DE102014115738A1

DE102014115738A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE102014115738A1
Application number: DE102014115738.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus M. Irion; Fang Lei
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: DE102014115738B4

Abstract

Ein Endoskop (10) zum Erfassen von Licht, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht, umfasst ein Objektiv (22) am distalen Ende (11) des Endoskops (10), eine wellenlängenabhängig reflektierende Fläche (32) zum Reflektieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich und einen Bildsensor (38) zum Wandeln von Licht in ein Bildsignal. Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche (33) und der Bildsensor (38) sind nahe dem distalen Ende (11) des Endoskops (10) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Endoskop zur Beobachtung eines Objekts im Visuellen und im Infraroten gerichtet.
Ein Ziel der Endoskopie ist die Sichtbarmachung von in Hohlräumen oder auf eine andere Weise verborgenen Gegenständen, sei es beim unmittelbaren Blick in das Okular des Endoskops oder in Form einer Wiedergabe eines von einer Kamera erfassten Bilds auf einem Bildschirm. Neben der Erfassung und Wiedergabe dessen, was auch für das unbewehrte gesunde menschliche Auge sichtbar wäre, ist aber auch die Erfassung von Bildern in anderen Wellenlängenbereichen für viele Anwendungen vorteilhaft. Insbesondere ermöglicht eine Erfassung von Infrarotstrahlung eine Messung oder Sichtbarmachung einer Temperaturverteilung und eine Betrachtung von Strukturen, die verborgen sind hinter Materialien, die im Sichtbaren intransparent, aber im Infraroten transparent sind. In der Medizin können durch Erfassung der Infrarotstrahlung selbst kleine Temperaturunterschiede an Oberflächen von Organen sichtbar gemacht werden, die auf Entzündungen hinweisen.
In US 5,711,755 ist ein endoskopisch diagnostisches System mit einem Endoskop 22 zur Erfassung eines Infrarotbilds und einem weiteren Endoskop 24 zur Erfassung eines sichtbaren Bilds beschrieben.
In US 5,445,157 ist ein Endoskop mit zwei Kanälen bzw. Strahlengängen beschrieben. Durch ein erstes Lichteintrittsfenster und mittels eines ersten Objektivs 3 und eines ersten Bildsensors 4 wird ein Bild im für das menschliche Auge sichtbaren Licht erfasst, durch ein zweites Lichteintrittsfenster und mittels eines zweiten Objektivs 8 und eines Faserbündels 9 wird ein Wärmebild im Spektralbereich von 3 µm bis 5,5 µm erfasst.
In US 2012/0248333 A1 ist eine Vorrichtung zur Fluoreszenzdiagnose beschrieben, bei der Licht, das am distalen Ende 78 der Vorrichtung 10 eintritt, durch ein Faserbündel 38 zum proximalen Ende übertragen und durch ein Spektralfilter 48 auf zwei Bildsensoren 44, 46 gelenkt wird. Der erste Bildsensor 44 ist zur Erfassung eines Weißlichtbilds, der zweite Bildsensor 46 ist zur Erfassung eines Fluoreszenzbilds vorgesehen.
In EP 0 820 250 B1 ist ein endoskopisch diagnostisches System beschrieben mit einem gemeinsamen optischen Kanal für sichtbares Licht und für Infrarotlicht, das durch einen Strahlteiler am proximalen Ende wellenlängenabhängig auf verschiedene Bildsensoren geleitet wird.
Die Verwendung zweier separater Endoskope für sichtbares Licht einerseits und für Infrarotlicht andererseits ist bei vielen Anwendungen nachteilhaft. Die Integration zweier separater Strahlengänge in den Schaft eines Endoskops hat einen deutlich vergrößerten Gesamtquerschnitt des Schafts oder einen deutlich reduzierten Querschnitt der beiden Strahlengänge zur Folge; beides wird bei vielen Anwendungen als nachteilhaft angesehen, unter anderem aufgrund des Parallaxenfehlers. Bei Übertragung von sichtbarem und Infrarot-Licht im selben Strahlengang werden der Parallaxenfehler vermieden und ein großer Querschnitt des Strahlengangs und/oder ein kleiner Querschnitt des Schafts ermöglicht; in beiden Wellenlängenbereichen sich deutlich unterscheidende Brechungsindizes geeigneter Materialien erzeugen jedoch nur unvollständig oder mit hohem Aufwand korrigierbare Abbildungsfehler.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Endoskop zum Erfassen von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und in einem infraroten Wellenlängenbereich, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Endoskop zum Erfassen von Licht, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht, umfasst ein Objektiv am distalen Ende des Endoskops, eine wellenlängenabhängig reflektierende Fläche zum Reflektieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich oder zum Reflektieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und einen Bildsensor zum Wandeln von Licht in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche und der Bildsensor nahe dem distalen Ende des Endoskops angeordnet sind.
Das Endoskop ist für eine medizinische und/oder für eine technische bzw. nicht medizinische Anwendung vorgesehen und ausgebildet. Das Endoskop umfasst insbesondere einen Schaft, dessen Länge deutlich größer ist als sein Durchmesser, wobei die Länge insbesondere mindestens das Zehnfache, mindestens das Zwanzigfache oder mindestens das Fünfzigfache des Durchmessers beträgt.
