of an endoscope, as described here, the light entry surface of the image erecting device and the light exit surface of the image erecting device are arranged in particular on two of the six flat surface sections of the cuboid opposite one another, and the fourth reflective surface and on two other opposite of the six flat surface sections of the cuboid on the one hand on the other hand, the third and the fifth reflective surface are arranged.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst die Bildaufrichtungseinrichtung insbesondere ein erstes Prisma, ein zweites Prisma und ein drittes Prisma, wobei das erste Prisma eine Lichteintrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung, die erste reflektierende Fläche und die dritte reflektierende Fläche umfasst, wobei das zweite Prisma die vierte reflektierende Fläche, eine Lichteintrittsfläche gegenüber und parallel zu der ersten reflektierenden Fläche und eine Lichtaustrittsfläche gegenüber und parallel zu der zweiten reflektierende Fläche umfasst, und wobei das dritte Prisma eine Lichtaustrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung, die zweite reflektierende Fläche und die fünfte reflektierende Fläche umfasst.In an endoscope as described here, the image erecting device comprises in particular a first prism, a second prism and a third prism, the first prism comprising a light entry surface of the image erecting device, the first reflective surface and the third reflective surface, the second prism the fourth reflective surface comprises a light inlet surface opposite and parallel to the first reflective surface and a light outlet surface opposite and parallel to the second reflective surface, and wherein the third prism comprises a light outlet surface of the image erecting device, the second reflective surface and the fifth reflective surface.
Insbesondere sind das erste Prisma und das dritte Prisma gleich und symmetrisch zueinander angeordnet. Dabei sind die Lichteintrittsflächen der Bildaufrichtungseinrichtung am ersten Prisma und die Lichtaustrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung am dritten Prisma gleich groß und insbesondere eben und parallel zueinander. Die dritte reflektierende Fläche am ersten Prisma und die fünfte reflektierende Fläche am dritten Prisma sind insbesondere gleich groß, parallel zueinander und liegen in einer gemeinsamen Ebene. Am ersten Prisma ist die Lichteintrittsfläche insbesondere senkrecht zur dritten reflektierenden Fläche. Am dritten Prisma ist die Lichtaustrittsfläche insbesondere senkrecht zur fünften reflektierenden Fläche. Die erste reflektierende Fläche, die zweite reflektierende Fläche, die Lichteintrittsfläche des zweiten Prismas und die Lichtaustrittsfläche des zweiten Prismas sind insbesondere gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß.In particular, the first prism and the third prism are arranged identically and symmetrically to one another. The light entry surfaces of the image erecting device on the first prism and the light exit surface of the image erecting device on the third prism are of the same size and in particular are flat and parallel to one another. The third reflective surface on the first prism and the fifth reflective surface on the third prism are in particular the same size, parallel to one another and lie in a common plane. On the first prism, the light entry surface is in particular perpendicular to the third reflective surface. On the third prism, the light exit surface is in particular perpendicular to the fifth reflective surface. The first reflective surface, the second reflective surface, the light entry surface of the second prism and the light exit surface of the second prism are in particular the same size or essentially the same size.
Insbesondere sind ein Randbereich der ersten reflektierenden Fläche am ersten Prisma mit einem Randbereich der Lichteintrittsfläche des zweiten Prismas und ein Randbereich der zweiten reflektierenden Fläche am dritten Prisma mit einem Randbereich der Lichtaustrittsfläche des zweiten Prismas verklebt. Dabei definieren je ein (insbesondere blendenförmiger) Abstandshalter vorbestimmte kleine Abstände zwischen der ersten reflektierenden Fläche am ersten Prisma und der Lichteintrittsfläche des zweiten Prismas bzw. zwischen der zweiten reflektierenden Fläche am dritten Prisma und der Lichtaustrittsfläche des zweiten Prismas.In particular, an edge region of the first reflective surface on the first prism is glued to an edge region of the light entry surface of the second prism and an edge region of the second reflective surface on the third prism is glued to an edge region of the light exit surface of the second prism. In this case, one (in particular diaphragm-shaped) spacer defines predetermined small distances between the first reflective surface on the first prism and the light inlet surface of the second prism or between the second reflective surface on the third prism and the light outlet surface of the second prism.
