DE102014010748A1

DE102014010748A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE102014010748A1
Application number: DE102014010748.5A
Authority: DE
Inventors: Harald Haigis; Axel Hofer; Herbert Bohusch; Matthias Kühn
Original assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Current assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2015-02-05
Also published as: US20150034802A1; US10175469B2; DE202013006867U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endoskop (1) mit einem ersten zumindest in einem distalen Endbereich (3) ausgebildeten Strahlengang (4), mit einem zweiten zumindest in dem Endbereich (3) ausgebildeten Strahlengang (5), welcher zur Aufnahme eines stereoskopischen Bildes zu dem ersten Strahlengang (4) versetzt angeordnet ist, und mit einem Bildaufnahmechip (6), welcher zur elektronischen Aufnahme von über den ersten Strahlengang (4) und den zweiten Strahlengang (5) eingefangenen Bildern eingerichtet ist. Für das erfindungsgemäße Endoskop (1) ist kennzeichnend, dass eine Strahlumlenkvorrichtung (7) mit wenigstens einem Umlenkelement (8, 9) entlang eines geradlinigen Verstellwegs (10) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschiebbar angeordnet ist, dass die Strahlumlenkvorrichtung (7) in der ersten Position ein mit dem ersten Strahlengang (4) eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip (6) leitet und in der zweiten Position ein mit dem zweiten Strahlengang (5) eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip (6) leitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem ersten zumindest in einem distalen Endbereich ausgebildeten Strahlengang, mit einem zweiten zumindest in dem Endbereich ausgebildeten Strahlengang, welcher zur Aufnahme eines stereoskopischen Bildes zu dem ersten Strahlengang versetzt angeordnet ist, und mit einem Bildaufnahmechip, welcher zur elektronischen Aufnahme von über den ersten Strahlengang und den zweiten Strahlengang eingefangenen Bildern eingerichtet ist.
Derartige Endoskope sind bekannt und werden insbesondere im medizinischen Bereich, aber auch im nicht-medizinischen Bereich, verwendet, um Bilder von einem zu untersuchenden Hohlraum bereitzustellen, die einen dreidimensionalen Eindruck vermitteln.
Hierbei ist es bekannt, einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Schwenkspiegel vorzusehen, mit welchem eingefangenes Licht vom ersten Strahlengang und vom zweiten Strahlengang abwechselnd auf einen Bildaufnahmechip leitbar ist. Auf diese Weise soll es möglich sein, einen möglichst großen Bildaufnahmechip mit möglichst hoher Bildauflösung innerhalb des begrenzten Bauraums des Endoskops zu verwenden.
Es hat sich hierbei herausgestellt, dass die Verschwenkung eines miniaturisierten Spiegels im Endoskop technologisch aufwändig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Ausführungsform eines Endoskops zum stereoskopischen Sehen bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß bei einem Endoskop der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass eine Strahlumlenkvorrichtung mit wenigstens einem Umlenkelement entlang eines geradlinigen Verstellwegs zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschiebbar angeordnet ist, dass die Strahlumlenkvorrichtung in der ersten Position einen mit dem ersten Strahlengang eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip leitet und in der zweiten Position ein mit dem zweiten Strahlengang eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip leitet. Der Verstellweg hat somit wenigstens zwei Positionen, nämlich die erste Position und die zweite Position, und kann noch weitere Positionen, beispielsweise Zwischenpositionen, aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass Verschwenkbewegungen der Strahlumlenkvorrichtung zum Wechsel zwischen den Positionen vermeidbar sind. Die Erfindung benutzt die Erkenntnis, dass lineare Verstellbewegungen gerade in den beengten Platzverhältnissen eines Endoskops gut beherrschbar sind. Durch die geradlinige oder lineare Verstellbewegung des wenigstens einen Umlenkelements der Strahlumlenkvorrichtung kann somit ein mit dem ersten Strahlengang eingefangenes Bild und ein mit dem zweiten Strahlengang eingefangenes Bild beispielsweise als ein rechtes Bild und ein linkes Bild abwechselnd dem Bildaufnahmechip zugeführt werden. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass lineare oder geradlinige Verstellbewegungen mit miniaturisierten Bauelementen leichter erzeugbar sind als Schwenkbewegungen. Die Erfindung bietet somit den Vorteil, dass ein Umsetzen einer geradlinigen Antriebsbewegung in eine Schwenkbewegung nicht erforderlich ist, sondern dass ein direkter Antrieb der Strahlumlenkvorrichtung ermöglicht ist. Hieraus ergibt sich eine geringere Trägheit des Systems, wodurch höhere Bildwiederholfrequenzen, also kürzere Taktzeiten des Wechsels zwischen der ersten Position und der zweiten Position, erreichbar sind.