Das Objektiv ist für von einem zu beobachtenden Gegenstand ausgehendes Beobachtungslicht im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und im infraroten Wellenlängenbereich jeweils transparent oder weitgehend transparent. Das Objektiv ist insbesondere für Licht im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich als Achromat oder Apochromat ausgebildet. Das Objektiv kann für Licht in den beiden Wellenlängenbereichen gleiche oder unterschiedliche Abbildungseigenschaften und gleiche oder unterschiedliche Abbildungsfehler aufweisen. Der für das menschliche Auge sichtbare Wellenlängenbereich umfasst insbesondere den gesamten für das gesunde menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich (ca. 380 nm bis ca. 780 nm) oder einen Teil davon. Der infrarote Wellenlängenbereich umfasst insbesondere einen Teil des infraroten Wellenlängenbereichs (ca. 0,78 µm bis ca. 1 mm). Der für das menschliche Auge sichtbare Wellenlängenbereich und der infrarote Wellenlängenbereich sind insbesondere voneinander verschieden, insbesondere disjunkt oder bis auf einen Übergangsbereich disjunkt.
Der Bildsensor ist insbesondere ein CCD- oder CMOS-Bildsensor. Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche ist insbesondere Bestandteil eines Strahlteilers, beispielsweise in Gestalt zweier transparenter Prismen, zwischen denen die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche angeordnet ist. Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche ist insbesondere vorgesehen und ausgebildet, um Licht im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich um 90 Grad umzulenken. In diesem Fall kann der Bildsensor so angeordnet sein, dass seine Flächennormale orthogonal zur optischen Achse des Objektivs und insbesondere auch orthogonal zur Längsachse des Endoskops ist.
Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche und der Bildsensor sind insbesondere unmittelbar proximal oder in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Objekt ausgehendem Licht hinter dem Objektiv (nachfolgend: lichtstromabwärts des Objektivs) angeordnet, so dass der Bildsensor in der durch das Objektiv erzeugten Bildebene angeordnet ist und keine weiteren reellen oder virtuellen Zwischenbilder zwischen dem Objektiv und dem Bildsensor vorliegen. Insbesondere ist der Bildsensor unmittelbar an einer Lichtaustrittsfläche eines die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche umfassenden Strahlteilers angeordnet oder mit dieser Lichtaustrittsfläche verkittet.
Durch die Verwendung eines einzigen Objektivs zur Erfassung von Licht in zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen sind die Erfassung zweier deckungsgleicher Bilder ohne Parallaxenfehler und eine hohe Lichtstärke des Objektivs möglich. Gleichzeitig ermöglicht die Anordnung der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche und des Bildsensors nahe dem distalen Ende des Endoskops, insbesondere unmittelbar lichtstromabwärts des Objektivs, eine vergleichsweise einfache Korrektur von Abbildungsfehlern des Objektivs (und gegebenenfalls einer Lichtübertragungseinrichtung – siehe unten) in den beiden Wellenlängenbereichen. Insbesondere sind das Objektiv, die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche und der Bildsensor so ausgebildet und angeordnet, dass das vom Bildsensor erfasste Bild in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich minimale Bildfehler aufweist. Die vom Objektiv im infraroten Wellenlängenbereich erzeugten Bildfehler können durch weitere Einrichtungen korrigiert werden.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine Lichtübertragungseinrichtung zum Übertragen von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche zum proximalen Ende eines Endoskops.
Die Lichtübertragungseinrichtung umfasst insbesondere ein Stablinsensystem oder ein anderes Relaislinsensystem und/oder ein geordnetes Bündel von Lichtleitfasern. Die Lichtübertragungseinrichtung weist insbesondere Chalcogenid, Germanium, ZnS und/oder ZnSe auf. Die Lichtübertragungseinrichtung kann hinsichtlich der verwendeten Materialien (insbesondere der Wellenlängenabhängigkeit der Transparenz der Materialien) und hinsichtlich der abbildenden Eigenschaften ganz für den infraroten Wellenlängenbereich optimiert sein. Dies kann die Konstruktion der Lichtübertragungseinrichtung vereinfachen und die Fertigungskosten reduzieren. Ein in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Objekt ausgehendem Licht hinter bzw. lichtstromabwärts der Lichtübertragungseinrichtung, insbesondere am proximalen Ende des Endoskops, angeordneter Bildsensor kann größere Abmessungen aufweisen als ein am distalen Ende eines Endoskops anzuordnender Bildsensor. Entsprechendes gilt für einen in einer Kamera, die mit dem Endoskop gekoppelt ist, angeordneten Bildsensor. Eine mit dem proximalen Ende des Endoskops gekoppelte Kamera kann überdies ohne Weiteres vor der Reinigung und Sterilisierung des Endoskops von diesem getrennt werden und muss deshalb keinen hohen Temperaturen standhalten. Eine mit dem proximalen Ende des Endoskops gekoppelte Kamera kann ferner im Fall eines Defekts oder in Anpassung an eine Anwendung des Endoskops leicht ausgetauscht werden.
Alternativ umfasst ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, keine Lichtübertragungseinrichtung. In diesem Fall sind insbesondere zwei oder mehr Bildsensoren am distalen Ende eines Endoskops angeordnet, beispielsweise wenn das Endoskop einen flexiblen oder gekrümmten Schaft aufweist.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst der infrarote Wellenlängenbereich insbesondere den Wellenlängenbereich von 10 µm bis 14 µm oder den Wellenlängenbereich von 3 µm bis 5 µm oder den Wellenlängenbereich von 8 µm bis 12 µm.
Das Infrarot umfasst Wellenlängen zwischen ca. 0,78 µm und ca. 1 mm. Als infrarote Wellenlängenbereiche kommen insbesondere in Betracht 0,78 µm bis 1,4 µm (in Europa als IR-A bezeichnet; im Angloamerikanischen als NIR bezeichnet), 1,4 µm bis 3 µm (in Europa: IR-B; im Angloamerikanischen: SWIR), 0,78 µm bis 3 µm (in Europa: NIR), 3 µm bis 8 µm (im Angloamerikanischen: MWIR), 8 µm bis 15 µm (im Angloamerikanischen: LWIR), 3 bis 50 µm (in Europa: MIR). Der Wellenlängenbereich im Infraroten ermöglicht insbesondere eine Thermographie mittels des Endoskops.