Der beschriebene Aufbau der Bildaufrichtungseinrichtung aus drei Prismen, die insbesondere in Randbereichen einander gegenüberliegender Oberflächenabschnitte miteinander verklebt sind, ermöglicht eine besonders robuste und dauerhafte Justierung der drei Prismen und damit auch aller reflektierender Flächen zueinander.The described structure of the image erecting device from three prisms, which are glued to one another in particular in the edge areas of opposing surface sections, enables a particularly robust and permanent adjustment of the three prisms and thus also of all reflective surfaces to one another.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, sind insbesondere die erste reflektierende Fläche und die zweite reflektierende Fläche der Bildaufrichtungseinrichtung jeweils in einem Winkel von 30 Grad zur optischen Achse der Bildübertragungseinrichtung angeordnet.In the case of an endoscope as described here, in particular the first reflective surface and the second reflective surface of the image erecting device are each arranged at an angle of 30 degrees to the optical axis of the image transmission device.
Bei der Reflexion an der ersten reflektierenden Fläche beträgt der Winkel zwischen dem Licht und der Flächennormale ca. 60 Grad. Nach der Reflexion an der ersten reflektierenden Fläche trifft das Licht in einem Winkel von ca. 30 Grad zur Flächennormalen auf die dritte reflektierende Fläche, wird dort reflektiert, tritt parallel zur Flächennormalen durch die erste reflektierende Fläche hindurch, trifft in einem Winkel von ca. 30 Grad zur Flächennormalen auf die vierte reflektierende Fläche, wird dort reflektiert, tritt parallel zur Flächennormalen durch die zweite reflektierende Fläche hindurch, trifft in einem Winkel von ca. 30 Grad zur Flächennormalen auf die fünfte reflektierende Fläche und wird an dieser reflektiert. Schließlich trifft das Licht in einem Winkel von ca. 60 Grad zur Flächennormalen auf die zweite reflektierende Fläche und wird an dieser reflektiert.When it is reflected on the first reflective surface, the angle between the light and the surface normal is approximately 60 degrees. After reflection on the first reflective surface, the light hits the third reflective surface at an angle of approx. 30 degrees to the surface normal, is reflected there, passes through the first reflective surface parallel to the surface normal, and hits at an angle of approx. 30 Degrees to the surface normal on the fourth reflective surface, is reflected there, passes through the second reflective surface parallel to the surface normal, hits the fifth reflective surface at an angle of approx. 30 degrees to the surface normal and is reflected on it. Eventually the light hits at an angle of approx. 60 degrees to the surface normal on the second reflective surface and is reflected on this.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine weitere reflektierende Fläche am distalen Ende des Endoskops zum Einkoppeln von Licht, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht, in die Bildübertragungseinrichtung, wobei die weitere reflektierende Fläche zum Einstellen der Blickrichtung um eine Schwenkachse schwenkbar ist, und eine Einrichtung zum Koppeln der Bildaufrichtungseinrichtung mit der weiteren reflektierenden Fläche derart, dass ein Schwenken der weiteren reflektierenden Fläche um die Schwenkachse mit einer Rotation der Bildaufrichtungseinrichtung um eine Rotationsachse parallel zur optischen Achse der Bildübertragungseinrichtung einhergeht.An endoscope, as described here, also includes, in particular, a further reflective surface at the distal end of the endoscope for coupling light emanating from an object to be observed into the image transmission device, the further reflective surface for adjusting the viewing direction about a pivot axis is pivotable, and a device for coupling the image erecting device to the further reflective surface such that a pivoting of the further reflective surface about the pivot axis is accompanied by a rotation of the image erecting device about a rotation axis parallel to the optical axis of the image transmission device.