Diese mit der Erfindung erreichbaren schnellen Bildwechselfrequenzen ermöglichen es, stereoskopische Bilder in hoher Bildauflösung zu erhalten. Beispielsweise wird hierdurch eine HD-Auflösung erreichbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Umlenkelement als verspiegelte Fläche ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass besonders leichte Strahlumlenkvorrichtungen bereitstellbar sind.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Umlenkelement an einem Prismenkörper ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass mechanisch robuste Strahlumlenkvorrichtungen bereitstellbar sind. Hierbei kann Totalreflexion nutzbar sein, oder es kann an dem Prismenkörper eine verspiegelte Fläche ausgebildet sein.
Besonders günstig ist es, wenn alle Umlenkelemente der Strahlumlenkvorrichtung als verspiegelte Flächen und/oder jeweils an einem Prismenkörper ausgebildet sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Lichtfalle ausgebildet ist, wobei der zweite Strahlengang in der ersten Position auf die wenigstens eine Lichtfalle geführt ist und/oder der erste Strahlengang in der zweiten Position auf die wenigstens eine Lichtfalle geführt ist. Somit ist vermeidbar, dass Licht von einem Strahlengang auf den Bildaufnahmechip fällt, während ein Bild jeweils von dem anderen Strahlengang aufgenommen werden soll. Von Vorteil ist weiter, dass ein störender Einfluss durch Streulicht auf den Bildaufnahmechip reduzierbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Strahlumlenkvorrichtung genau ein Umlenkelement aufweist, welches in der ersten Position im ersten Strahlengang und in der zweiten Position im zweiten Strahlengang angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Strahlumlenkvorrichtung mit möglichst geringem Eigengewicht schaffbar ist. Somit ist die erfindungsgemäße lineare Verstellbewegung mit geringem Aufwand und mit hoher Wiederholfrequenz ausführbar.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Strahlumlenkvorrichtung ein erstes, dem ersten Strahlengang zugeordnetes Umlenkelement und ein zweites, dem zweiten Strahlengang zugeordnetes Umlenkelement aufweist, wobei das erste Umlenkelement in der ersten Position im ersten Strahlengang und das zweite Umlenkelement in der zweiten Position im zweiten Strahlengang angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Umlenkung der Strahlengänge zum Bildwechsel mit getrennten Umlenkelementen ausführbar ist. Somit sind kurze Verstellwege selbst bei weit voneinander versetzten Strahlengängen erreichbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Umlenkelement und das zweite Umlenkelement an der Strahlumlenkvorrichtung miteinander verbunden oder gekoppelt sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein gleichzeitiges Umschalten des ersten Strahlengangs und des zweiten Strahlengangs erreichbar ist. Somit sind Totzeiten zwischen einer Bildaufnahme des ersten Strahlengangs und einer Bildaufnahme des zweiten Strahlengangs vermeidbar. Beispielsweise kann das erste Umlenkelement elektrisch und/oder mechanisch mit dem zweiten Umlenkelement gekoppelt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Umlenkelement und das zweite Umlenkelement einstückig miteinander verbunden sind.