Insbesondere die Wellenlängenbereiche von 3 µm bis 5 µm und von 8 µm bis 12 µm oder von 10 µm bis 14 µm eignen sich aufgrund der dort vorliegenden hohen Transparenz von Luft und Kohlenstoffdioxid, der verfügbaren Materialien, die in diesen Bereichen transparent sind, und der verfügbaren Bildsensoren. Die genannten Wellenlängenbereiche sind wegen des bei der Körpertemperatur des Menschen bei ca. 9,5 µm liegenden Emissionsmaximums besonders zur Thermographie geeignet. Dabei kann eine Temperaturauflösung von 0,1 Grad Celsius oder besser erreicht werden. Dadurch kann eine Erkennung eines Entzündungsherds ermöglicht werden.
In der technischen Endoskopie können die genannten infraroten Wellenlängenbereiche geeignet sein, um beispielsweise bei der endoskopischen Inspektion von Hohlräumen oder Innenräumen von Triebwerken oder Tragflächen Risse, Luftspalte oder andere Defekte zu erfassen.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist insbesondere dafür vorgesehen und ausgebildet, um an seinem proximalen Ende mit einer Kamera zum Wandeln von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal gekoppelt zu werden.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner einen weiteren Bildsensor zum Wandeln von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich.
Das Endoskop umfasst insbesondere einen InSb-, SiAs- oder HgCdTe-Bildsensor zum Wandeln von Licht im Infraroten.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche zum Reflektieren von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem weiteren infraroten Wellenlängenbereich oder zum Transmittieren von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich und zum Reflektieren von Licht in einem weiteren infraroten Wellenlängenbereich.
Die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche ist insbesondere so angeordnet, dass von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche nicht reflektiertes infrarotes Licht auf die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche fällt.
Alternativ – insbesondere im Fall eines Seitenblick-Endoskops – ist die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche zum Reflektieren von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich und in dem weiteren infraroten Wellenlängenbereich ausgebildet. Dabei ist die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche insbesondere so angeordnet, dass von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche reflektiertes Licht auf die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche fällt.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist insbesondere die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche proximal oder in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Objekt ausgehendem Licht hinter der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet.
Ein zweiter Gegenstand oder ein zweiter Ort ist lichtstromabwärts eines ersten Gegenstands oder eines ersten Orts angeordnet, wenn der zweite Gegenstand in Strahlrichtung bzw. Ausbreitungsrichtung des vom zu beobachtenden Objekt ausgehenden Lichts hinter dem ersten Gegenstand angeordnet ist.
Insbesondere ist die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche unmittelbar proximal der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet. Zwischen beiden wellenlängenabhängig reflektierenden Flächen kann eine abbildende Einrichtung, beispielsweise eine Sammellinse (mit positiver Brechkraft) und/oder eine Streulinse (mit negativer Brechkraft), angeordnet sein. Alternativ können die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche und die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche am gleichen Ort im Endoskop, insbesondere einander schneidend im selben Strahlteiler (der in diesem Fall drei Lichtaustrittsflächen aufweist) angeordnet sein.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche insbesondere an oder nahe dem proximalen Ende des Endoskops angeordnet.
In diesem Fall ist insbesondere eine Lichtübertragungseinrichtung zwischen der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche und der weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche vorgesehen. Durch die Anordnung am proximalen Ende des Endoskops kann die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche größer sein als bei distaler Anordnung.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner einen weiteren Bildsensor zum Wandeln von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei der weitere Bildsensor nahe der weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet ist.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere einen weiteren Bildsensor zum Wandeln von Licht in dem weiteren infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei der weitere Bildsensor nahe der weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet ist.
Der weitere Bildsensor ist insbesondere unmittelbar an einem Strahlteiler oder einem anderen Bauelement, das die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche umfasst, angeordnet. Insbesondere ist der weitere Bildsensor mit dem weiteren Strahlteiler verkittet bzw. mittels eines transparenten Klebstoffs stoffschlüssig gefügt oder auf andere Weise starr verbunden. Der weitere Bildsensor ist insbesondere ein InSb-, SiAs- oder HgCdTe-Bildsensor.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren eines Abbildungsfehlers, den das Objektiv und gegebenenfalls die Lichtübertragungseinrichtung bei Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich erzeugt.
Die Korrektureinrichtung ist insbesondere an oder nahe dem proximalen Ende des Endoskops angeordnet. Die Korrektureinrichtung ist insbesondere vorgesehen und ausgebildet, um einen oder mehrere Abbildungsfehler, den bzw. die das Objektiv und die Lichtübertragungseinrichtung bei Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich erzeugt, zu korrigieren. Da Bildsensoren für infrarotes Licht in der Regel größer sind als der Querschnitt eines Schafts eines Endoskops, ist die Korrektureinrichtung insbesondere ferner vorgesehen und ausgebildet, um vergrößernd zu wirken. Dies kann eine Anpassung des kleinen Bilds, das von der einen kleinen Querschnitt aufweisenden Lichtübertragungseinrichtung übertragen ist, an einen deutlich größeren Bildsensor ermöglichen.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine Korrektureinrichtung zwischen der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche und der weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche, zum Korrigieren eines Abbildungsfehlers, den das Objektiv und gegebenenfalls die Lichtübertragungseinrichtung bei Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich erzeugt.