Die Orientierung der schwenkbaren weiteren reflektierenden Fläche definiert die Blickrichtung des Endoskops, wobei ein Schwenken der reflektierenden Fläche um einen bestimmten Winkel ein Schwenken der Blickrichtung um den gleichen Winkel, um den doppelten Winkel oder um einen anderen Winkel bewirken kann. Die Schwenkachse der weiteren reflektierenden Fläche ist insbesondere orthogonal zur Längsachse des Schafts des Endoskops. Die Einrichtung zum Koppeln der Bildaufrichtungseinrichtung mit der weiteren reflektierenden Fläche ist insbesondere eine mechanische Einrichtung. Alternativ kann die Einrichtung eine elektronische oder eine andere digitale oder analoge Logik und einen oder mehrere Elektromotoren, Ultraschallmotoren oder andere lineare oder rotatorische Antriebseinrichtungen aufweisen. Die Einrichtung zum Koppeln umfasst insbesondere ein Kurvengetriebe zur Umsetzung einer Rotationsbewegung der Bildaufrichtungseinrichtung in eine Translationsbewegung einer Schub- oder Zugstange oder einer anderen Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Translationsbewegung zur schwenkbaren weiteren reflektierenden Fläche am distalen Ende des Endoskops. Das distale Ende der Übertragungseinrichtung ist beispielsweise als Pleuel ausgebildet oder über einen Pleuel mit der schwenkbaren weiteren reflektierenden Fläche gekoppelt.The orientation of the pivotable further reflective surface defines the viewing direction of the endoscope, wherein pivoting the reflective surface by a certain angle can cause the viewing direction to pivot by the same angle, by twice the angle or by a different angle. The pivot axis of the further reflective surface is in particular orthogonal to the longitudinal axis of the shaft of the endoscope. The device for coupling the image erecting device to the further reflective surface is in particular a mechanical device. Alternatively, the device can have an electronic or another digital or analog logic and one or more electric motors, ultrasonic motors or other linear or rotary drive devices. The device for coupling comprises in particular a cam gear for converting a rotational movement of the image erecting device into a translational movement of a push or pull rod or another transmission device for transmitting the translational movement to the pivotable further reflective surface at the distal end of the endoscope. The distal end of the transmission device is designed, for example, as a connecting rod or is coupled to the pivotable further reflective surface via a connecting rod.
Bei einem Verfahren zum Aufrichten eines Bilds in einem Endoskop wird von einem zu beobachtenden Objekt ausgehendes Licht an einer ersten winkelabhängig reflektierenden Fläche reflektiert, das Licht durch die erste winkelabhängig reflektierende Fläche transmittiert, das Licht durch eine zweite winkelabhängig reflektierende Fläche transmittiert und das Licht an der zweiten winkelabhängig reflektierenden Fläche reflektiert.In a method for erecting an image in an endoscope, light emanating from an object to be observed is reflected on a first angle-dependent reflecting surface, the light is transmitted through the first angle-dependent reflecting surface, the light is transmitted through a second angle-dependent reflecting surface and the light is transmitted to the second angle-dependent reflecting surface reflected.
Das Verfahren ist insbesondere mittels eines Endoskops ausführbar, wie es hier beschrieben ist. Das Endoskop kann für medizinische oder nicht-medizinische oder technische Anwendungen vorgesehen und ausgebildet sein. Die Schritte werden insbesondere in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt.The method can in particular be carried out by means of an endoscope, as is described here. The endoscope can be provided and designed for medical or non-medical or technical applications. In particular, the steps are carried out in the order given.
Vor und/oder nach den beschriebenen Schritten kann das von dem zu beobachtenden Objekt ausgehende Licht von einem distalen Ende zu einem proximalen Ende des Endoskop übertragen werden, insbesondere mittels eines Relaislinsensystems und/oder eines geordneten Bündels von Lichtleitfasern.Before and / or after the steps described, the light emanating from the object to be observed can be transmitted from a distal end to a proximal end of the endoscope, in particular by means of a relay lens system and / or an ordered bundle of optical fibers.
Das von dem zu beobachtenden Objekt ausgehende Licht wird insbesondere nach dem Reflektieren an der ersten reflektierenden Fläche und vor dem Transmittieren durch die erste reflektierende Fläche an einer dritten reflektierenden Fläche reflektiert, nach dem Transmittieren durch die erste reflektierende Fläche und vor dem Transmittieren durch die zweite reflektierende Fläche an einer vierten reflektierenden Fläche reflektiert und nach dem Transmittieren durch die zweite reflektierende Fläche und vor dem Reflektieren an der zweiten reflektierenden Fläche an einer fünften reflektierenden Fläche reflektiert. Die dritte reflektierende Fläche, die vierte reflektierende Fläche und die fünfte reflektierende Fläche sind jeweils insbesondere winkelunabhängig reflektierend.The light emanating from the object to be observed is reflected in particular after being reflected on the first reflecting surface and before being transmitted by the first reflecting surface on a third reflecting surface, after being transmitted by the first reflecting surface and before being transmitted by the second reflecting surface Surface is reflected on a fourth reflective surface and, after being transmitted by the second reflective surface and before being reflected on the second reflective surface, is reflected on a fifth reflective surface. The third reflective surface, the fourth reflective surface and the fifth reflective surface are each reflective, in particular, independently of the angle.