Zur Erreichung eines gleichzeitigen Umschaltens des ersten Strahlengangs und des zweiten Strahlengangs kann vorgesehen sein, dass eine Synchronisationsvorrichtung ausgebildet ist, mit welcher das erste Umlenkelement und das zweite Umlenkelement synchron bewegbar sind. Beispielsweise kann die Synchronisationsvorrichtung eine mechanische und/oder elektrische Synchronisation der Verstellbewegungen der Umlenkelemente erzwingen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Antriebselement vorhanden ist, mit welchem die Strahlumlenkvorrichtung entlang des Verstellwegs verschiebbar ist. Das Antriebselement kann hierbei beispielsweise als ein Piezoelement ausgebildet und/oder elektrisch, magnetisch und/oder mechanisch angetrieben oder antreibbar sein. Von Vorteil ist dabei, dass die geradlinige Verstellbewegung auf einfache Weise elektrisch erzeugbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Schwingungsmoden der Piezoelemente oder sonstigen Antriebselemente zur Erzeugung einer wiederkehrenden geradlinigen Verstellbewegung des Umlenkelements oder der Umlenkelemente verwendbar sind. Besonders günstig ist es dabei, wenn jedes der Umlenkelemente ein Antriebselement, insbesondere ein Piezoelement, aufweist, mit welchem das jeweilige Umlenkelement entlang des Verstellwegs verschiebbar ist. Beispielsweise können die Antriebselemente über eine Synchronisationsvorrichtung, insbesondere die bereits erwähnte Synchronisationsvorrichtung, derart miteinander gekoppelt sein, dass die Umlenkelemente synchron bewegbar sind synchron und bewegt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bildaufnahmevorrichtung im distalen Endbereich angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Umwandlung des optischen Bildes in elektrische Signale in dem distalen Endbereich durchführbar ist. Eine Weiterleitung der optischen Signale entlang des Endoskops ist nicht erforderlich. Dies verringert den apparativen Aufwand und kann die Flexibilität des Endoskops erhöhen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Bildaufnahmechip in einer Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs hinter der Strahlumlenkvorrichtung angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein von den Strahlengängen benötigter Querschnitt des Endoskops, insbesondere ein durch einen Abstand der Strahlengänge voneinander definierter Querschnitt, für die Aufnahme des Bildaufnahmechips verwendbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Strahlengang und der zweite Strahlengang durch mindestens ein gemeinsames Objektiv definiert sind. Von Vorteil ist dabei, dass weniger Einzelteile zur Montage des Endoskops benötigt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste Strahlengang durch wenigstens ein erstes Objektiv definiert ist und der zweite Strahlengang durch wenigstens ein zweites Objektiv definiert ist. Von Vorteil ist dabei, dass einfachere Linsenformen für die Objektive verwendbar sind.
Beispielsweise können in einem Strahlengang mehrere Objektive vorhanden sein, wenn unterschiedliche Wellenlängen verarbeitet werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Bildaufnahmechip transversal zu einer, insbesondere der bereits erwähnten, Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs ausgerichtet ist. Hierbei meint transversal, dass die Verlaufsrichtung mit einer Oberfläche des Bildaufnahmechips einen von Null verschiedenen Winkel einschließt. Alternativ kann transversal dadurch charakterisiert werden, dass die Verlaufsrichtung nicht parallel zu dem Bildaufnahmechip ausgerichtet ist. Besonders günstig ist es, wenn der Bildaufnahmechip senkrecht zu der Verlaufsrichtung ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine geringe Baulänge entlang der Verlaufsrichtung erreichbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verstellweg transversal zu einer, insbesondere der bereits erwähnten, Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine geringe Bauabmessung des distalen Endbereichs in Verlaufsrichtung erreichbar ist. Von Vorteil ist weiter, dass ein von dem Bildaufnahmechip definierter Querschnitt als Raum für den Verstellweg nutzbar ist. Besonders günstig ist es, wenn der Verstellweg senkrecht zu der Verlaufsrichtung ausgerichtet ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Verstellweg parallel zu einer, insbesondere der bereits erwähnten, Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs ausgerichtet ist. Somit ist eine Beschränkung der minimal erforderlichen Querschnittsfläche des Endoskops durch die erfindungsgemäße Verstellbewegung vermeidbar, da die Verstellbewegung längs zur Verlaufsrichtung ausrichtbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Umlenkelement mit wenigstens einem Gegenumlenkelement zur Leitung des eingefangenen Bildes zum Bildaufnahmechip zusammenwirkt. Somit ist auf einfache Weise erreichbar, dass der Bildaufnahmechip in Verlaufsrichtung hinter der Umlenkvorrichtung angeordnet werden kann. Besonders günstig ist es, wenn das Gegenumlenkelement feststehend, also unbeweglich an dem Endoskop, angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein konstruktiver Aufwand zum Antrieb der Gegenumlenkelemente verzichtbar ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Strahlumlenkvorrichtung genau ein Umlenkelement hat und dass das Umlenkelement in der ersten Position und in der zweiten Position mit demselben Gegenumlenkelement zusammenwirkt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem ersten Umlenkelement ein erstes Gegenumlenkelement zugeordnet ist, mit welchem das eingefangene Bild in der ersten Position zur Bildaufnahmevorrichtung umleitbar ist. Besonders günstig ist dabei, wenn das Gegenumlenkelement feststehend ausgebildet ist. Somit ist durch das Zusammenwirken des Umlenkelements mit dem Gegenumlenkelement ein einfaches Mittel geschaffen, um den ersten Strahlengang auf den Bildaufnahmechip zu leiten und/oder abzuschalten.