Die Korrektureinrichtung kann zum Korrigieren mehrerer Abbildungsfehler des Objektivs und der Lichtübertragungseinrichtung im zweiten Wellenlängenbereich vorgesehen und ausgebildet sein. Die Korrektureinrichtung kann gegebenenfalls zum Korrigieren mehrerer Abbildungsfehler des Objektivs und gegebenenfalls der Lichtübertragungseinrichtung im dritten Wellenlängenbereich vorgesehen und ausgebildet sein.
Die Korrektureinrichtung ist insbesondere lichtstromabwärts und insbesondere proximal oder unmittelbar proximal der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet. Die Korrektureinrichtung ist beispielsweise mit einem die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche enthaltenden Strahlteiler oder anderen optischen Bauelement verkittet oder mit diesem einstückig oder eine gemeinsame Baugruppe oder ein gemeinsames Bauelement bildend ausgebildet. Die Korrektureinrichtung bewirkt, dass gleichzeitig am Bildsensor und am weiteren Bildsensor scharfe Bilder des gleichen Gegenstands erzeugt werden können.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Korrektureinrichtung oder eines Teils der Korrektureinrichtung in verschiedene Positionen, in denen die Korrektureinrichtung Abbildungsfehler des Objektivs und gegebenenfalls der Lichtübertragungseinrichtung bei verschiedenen Wellenlängen korrigiert.
Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen oder mehrere Elektromagneten (beispielsweise in Gestalt eines Linearmotors oder eines anderen Elektromotors), einen Ultraschallmotor, einen oder mehrerer Piezoaktoren, einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder. Die Antriebseinrichtung kann eine alternierende Korrektur des Objektivs und gegebenenfalls der Lichtübertragungseinrichtung für verschiedene Wellenlängenbereiche und somit eine alternative Beobachtung eines Objekts mittels des Endoskops in verschiedenen Wellenlängenbereichen ermöglichen. Wenn die Antriebseinrichtung hinreichend schnell ist, kann zwischen der Erfassung von Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen so schnell umgeschaltet werden, dass unmittelbar nacheinander in verschiedenen Wellenlängenbereichen erfasste Bilder überlagert dargestellt werden können.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist die Lichtübertragungseinrichtung insbesondere vorgesehen und ausgebildet, um Licht in dem weiteren infraroten Wellenlängenbereich zu übertragen.
Zusätzlich kann die Lichtübertragungseinrichtung vorgesehen und ausgebildet sein, um Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich zu übertragen.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine weitere Korrektureinrichtung zum Korrigieren eines Abbildungsfehlers, den das Objektiv, die Korrektureinrichtung und gegebenenfalls die Lichtübertragungseinrichtung bei Licht in dem weiteren infraroten Wellenlängenbereich erzeugt.
Die weitere Korrektureinrichtung ist insbesondere proximal oder lichtstromabwärts der zweiten wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet. Die weitere Korrektureinrichtung kann zur Korrektur mehrerer Abbildungsfehler des Objektivs, der Korrektureinrichtung und gegebenenfalls der Lichtübertragungseinrichtung im weiteren infraroten Wellenlängenbereich vorgesehen und ausgebildet sein.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere einen dritten Bildsensor zum Wandeln von Licht im weiteren infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist der dritte Bildsensor insbesondere in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Gegenstand ausgehendem Licht hinter der Lichtübertragungseinrichtung angeordnet.
Der dritte Bildsensor ist insbesondere nahe der zweiten wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche angeordnet.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere der zweite Bildsensor und/oder der dritte Bildsensor ein Microbolometer-Array oder ein Array von pyroelektrischen Sensoren.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner einen dritten Bildsensor proximal oder in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Gegenstand ausgehendem Licht hinter der Lichtübertragungseinrichtung oder zum Wandeln von Licht im weiteren infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei der dritte Bildsensor ein Microbolometer-Array oder ein Array von pyroelektrischen Sensoren umfasst.
Das Endoskop umfasst dabei insbesondere ferner eine mechanische oder andere Einrichtung zum periodischen Unterbrechen der Übertragung von Licht zu dem als Microbolometer-Array oder als Array von pyroelektrischen Sensoren ausgebildeten Bildsensor, beispielsweise einen Chopper oder einen Shutter.
Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst der weitere infrarote Wellenlängenbereich insbesondere den Wellenlängenbereich von 8 µm bis 12 µm oder den Wellenlängenbereich von 10 µm bis 14 µm.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner ein transparentes Fensterbauteil am distalen Ende eines Endoskops, wobei das Fensterbauteil aus Diamant gebildet ist. Alternativ kann das transparente Fensterbauteil beispielsweise Saphir, ZnS (beispielsweise das von Schott unter der Bezeichnung ‚CLEAR’ angebotene Material), ZnSe und/oder eine biokompatible und hinsichtlich Reinigung und Sterilisation hinreichend robuste Schutzschicht aufweisen.
Ein endoskopisches System umfasst ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist.
Ein endoskopisches System, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine Kamera zum Wandeln von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal.
Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, oder ein endoskopisches System, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von Bildsignalen des Bildsensors, des weiteren Bildsensors und ggf. des dritten Bildsensors, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen und ausgebildet ist, um Bildsignale des Bildsensors, des weiteren Bildsensors und ggf. des dritten Bildsensors zu verarbeiten und ein oder mehrere Bildsignale zur Steuerung eines oder mehrerer Bildschirme oder anderer Bilddarstellungsvorrichtungen zur Darstellungen von von den Bildsensoren erfassten Bildern zu erzeugen.