Bei einem Verfahren, wie es hier beschrieben ist, wird von dem zu beobachtenden Objekt ausgehendes Licht vor allen bislang beschriebenen Schritten insbesondere mittels einer weiteren reflektierenden Fläche am distalen Ende eines Schafts des Endoskops reflektiert, wobei die Orientierung der weiteren reflektierenden Fläche die Blickrichtung des Endoskops definiert.In a method as described here, light emanating from the object to be observed is reflected in particular by means of a further reflective surface on the distal end of a shaft of the endoscope before all the steps described so far, the orientation of the further reflective surface defining the direction of view of the endoscope .
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Endoskops mit einer Bildaufrichtungseinrichtung; -
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops mit einer Bildaufrichtungseinrichtung; -
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops mit einer Bildaufrichtungseinrichtung; -
4 eine schematische Darstellung einer Bildaufrichtungseinrichtung; -
5 eine weitere schematische axonometrische Darstellung der Bildaufrichtungseinrichtung aus4 ; -
6 eine schematische Darstellung von Teilen eines Endoskops; -
7 eine schematische Schnittdarstellung einer Bildaufrichtungseinrichtung und eines Magnetträgers; -
8 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aufrichten eines Bilds in einem Endoskop.
-
1 a schematic representation of an endoscope with an image erecting device; -
2 a schematic representation of a further endoscope with an image erecting device; -
3rd a schematic representation of a further endoscope with an image erecting device; -
4th a schematic representation of an image erecting device; -
5 a further schematic axonometric representation of the image erecting device4th ; -
6th a schematic representation of parts of an endoscope; -
7th a schematic sectional view of an image erecting device and a magnetic carrier; -
8th a schematic flow diagram of a method for erecting an image in an endoscope.
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Das Endoskop
Im Schaft
Am proximalen Ende
Das Endoskop
Das in
Das Endoskop
Das Endoskop
Die Flächennormale der schwenkbaren reflektierenden Fläche
Ein Schwenken der schwenkbaren reflektierenden Fläche
Das erste Prisma
Am ersten Prisma
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der Lichteintrittsfläche
Die Bildaufrichtungseinrichtung
Bei der Bildaufrichtungseinrichtung
Die Zeichenebene der
Ähnlich wie bei den oben anhand der
Das Endoskop
Die Bildaufrichtungseinrichtung
Der näherungsweise ringförmige Magnetträger
Der in der Ansicht der
Der Schieber
Aufgrund der rampenförmigen Ausgestaltung der Gleitfläche
Bei einem ersten Schritt
Bei einem zweiten Schritt
Bei einem dritten Schritt
Der dritte Schritt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Endoskopendoscope
- 1111
-
distales Ende des Schafts 20distal end of
shaft 20 - 1212th
-
proximales Ende des Schafts 20proximal end of
shaft 20 - 1414th
-
Blickrichtung des Endoskops 10Direction of view of the
endoscope 10 - 1515th
-
Einstellbarkeit der Blickrichtung 12 des Endoskops 10Adjustability of the
viewing direction 12 of theendoscope 10 - 1616
-
Okular des Endoskops 10
Endoscope eyepiece 10 - 1717th
-
Kupplung für Lichtleitkabel am Endoskop 10Coupling for fiber optic cable on the
endoscope 10 - 2020th
-
Schaft des Endoskops 10
Endoscope shaft 10 - 3030th
-
Schwenkprisma am distalen Ende 11 des Endoskops 10Swivel prism at the
distal end 11 of theendoscope 10 - 3131
-
Lichteintrittsfläche des Schwenkprismas 30Light entry surface of the
swivel prism 30 - 3232
-
schwenkbare reflektierende Fläche am distalen Ende 11 des Endoskops 10pivotable reflective surface on the
distal end 11 of theendoscope 10 - 3333
-
Lichtaustrittsfläche des Schwenkprismas 30Light exit surface of the
swivel prism 30 - 3838
-
Schwenkachse des Schwenkprismas 30The pivot axis of the
pivot prism 30 - 3939
-
feststehende reflektierende Fläche am distalen Ende 11 des Endoskops 10fixed reflective surface on the
distal end 11 of theendoscope 10 - 4040
-