Alternativ oder zusätzlich kann hierbei vorgesehen sein, dass dem zweiten Umlenkelement ein zweites Gegenumlenkelement zugeordnet ist, mit welches das eingefangene Bild in der zweiten Position zur Bildaufnahmevorrichtung leitbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass in analoger Weise der zweite Strahlengang für den Bildaufnahmechip zuschaltbar und abschaltbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Gegenumlenkelement im ersten Strahlengang und/oder das zweite Gegenelement im zweiten Strahlengang der Strahlumlenkvorrichtung nachgeschaltet ist/sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Gegenumlenkelement im ersten Strahlengang und/oder das zweite Gegenelement im zweiten Strahlengang der Strahlumlenkvorrichtung vorgeschaltet ist/sind. Von Vorteil ist dabei, dass zwei Alternativen bereitgestellt sind, mit denen eine zeitliche Abfolge des Auftreffens von Licht auf das jeweilige Umlenkelement und das zugehörige Gegenumlenkelement in den jeweiligen Strahlengängen vorgebbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Umlenkelement und das zweite Umlenkelement zwischen dem ersten Gegenumlenkelement und dem zweiten Gegenumlenkelement angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein Bauraum zwischen den Gegenumlenkelementen für die Unterbringung der Strahlumlenkvorrichtung nutzbar ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Gegenumlenkelement und das zweite Gegenumlenkelement zwischen dem ersten Umlenkelement und dem zweiten Umlenkelement angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die feststehenden Gegenumlenkelemente möglichst dicht beieinander anordenbar sind. Besonders günstig ist es, wenn in diesem Fall das erste Umlenkelement und das zweite Umlenkelement miteinander über eine Synchronisationsvorrichtung, insbesondere die bereits erwähnte Synchronisationsvorrichtung, gekoppelt sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen der Strahlumlenkvorrichtung und dem Bildaufnahmechip eine Sammellinse angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der erste Strahlengang und der zweite Strahlengang mit einfachen Mitteln auf den gemeinsamen nutzbaren Bildaufnahmechip leitbar sind.
Von Vorteil ist weiter, dass der Bildaufnahmechip von beiden Strahlengängen optimal ausnutzbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrere Schutzansprüche untereinander und/oder mit den Merkmalen einzelner oder mehrerer Ausführungsbeispiele.
Es zeigt:
1: eine stark vereinfachte dreidimensionale Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Endoskops,
2: eine Seitenansicht auf das Endoskop gemäß 1 mit in einer ersten Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
3: das erfindungsgemäße Endoskop gemäß 1 mit in zweiter Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
4: ein weiteres erfindungsgemäßes Endoskop in stark vereinfachter Prinzipdarstellung mit in zweiter Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
5: das Endoskop gemäß 4, wobei sich die Strahlumlenkvorrichtung in der ersten Position befindet,
6: eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Endoskops mit in erster Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
7: das Endoskop gemäß 6 mit in zweiter Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
8: eine stark vereinfachte Prizipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Endoskops mit gemeinsam benutztem Objektiv und in erster Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
9: das Endoskop gemäß 8 mit in zweiter Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung,
10: eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Endoskops mit in zweiter Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung und
11: das Endoskop gemäß 10 mit in erster Position befindlicher Strahlumlenkvorrichtung.
1 zeigt in einer stark vereinfachten Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Erfindung ein erfindungsgemäßes, im Ganzen mit 1 bezeichnetes Endoskop. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde die Endoskopwand 2 nur angedeutet.
In einem distalen Endbereich 3 sind ein erster Strahlengang 4 und ein zweiter Strahlengang 5 ausgebildet. Der erste Strahlengang 4 ist zu dem zweiten Strahlengang 5 derart versetzt angeordnet, dass die Aufnahme eines stereoskopischen Bildes möglich ist.