Die Bildverarbeitungseinrichtung kann insbesondere zur getrennten oder überlagerten Darstellung von durch verschiedene Bildsensoren erfassten Bildern ausgebildet sein. Die Bildverarbeitungseinrichtung ist insbesondere zur Darstellung von Bildern, die außerhalb des für das gesunde menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereichs erfasst sind, in Falschfarben und/oder zur Darstellung einer Temperaturverteilung ausgebildet. Der oder die für den infraroten Wellenlängenbereich vorgesehenen Bildsensoren können eine geringere Auflösung aufweisen als der Bildsensor, der für den für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich vorgesehen ist. In diesem Fall kann die Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen und ausgebildet sein, um die Auflösung des in dem infraroten Wellenlängenbereich erfassten Bilds oder der in den infraroten Wellenlängenbereichen erfassten Bilder durch Interpolation zu erhöhen. Bei der Interpolation kann die Bildinformation des höher aufgelösten Bilds, das in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich erfasst ist, genutzt werden.
Ferner kann die Bildverarbeitungseinrichtung zur Steuerung eines oder mehrerer medizinischer Geräte vorgesehen und ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Bildverarbeitungseinrichtung zur Steuerung eines medizinischen Geräts abhängig von einer mittels des Endoskops thermographisch erfassten Temperatur einer Oberfläche vorgesehen und ausgebildet sein. Gesteuerte Geräte können beispielsweise zur Applikation von Leistung mittels hochfrequenter Ströme, Laserstrahlung oder Ultraschall ausgebildet sein. Ferner kann die Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen und ausgebildet sein, um eine Thermographie in vorbestimmtem zeitlichem Bezug zu einer kurzzeitigen künstlichen Abkühlung (beispielsweise mittels eines gekühlten Gasstroms) oder Erwärmung (beispielsweise mittels elektromagnetischer Strahlung) zu steuern.
Ein optisches System für ein Endoskop zum Erfassen von Licht, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht, umfasst ein Objektiv zur Anordnung am distalen Ende eines Endoskops, eine wellenlängenabhängig reflektierende Fläche zum Reflektieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich oder zum Reflektieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und einen Bildsensor zum Wandeln von Licht in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche und der Bildsensor zur Anordnung nahe dem distalen Ende eines Endoskops vorgesehen und ausgebildet sind.
Ein optisches System, wie es hier beschrieben ist, ist insbesondere zur Herstellung eines Endoskops, wie es hier beschrieben ist, vorgesehen und ausgebildet.
Ein Endoskopiesystem umfasst zwei Endoskope, wie sie hier beschrieben sind, wobei die Endoskope für eine stereoskopische Erfassung von Gegenständen vorgesehen und ausgebildet sind.
Alternativ umfasst ein Endoskopiesystem ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, mit einem weiteren optischen System, wie es hier beschrieben ist, oder ein Endoskop mit zwei optischen Systemen, wie sie hier beschrieben sind, um eine stereoskopische Erfassung von Gegenständen zu ermöglichen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Endoskops mit einem optischen System;
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops;
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops;
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops;
5 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops;
6 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops;
7 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops;
8 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops.
Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Endoskops 10 mit einem distalen Ende 11 und einem proximalen Ende 19. Das Endoskop 10 weist einen starren und geraden Schaft 13 auf, dessen Länge wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Im Endoskop 10, insbesondere im Schaft 13, sind Lichtleitfasern 17 zum Übertragen von Beleuchtungslicht vom proximalen Ende 19 zum distalen Ende 11 des Endoskops 10 angeordnet. Ferner umfasst das Endoskop 10 ein optisches System zum Erfassen, Übertragen und Wandeln von Licht, das von einem zu betrachtenden Gegenstand ausgeht. Nachfolgend sind zunächst vorwiegend die Merkmale, Eigenschaften und Funktionen des optischen Systems beschrieben.
Das Endoskop 10 weist am distalen Ende 11 ein erstes transparentes Fensterbauteil 21 auf, welches das Endoskop 10 hermetisch dicht verschließt und gleichzeitig für Licht bzw. elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich, einem zweiten Wellenlängenbereich und einem dritten Wellenlängenbereich transparent ist. Der erste Wellenlängenbereich umfasst den für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich (ca. 380 nm bis ca. 780 nm) oder einen Teil davon. Der zweite Wellenlängenbereich und der dritte Wellenlängenbereich umfassen Wellenlängen im infraroten Spektralbereich (Wellenlängen größer als 780 nm). Beispielsweise umfasst der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängen von 3 µm bis 5 µm und der dritte Wellenlängenbereich Wellenlängen von 8 µm bis 12 µm oder Wellenlängen von 10 µm bis 14 µm. Das erste transparente Fensterbauteil 21 weist insbesondere Diamant auf, der einerseits sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Wellenlängenbereich transparent und andererseits hart und biokompatibel ist.
Unmittelbar proximal des ersten transparenten Fensterbauteils 21 ist ein Objektiv 22 angeordnet, das insbesondere eine oder mehrere Linsen umfasst. Auch das Objektiv 22 ist für Licht im ersten, zweiten und dritten Wellenlängenbereich transparent. Das erste transparente Fensterbauteil 21 und das Objektiv 22 können teilweise oder vollständig integriert sein, insbesondere kann das erste transparente Fensterbauteil 21 eine oder zwei gekrümmte Oberflächen aufweisen und auf diese Weise eine Linse bilden, die Bestandteil des Objektivs 22 ist oder selbst alleine ein Objektiv bildet.
Proximal und lichtstromabwärts des Objektivs 22 ist ein erster Strahlteiler 30 mit einer Lichteintrittsfläche 31, einer wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32, einer ersten Lichtaustrittsfläche 33 und einer zweiten Lichtaustrittsfläche 34 angeordnet. Der erste Strahlteiler 30 ist zumindest im Bereich zwischen der Lichteintrittsfläche 31, der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 und der ersten Lichtaustrittsfläche 33 für Licht in dem ersten, für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich transparent. Der gesamte erste Strahlteiler 30 ist für Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich und in dem dritten Wellenlängenbereich transparent.