Bildübertragungseinrichtung im Schaft 20Image transmission device in
shaft 20 - 4848
-
optische Achse der Bildübertragungseinrichtung 40optical axis of the
image transmission device 40 - 5050
- BildaufrichtungseinrichtungImage erecting device
- 5151
-
erstes Prisma der Bildaufrichtungseinrichtung 50first prism of the
image erecting device 50 - 5252
-
zweites Prisma der Bildaufrichtungseinrichtung 50second prism of the
image erecting device 50 - 5353
-
drittes Prisma der Bildaufrichtungseinrichtung 50third prism of the
image erecting device 50 - 5454
-
Lichteintrittsfläche des zweiten Prismas 52Light entry surface of the
second prism 52 - 5555
-
Lichtaustrittsfläche des zweiten Prismas 52Light exit surface of the
second prism 52 - 5757
- KreiszylinderCircular cylinder
- 5858
-
Rotationsachse der Bildaufrichtungseinrichtung 50Rotation axis of the
image erecting device 50 - 5959
- KreiszylinderCircular cylinder
- 6161
-
erste, winkelabhängig reflektierende Fläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50first, angle-dependently reflective surface of the
image erecting device 50 - 6262
-
zweite, winkelabhängig reflektierende Fläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50second, angle-dependently reflective surface of the
image erecting device 50 - 6363
-
dritte reflektierende Fläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50third reflective surface of the
image erecting device 50 - 6464
-
vierte reflektierende Fläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50fourth reflective surface of the
image erecting device 50 - 6565
-
fünfte reflektierende Fläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50fifth reflective surface of the
image erecting device 50 - 6767
-
Lichteintrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50Light entry surface of the
image erecting device 50 - 6969
-
Lichtaustrittsfläche der Bildaufrichtungseinrichtung 50Light exit surface of the
image erecting device 50 - 8080
- MagnetträgerMagnet carrier
- 8282
-
Magnete am Magnetträger 80Magnets on
magnet carrier 80 - 8484
-
Gleitfläche am Magnetträger 80Sliding surface on the
magnet carrier 80 - 8585
-
Fassungsbereich für Bildaufrichtungseinrichtung 50 am Magnetträger 80Socket area for
image erecting device 50 onmagnet carrier 80 - 8686
-
Schlitz für Übertragungsstange 96Slot for
transmission rod 96 - 9292
- SchieberSlider
- 9494
-
Taststift am Schieber 92Stylus on the
slide 92 - 9696
- Übertragungsstange zur Übertragung einer TranslationsbewegungTransmission rod for transmitting a translational movement
- 101101
- erster Schritt (Umlenken von Licht von einem Objekt)first step (redirecting light from an object)
- 102102
- zweiter Schritt (Übertragen des Lichts)second step (transmitting the light)
- 103103
- dritter Schritt (Reflektieren des Lichts an einer ersten reflektierenden Fläche)third step (reflecting the light on a first reflective surface)
- 104104
- vierter Schritt (Reflektieren des Lichts an einer dritten reflektierenden Fläche)fourth step (reflecting the light on a third reflective surface)
- 105105
- fünfter Schritt (Transmittieren des Lichts durch die erste reflektierende Fläche)fifth step (transmitting the light through the first reflective surface)
- 106106
- sechster Schritt (Reflektieren des Lichts an einer vierten reflektierenden Fläche)sixth step (reflecting the light on a fourth reflective surface)
- 107107
- siebter Schritt (Transmittieren des Lichts durch eine zweite reflektierende Fläche)seventh step (transmitting the light through a second reflective surface)
- 108108
- achter Schritt (Reflektieren des Lichts an einer fünften reflektierenden Fläche)eighth step (reflecting the light on a fifth reflective surface)
- 109109
- neunter Schritt (Reflektieren des Lichts an der zweiten reflektierenden Fläche)ninth step (reflecting the light on the second reflective surface)
Claims (10)
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-
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- 2013-08-09 DE DE102013108631.4A patent/DE102013108631B4/en active Active
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R020 | Patent grant now final |