In dem distalen Endbereich 3 ist ferner ein Bildaufnahmechip 6 angeordnet, mit dem von den Strahlengängen 4, 5 eingefangene Bilder aufnehmbar sind.
Um diese Bilder der Strahlengänge 4, 5 abwechselnd auf den Bildaufnahmechip 6 zu werfen, ist im distalen Endbereich 3 eine Strahlumlenkvorrichtung 7 ausgebildet.
Die Strahlumlenkvorrichtung 7 hat ein erstes Umlenkelement 8 und ein zweites Umlenkelement 9 und ist entlang eines geradlinigen oder linearen Verstellwegs 10 verschiebbar angeordnet.
2 und 3 zeigen unterschiedliche Zustände des Endoskops 1 gemäß 1. Es ist ersichtlich, dass der Verstellweg 10 parallel zu der Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs 3 ausgerichtet ist.
2 zeigt die Strahlumlenkvorrichtung 7 an einem Ende des Verstellwegs 10 in einer ersten Position. In dieser Position leitet die Strahlumlenkvorrichtung ein mit dem ersten Strahlengang 4 eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip 6.
3 zeigt das Endoskop 1 in einem Zustand, in welchen die Strahlumlenkvorrichtung 7 an das andere Ende des Verstellwegs 10 verschoben ist und sich in einer zweiten Position befindet. In dieser zweiten Position leitet die Strahlumlenkvorrichtung 7 ein mit dem zweiten Strahlengang 5 eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip 6 weiter.
Durch ein Verschieben der Strahlumlenkvorrichtung 7 zwischen der ersten Position und der zweiten Position und zurück kann somit zwischen einer Aufnahme des ersten Strahlengangs 4 und einer Aufnahme des zweiten Strahlengangs 5 durch den Bildaufnahmechip 6 gewechselt werden.
Das erste Umlenkelement 8 und das zweite Umlenkelement 9 sind jeweils an Prismenkörpern 11, 12 als verspiegelte oder totalreflektierende Fläche ausgebildet.
In 2 ist ersichtlich, dass der zweite Strahlengang 5 in der ersten Position auf eine Lichtfalle 13 geleitet wird. Hierdurch wird verhindert, dass Streulicht von dem zweiten Strahlengang 5 auf den Bildaufnahmechip 6 gelangt, wenn der erste Strahlengang 4 aufgenommen werden soll.
Analog hierzu wird in der zweiten Position der erste Strahlengang 4 auf die Lichtfalle 13 geleitet, um dessen Licht vom Bildaufnahmechip 6 fernzuhalten, vgl. 3.
Die Verstellbewegung entlang des geradlinigen, also linearen Verstellwegs 10 wird durch elektrisch angesteuerte Antriebselemente 14 ausgeführt, die an den Umlenkelementen 8, 9 angreifen. Die Antriebselemente 14 sind jeweils als Piezoelement ausgebildet.
Die Antriebselemente 14 sind jeweils in an sich bekannter Weise flächig zur Übertragung der Verstellbewegung auf den Umlenkelementen 8, 9 befestigt.
Aus den Darstellungen gemäß 1 bis 3 ist ersichtlich, dass die Strahlumlenkvorrichtung 7 zwischen dem Bildaufnahmechip 6 und einem von den Strahlengängen 4, 5 gemeinsam genutzten Objektiv 15 angeordnet ist. Der Bildaufnahmechip 6 ist somit in der Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs 3 hinter der Strahlumlenkvorrichtung 7 angeordnet. Es ist ersichtlich, dass der Bildaufnahmechip 6 transversal, hier sogar senkrecht, zu der Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs 3 ausgerichtet ist.
Um den jeweils zum Bildaufnahmechip 6 durchgeschalteten Strahlengang 4, 5 auf den Bildaufnahmechip 6 zu leiten, ist dem ersten Umlenkelement 8 ein im Endoskop 1 feststehendes erstes Gegenumlenkelement 16 und dem zweiten Umlenkelement 9 ein ebenfalls im Endoskop 1 feststehendes zweites Gegenumlenkelement 17 zugeordnet.
Die Gegenumlenkelemente 16 und 17 sind ebenfalls an Prismenkörpern 18 als verspiegelte und/oder totalreflektierende Flächen ausgebildet.