Die Lichteintrittsfläche 31 des ersten Strahlteilers 30 ist dem Objektiv 22 zugewandt. Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 ist gegenüber der optischen Achse des Objektivs 22 und der Lichteintrittsfläche 31 geneigt, bei dem dargestellten Beispiel um einen Winkel von 45 Grad gegenüber der Längsachse des Schafts 13 und gegenüber der optischen Achse des Objektivs 22. Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 32 ist ausgebildet, um Licht in dem ersten, für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich zu reflektieren und Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich und in dem dritten Wellenlängenbereich zu transmittieren.
Von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 reflektiertes Licht im ersten Wellenlängenbereich tritt durch die erste Lichtaustrittsfläche 33 aus dem ersten Strahlteiler 30 aus. Von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 transmittiertes Licht tritt durch die zweite Lichtaustrittsfläche 34 aus dem ersten Strahlteiler 30 aus. Ein erster Bildsensor 38 ist an der ersten Lichtaustrittsfläche 33 des ersten Strahlteilers 30 angeordnet, insbesondere unmittelbar mit der ersten Lichtaustrittsfläche 33 verkittet bzw. mittels eines transparentes Klebstoffs verbunden.
Proximal und lichtstromabwärts des ersten Strahlteilers 30 ist eine Lichtübertragungseinrichtung 40 aus mehreren Stablinseneinheiten 45 im Schaft 13 des Endoskops 10 angeordnet. Die Lichtübertragungseinrichtung 40 ist vorgesehen und ausgebildet, um von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 transmittiertes und an der zweiten Lichtaustrittsfläche 34 aus dem ersten Strahlteiler 30 austretendes Licht im zweiten Wellenlängenbereich und im dritten Wellenlängenbereich zum proximalen Ende 19 des Endoskops 10 zu übertragen. Zwischen dem ersten Strahlteiler 30 und der Lichtübertragungseinrichtung 40 ist optional eine erste Korrektureinrichtung 50 angeordnet.
Am proximalen Ende 19 des Endoskops 10 sind ein Okular 28 und ein zweites transparentes Fensterbauteil 29 angeordnet. Das zweite transparente Fensterbauteil 29 verschließt das Endoskop 10 hermetisch dicht und ist ebenso wie die erste Korrektureinrichtung 50, die Lichtübertragungseinrichtung 40 und das Okular 28 für Licht im zweiten Wellenlängenbereich und im dritten Wellenlängenbereich transparent.
Eine Kamera 70 ist mit dem proximalen Ende 19 des Endoskops 10 starr verbunden. Die Verbindung zwischen dem proximalen Ende 19 des Endoskops 10 einerseits und der Kamera 70 andererseits ist insbesondere zerstörungsfrei lösbar, damit die Kamera 70 vor der Reinigung und Sterilisierung des Endoskops 10 abgenommen werden kann. Die Kamera 70 muss deshalb nicht für so hohe Temperaturen ausgelegt sein wie das Endoskop 10. Zur mechanischen Kupplung mit der Kamera 70 weist das proximale Ende 19 des Endoskops 10 insbesondere eine in 1 angedeutete Okularmuschel in Standardabmessungen auf. Entsprechend weist die Kamera 70 eine Einrichtung zum Umgreifen bzw. formschlüssigen Halten der Okularmuschel am proximalen Ende 19 des Endoskops 10 auf.
Die Kamera 70 umfasst ein Objektiv 71 mit einer oder mehreren Linsen und einen zweiten Strahlteiler 60. Der zweite Strahlteiler 60 weist eine dem Objektiv 71 zugewandte Lichteintrittsfläche 61, eine wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 62, eine erste Lichtaustrittsfläche 63 und eine zweite Lichtaustrittsfläche 64 auf. Das Objektiv 71 der Kamera 70 ist für Licht im zweiten Wellenlängenbereich und im dritten Wellenlängenbereich transparent. Der zweite Strahlteiler 60 ist zumindest im Bereich zwischen der Lichteintrittsfläche 61, der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62 und der ersten Lichtaustrittsfläche 63 für Licht im zweiten Wellenlängenbereich transparent. Der gesamte zweite Strahlteiler 60 und die zweite Korrektureinrichtung 66 sind für Licht im dritten Wellenlängenbereich transparent.
Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 ist gegenüber der optischen Achse des Objektivs 71 und der Lichteintrittsfläche 61 des zweiten Strahlteilers 60 geneigt. Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 ist vorgesehen und ausgebildet, um Licht im zweiten Wellenlängenbereich zu reflektieren und Licht im dritten Wellenlängenbereich zu transmittieren, so dass durch die Lichteintrittsfläche 61 in den zweiten Strahlteiler 60 eintretendes Licht im zweiten Wellenlängenbereich an der ersten Lichtaustrittsfläche 63 austritt und durch die Lichteintrittsfläche 61 eintretendes Licht im dritten Wellenlängenbereich an der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 aus dem zweiten Strahlteiler 62 austritt.
An der ersten Lichtaustrittsfläche 63 des zweiten Strahlteilers 60 ist ein zweiter Bildsensor 68 angeordnet. An der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 des zweiten Strahlteilers 60 ist ein dritter Bildsensor 69 angeordnet. Die Bildsensoren 68, 69 können jeweils wie in 1 angedeutet, von den Lichtaustrittsflächen 63, 64 des zweiten Strahlteilers 60 beabstandet sein. Alternativ können die Bildsensoren 68, 69 jeweils unmittelbar an den Lichtaustrittsflächen 63 64 des zweiten Strahlteilers 60 anliegen, insbesondere mit diesem verkittet bzw. mittels eines transparenten Klebstoffs dauerhaft verbunden sein. Bei dem dargestellten Beispiel ist zwischen der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 des zweiten Strahlteilers 60 und dem dritten Bildsensor 69 eine zweite Korrektureinrichtung 66 angeordnet.