In der ersten Position der Strahlumlenkvorrichtung 7 gemäß 2 leitet das erste Gegenumlenkelement 16 somit den ersten Strahlengang 4 auf den Bildaufnahmechip 6.
In der zweiten Position der Strahlumlenkvorrichtung 7 gemäß 3 leitet das zweite Gegenumlenkelement 17 dagegen den zweiten Strahlengang 5 auf den Bildaufnahmechip 6.
Das erste Umlenkelement 8 wirkt somit mit dem ersten Gegenumlenkelement 16 zusammen, um in der ersten Position das über den ersten Strahlengang 4 eingefangene Bild auf den Bildaufnahmechip 6 zu leiten. In der zweiten Position der Strahlumlenkvorrichtung 7 wirkt dagegen das zweite Umlenkelement 9 mit dem zweiten Gegenumlenkelement 17 zusammen, um ein über den zweiten Strahlengang 5 eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip 6 zu leiten.
Aus den 1 bis 3 ist ersichtlich, dass die Gegenumlenkelemente 16, 17 den zugehörigen Umlenkelementen 8, 9 im jeweiligen Strahlengang 4, 5 nachgeschaltet sind.
Die Gegenumlenkelemente 16, 17 sind radial in Bezug auf das Endoskop 1 außerhalb der Umlenkelemente 8, 9 angeordnet, so dass die Umlenkelemente 8, 9 zwischen den Gegenumlenkelementen 16, 17 angeordnet sind.
Vor dem Bildaufnahmechip 6 ist eine Sammellinse 19 angeordnet, um die Strahlengänge 4, 5 von der Strahlumlenkvorrichtung 7 und den Gegenumlenkelementen 16, 17 auf den Bildaufnahmechip 6 zu sammeln.
In den 1 bis 3 ist noch ersichtlich, dass die Prismenkörper 11, 12 miteinander verbunden sind, wodurch eine Synchronisierung der Verstellbewegungen des ersten Umlenkelements 8 und des zweiten Umlenkelements 9 eingerichtet ist.
4 und 5 zeigen eine ebenfalls stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Endoskops 1. Funktionell und/oder konstruktiv zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 identische oder gleichartige Bauteile und Funktionseinheiten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu 1 bis 3 gelten daher zu 4 und 5 entsprechend.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 dadurch, dass der erste Strahlengang 4 von einem ersten Objektiv 20 definiert ist, während der zweite Strahlengang 5 von einem zweiten Objektiv 21 definiert ist, welches separat von dem ersten Objektiv 20 ausgebildet ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 unterscheidet sich ferner dadurch, dass die Gegenumlenkelemente 16, 17 im jeweiligen Strahlengang 4, 5 den zugehörigen Umlenkelementen 8, 9 vorgeschaltet sind. Auf diese Weise kann ein vergleichsweise großer seitlicher Abstand der Strahlengänge 4, 5 voneinander in einen vergleichsweise kleinen Schrägungswinkel der auf den Bildaufnahmechip 6 einfallenden Strahlen umgesetzt werden.
6 und 7 zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in stark vereinfachter Prinzipdarstellung. Funktional und/oder konstruktiv zu den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 5 gleichartige oder identische Bauteile und Funktionseinheiten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu den 1 bis 5 gelten somit hier entsprechend.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 5 dadurch, dass die Prismenkörper 11, 12 der Umlenkelemente 8, 9 voneinander separat oder beabstandet ausgebildet sind.
Zur Synchronisierung der Verstellbewegungen ist eine Synchronisationsvorrichtung 22 vorhanden. Diese Synchronisationsvorrichtung 22 realisiert eine elektrische und/oder mechanische Kopplung zwischen den Umlenkelementen 8 und 9 bzw. eine synchrone Ansteuerung der zugehörigen Antriebselemente 14, um eine synchrone Verstellbewegung zu erzwingen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 sind die Gegenumlenkelemente 16 und 17 mit den zugehörigen Prismenkörpern 18 zwischen dem ersten Umlenkelement 8 und dem zweiten Umlenkelement 9 angeordnet.
Die Umlenkelemente 8, 9 sind den Gegenumlenkelementen 16, 17 im jeweiligen Strahlengang 4, 5 vorgeschaltet.
Der Verstellweg 10 ist wieder parallel zu der Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs 3 ausgerichtet.