Eine Lichtquelle 74 ist über ein Lichtleitkabel 75 mit dem proximalen Ende 19 des Endoskops 10 gekoppelt. Die Lichtquelle 74 ist insbesondere zur Erzeugung von Weißlicht, d. h. insbesondere von Licht mit einer Farbtemperatur im Bereich von 2700 K bis 5000 K und einer hohen Farbwiedergabequalität, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle 74 vorgesehen und ausgebildet sein, um Licht im sichtbaren, im ultravioletten und/oder im infraroten Wellenlängenbereich zum punktuellen oder flächigen Erwärmen bereitzustellen.
Eine Bildverarbeitungseinrichtung 80 weist mehrere Bildsignaleingänge 81, mehrere Bildsignalausgänge 84 und einen oder mehrere Steuersignalausgänge 86 auf. Der Bildsignaleingang 81 oder die Bildsignaleingänge 81 der Bildverarbeitungseinrichtung 80 sind über ein oder mehrere elektrische oder optische Signalleitungen mit den Bildsensoren 38, 68, 69 verbunden, um von den Bildsensoren 38, 68, 69 analoge oder digitale Bildsignale zu empfangen. Der Bildsignalausgang 84 oder die Bildsignalausgänge 84 sind über eine oder mehrere elektrische oder optische Signalleitungen oder auf andere Weise mit einem oder mehreren Bildschirmen 88, 89, Projektoren oder anderen Bilddarstellungseinrichtungen gekoppelt. Der oder die Steuersignalausgänge 86 der Bildverarbeitungseinrichtung 80 sind beispielsweise mit der Lichtquelle 74 oder mit einer steuerbaren Quelle für kaltes Gas gekoppelt.
Der erste Wellenlängenbereich umfasst den für das gesunde menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich. Der erste Wellenlängenbereich kann ferner angrenzende Bereiche im ultravioletten und/oder im infraroten Spektralbereich umfassen. Beispielsweise umfasst der erste Wellenlängenbereich Wellenlängen von ca. 380 nm bis ca. 780 nm oder bis 1,4 µm oder bis 2µm. Der zweite Wellenlängenbereich umfasst Wellenlängen im infraroten Spektralbereich, beispielsweise Wellenlängen von 3 µm bis 5 µm. Der dritte Wellenlängenbereich umfasst Wellenlängen im infraroten Spektralbereich, beispielsweise Wellenlängen von 8 µm bis 12 µm.
Von der Lichtquelle 74 erzeugtes Beleuchtungslicht wird vom Lichtleitkabel 75 zum proximalen Ende 19 des Endoskops 10 und von dort durch die Lichtleitfasern 17 im Schaft 13 des Endoskops 10 zum distalen Ende 11 des Endoskops 10 übertragen. Am distalen Ende 11 des Endoskops 10 tritt das von der Lichtquelle 74 erzeugte Licht aus und beleuchtet einen zu betrachtenden Gegenstand. Vom zu betrachtenden Gegenstand ausgehendes Licht, d. h. reflektiertes, remittiertes oder durch Fluoreszenz erzeugtes Licht, tritt durch das erste transparente Fensterbauteil 21 in das Endoskop 10 ein.
Vom zu betrachtenden Gegenstand ausgehendes Licht in dem ersten Wellenlängenbereich wird vom Objektiv 22 nach Umlenkung bzw. Reflexion an der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 auf den ersten Bildsensor 38 geleitet. Das Objektiv 22, der erste Strahlteiler und der erste Bildsensor sind so ausgebildet und angeordnet, dass dabei – zumindest bei einem vorbestimmten Abstand des zu betrachtenden Gegenstands vom distalen Ende 11 des Endoskops 10 – ein scharfes Bild des Gegenstands auf dem Bildsensor 38 entsteht. Der Bildsensor 38 wandelt das Licht in dem ersten, für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, das an die Bildverarbeitungseinrichtung 80 übertragen wird.
Vom zu betrachtenden Gegenstand ausgehendes Licht in dem zweiten und in dem dritten Wellenlängenbereich entsteht insbesondere temperaturabhängig als thermische Strahlung des Gegenstands. Das vom zu betrachtenden Gegenstand ausgehende Licht im zweiten und im dritten Wellenlängenbereich wird vom Objektiv 22 auf ein reelles Zwischenbild nahe der zweiten Lichtaustrittsfläche 34 des ersten Strahlteilers 30 abgebildet. Das Objektiv 22 ist für minimale Abbildungsfehler in dem ersten, für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich optimiert. Da alle bekannten Materialien einen Brechungsindex aufweisen, der von der Wellenlänge abhängig ist, weist das Objektiv 22 in dem zweiten und in dem dritten Wellenlängenbereich Abbildungsfehler auf, beispielsweise eine chromatische Aberration und/oder eine Bildfeldwölbung. Die erste Korrektureinrichtung 50 korrigiert Abbildungsfehler des Objektivs 22 in dem zweiten Wellenlängenbereich teilweise, weitgehend oder im Wesentlichen vollständig und optional auch Abbildungsfehler in dem dritten Wellenlängenbereich zumindest teilweise.