8 und 9 zeigen in stark vereinfachter Prinzipdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Endoskops 1. In 8 und 9 sind funktionell und/oder konstruktiv zu den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 7 identische und gleichartige Bauteile und Funktionseinheiten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu den 1 bis 7 gelten daher zu 8 und 9 entsprechend.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 8 und 9 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 7 dadurch, dass der Verstellweg 10 transversal, hier sogar senkrecht, zu der Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs 3 ausgerichtet ist. Die Verstellbewegung bewirkt somit ein seitliches Auslenken der Strahlumlenkvorrichtung 7.
Die erste Umlenkvorrichtung 8 und die zweite Umlenkvorrichtung 9 sind an einem gemeinsamen Prismenkörper 11 ausgebildet, welcher durch nicht weiter dargestellte Antriebselemente 14, beispielsweise durch die bereits erwähnten Piezoelemente, in ähnlicher Weise wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen entlang des geradlinigen Verstellwegs 10 verschiebbar ist. Auf diese Weise sind die Umlenkelemente 8, 9 miteinander starr gekoppelt, um eine synchrone Verstellung zu erreichen.
Es ist ersichtlich, dass in der ersten Position gemäß 8 der erste Strahlengang 4 über das erste Umlenkelement 8 und das erste Gegenumlenkelement 16 auf dem Bildaufnahmechip 6 geleitet wird, während der zweite Strahlengang 4 auf eine an der Strahlumlenkvorrichtung 7 ausgebildete Lichtfalle 13 trifft und verschluckt wird.
In der zweiten Position gemäß 9 wird umgekehrt der zweite Strahlengang 5 über das zweite Umlenkelement 9 und das zweite Gegenumlenkelement 17 auf den Bildaufnahmechip 6 geleitet, während der erste Strahlengang 4 an der Lichtfalle 13 verschluckt wird.
10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Endoskops 1 in stark vereinfachter Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Erfindung. Funktionell und/oder konstruktiv zu den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 9 gleichartige oder identische Bauteile und Funktionseinheiten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu 1 bis 9 gelten daher zu 10 und 11 entsprechend.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 und 11 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 9 dadurch, dass die Strahlumlenkvorrichtung 7 genau ein Umlenkelement 8 aufweist.
Das Umlenkelement 8 ist in der ersten Position gemäß 11 im ersten Strahlengang 4 angeordnet, während das Umlenkelement 8 in der zweiten Position gemäß 10 im zweiten Strahlengang 5 angeordnet ist.
Der jeweils andere Strahlengang 4, 5 wird nicht abgelenkt, sondern trifft auf eine Lichtfalle 13 und wird absorbiert.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele gegeneinander ausgetauscht: So kann beispielsweise ein gemeinsam genutztes Objektiv 15 durch getrennte Objektive 20, 21 ersetzt sein oder umgekehrt oder es kann ein dem Umlenkelement 8, 9 im Strahlengang 4, 5 nachgeordnetes Gegenumlenkelement 16, 17 durch geeignete Verschwenkung der Reflexionsflächen 8, 9, 16, 17 vorgeschaltet sein oder umgekehrt.
Bei dem Endoskop 1 mit Strahlengängen 4, 5 zum stereoskopischen Sehen wird somit vorgeschlagen, eine Strahlumlenkvorrichtung 7 in den Strahlengängen 4, 5 anzuordnen, wobei die Strahlumlenkvorrichtung 7 längs eines geradlinigen Verstellwegs 10 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschiebbar ist, um die Strahlengänge 4, 5 abwechselnd auf den Bildaufnahmechip 6 zu leiten.

Claims

Endoskop (1) mit einem ersten zumindest in einem distalen Endbereich (3) ausgebildeten Strahlengang (4), mit einem zweiten zumindest in dem Endbereich (3) ausgebildeten Strahlengang (5), welcher zur Aufnahme eines stereoskopischen Bildes zu dem ersten Strahlengang (4) versetzt angeordnet ist, und mit einem Bildaufnahmechip (6), welcher zur elektronischen Aufnahme von über den ersten Strahlengang (4) und den zweiten Strahlengang (5) eingefangenen Bildern eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlumlenkvorrichtung (7) mit wenigstens einem Umlenkelement (8, 9) entlang eines geradlinigen Verstellwegs (10) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschiebbar angeordnet ist, dass die Strahlumlenkvorrichtung (7) in der ersten Position ein mit dem ersten Strahlengang (4) eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip (6) leitet und in der zweiten Position ein mit dem zweiten Strahlengang (5) eingefangenes Bild zum Bildaufnahmechip (6) leitet.
Endoskop (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Umlenkelement (8, 9) als verspiegelte Fläche und/oder an einem Prismenkörper (11, 12) ausgebildet ist.
Endoskop (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichtfalle (13) ausgebildet ist, wobei der zweite Strahlengang (5) in der ersten Position auf die wenigstens eine Lichtfalle (13) geführt ist und/oder der erste Strahlengang (4) in der zweiten Position auf die wenigstens eine Lichtfalle (13) geführt ist.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkvorrichtung (7) genau ein Umlenkelement (8) aufweist, welches in der ersten Position im ersten Strahlengang (4) und in der zweiten Position im zweiten Strahlengang (5) angeordnet ist.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antriebselement (14), insbesondere ein Piezoelement, vorhanden ist, mit welchem die Strahlumlenkvorrichtung (7) entlang des Verstellwegs (10) verschiebbar ist.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildaufnahmechip (6) im distalen Endbereich (3) angeordnet ist und/oder dass der Bildaufnahmechip (6) in einer Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs (3) hinter der Strahlumlenkvorrichtung (7) angeordnet ist.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strahlengang (14) und der zweite Strahlengang (5) durch wenigstens ein gemeinsames Objektiv (15) definiert sind oder dass der erste Strahlengang (4) durch wenigstens ein erstes Objektiv (20) definiert ist und der zweite Strahlengang (5) durch wenigstens ein zweites Objektiv (21) definiert ist.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildaufnahmechip (6) transversal, insbesondere senkrecht, zu der oder einer Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs (3) ausgerichtet ist und/oder dass der Verstellweg (10) transversal, insbesondere senkrecht, oder parallel zu einer oder der Verlaufsrichtung des distalen Endbereichs (3) ausgerichtet ist.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Umlenkelement (8, 9) mit wenigstens einem vorzugsweise feststehenden Gegenumlenkelement (16, 17) zur Leitung des eingefangenen Bildes zum Bildaufnahmechip (6) zusammenwirkt.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkvorrichtung (7) ein erstes, dem ersten Strahlengang (4) zugeordnetes Umlenkelement (8) und ein zweites, dem zweiten Strahlengang (5) zugeordnetes Umlenkelement (9) aufweist, wobei das erste Umlenkelement (8) in der ersten Position im ersten Strahlengang (4) und das zweite Umlenkelement (9) in der zweiten Position im zweiten Strahlengang (5) angeordnet ist.
Endoskop (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umlenkelement (8) und das zweite Umlenkelement (9) an der Strahlumlenkvorrichtung (7) miteinander verbunden oder gekoppelt sind und/oder dass eine Synchronsationsvorrichtung (22) ausgebildet ist, mit welcher das erste Umlenkelement (8) und das zweite Umlenkelement (9) synchron bewegbar sind.
Endoskop (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Umlenkelement (8) ein erstes vorzugsweise feststehendes Gegenumlenkelement (16) zugeordnet ist, mit welchem das eingefangene Bild in der ersten Position zur Bildaufnahmechip (6) leitbar ist, und/oder dass dem zweiten Umlenkelement (9) ein zweites vorzugsweise feststehendes Gegenumlenkelement (17) zugeordnet ist, mit welchem das eingefangene Bild in der zweiten Position zum Bildaufnahmechip (6) leitbar ist.
Endoskop (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gegenumlenkelement (16) im ersten Strahlengang (4) und/oder das zweite Gegenumlenkelement (17) im zweiten Strahlengang (5) der Strahlumlenkvorrichtung (7) nachgeschaltet oder vorgeschaltet ist/sind.
Endoskop (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umlenkelement (8) und das zweite Umlenkelement (9) zwischen dem ersten Gegenumlenkelement (16) und dem zweiten Gegenumlenkelement (17) angeordnet sind oder dass das erste Gegenumlenkelement (16) und das zweite Gegenumlenkelement (17) zwischen dem ersten Umlenkelement (8) und dem zweiten Umlenkelement (9) angeordnet sind.
Endoskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Strahlumlenkvorrichtung (7) und dem Bildaufnahmechip (6) eine Sammellinse (19) angeordnet ist.