Licht in dem zweiten und in dem dritten Wellenlängenbereich wird durch die Lichtübertragungseinrichtung 40 zum proximalen Ende 19 des Endoskops 10 übertragen, wobei bei der dargestellten Lichtübertragungseinrichtung mehrere reelle Zwischenbilder erzeugt werden. Das Okular 28 erzeugt ein virtuelles Zwischenbild, das durch das Objektiv 71 im zweiten Wellenlängenbereich in ein reelles Bild am zweiten Bildsensor 68 abgebildet wird. Die erste Korrektureinrichtung 50, die Lichtübertragungseinrichtung 40, das Okular 28, das Objektiv 71, der zweite Strahlteiler 60 und der zweite Bildsensor 68 sind so ausgebildet und angeordnet, dass das am zweiten Bildsensor 68 erzeugte Bild im zweiten Wellenlängenbereich minimale Abbildungsfehler aufweist. Die Korrektur von Abbildungsfehlern des Objektivs 22 kann dabei abweichend von der Darstellung in 1 nicht oder nicht nur durch die erste Korrektureinrichtung 50, sondern alternativ oder zusätzlich durch die Lichtübertragungseinrichtung 40, das Okular 28, das Objektiv 71 und/oder den zweiten Strahlteiler 60 erfolgen.
Da alle bekannten Materialien einen wellenlängenabhängigen Brechungsindex aufweisen, kann das Bild im dritten Wellenlängenbereich, das durch das Objektiv 71 am dritten Bildsensor 69 erzeugt würde, wenn die zweite Korrektureinrichtung 66 nicht vorgesehen wäre, einen oder mehrere Bildfehler aufweisen, die durch die zweite Korrektureinrichtung 66 teilweise oder vollständig korrigiert werden.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 80 ist vorgesehen und ausgebildet, um Bildsignale von den Bildsensoren 38, 68, 69 zu verarbeiten und Bildsignale für die Bildschirme 88, 89 bereitzustellen, um dort nebeneinander, überlagert oder auf andere Weise die von den Bildsensoren 38, 68, 69 erfassten Bilder darzustellen. Beispielsweise ist die Bildverarbeitungseinrichtung 80 ausgebildet, um anhand des Bildsignals des zweiten Bildsensors 68 oder des dritten Bildsensors 69 oder anhand des Bildsignals des zweiten Bildsensors 68 und des Bildsignals des dritten Bildsensors 69 die Temperaturverteilung an einer Oberfläche eines zu betrachtenden Gegenstands zu messen. Dazu kann die Bildverarbeitungseinrichtung 80 beispielsweise pixelweise Differenzen oder Quotienten der Bildsignale des zweiten Bildsensors 68 und des dritten Bildsensors 69 bilden.
Beispielsweise bei medizinischen Anwendungen kann nicht nur die ohne äußeren Einfluss vorliegende Temperaturverteilung an einer Oberfläche eines betrachteten Gegenstands diagnostisch relevant sein. Auch die Fähigkeit einer Oberfläche oder oberflächennaher Schichten, Wärme zu leiten oder die Fähigkeit von Gewebe, überschüssige Wärme abzuführen oder nach einer erzwungenen Abkühlung sich wieder zu erwärmen, kann eine für eine Diagnose wertvolle Aussage enthalten. Deshalb ist die Bildverarbeitungseinrichtung 80 insbesondere mit der Lichtquelle 74 gekoppelt, um die Lichtquelle 74 so zu steuern, dass beispielsweise mittels eines Lichtblitzes (im sichtbaren oder im infraroten Wellenlängenbereich) die Oberfläche des zu beobachtenden Gegenstands vorübergehend erwärmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Bildverarbeitungseinrichtung 80 ausgebildet sein, um eine in 1 nicht dargestellte Einrichtung zum Zuführen von gekühltem Gas zu dem zu beobachtenden Gegenstand so zu steuern, dass dessen Oberfläche kurzfristig und vorübergehend abgekühlt wird. Die Bildverarbeitungseinrichtung 80 kann die Temperaturverteilung an der Oberfläche des zu beobachtenden Gegenstands nach der Zufuhr von Wärme oder Kälte als Funktion der Zeit erfassen. Die Fähigkeit von Gewebe, eine Temperatur in der Nähe der Körpertemperatur nach der Zufuhr von Wärme oder Kälte besonders schnell oder besonders langsam wieder anzunehmen, kann Hinweise darauf liefern, ob das Gewebe gesund oder krank ist.
Die Kamera 70 kann Bestandteil des Endoskops 10 sein, d. h. zusammen mit diesem angeboten, gehandelt und/oder gelagert und transportiert werden. Wenn die Kamera 70 zerstörungsfrei von dem Endoskop 10 trennbar ist, können alternativ beide getrennt voneinander angeboten, gehandelt und/oder gelagert und transportiert werden.
Das Endoskop 10, die Kamera 70, die Lichtquelle 74, die Bildverarbeitungseinrichtung 80 und die Bildschirme 88, 89 bilden ein Endoskopiesystem. Zur stereoskopischen Betrachtung eines Gegenstands kann das Endoskopiesystem zwei Endoskope 10 mit zwei Kameras 70 oder ein Endoskop mit zwei optischen Systemen und zwei Kameras 70 umfassen. Wenn eine stereoskopische Betrachtung nur im Sichtbaren erwünscht ist, kann eines der beiden Endoskope bzw. eines der beiden optischen Systeme lediglich ein Objektiv 22 und einen Bildsensor 38, nicht jedoch die Strahlteiler 30, 60, die Lichtübertragungseinrichtung 40, die Korrektureinrichtung 50, 66 und die Bildsensoren 68, 69 umfassen. Alternativ kann ein herkömmliches Endoskop für sichtbares Licht mit dem anhand der 1 dargestellten Endoskop 10 zur stereoskopischen Betrachtung kombiniert werden.
Das erste transparente Fensterbauteil 21, das Objektiv 22, der erste Strahlteiler 30, der erste Bildsensor 38, die erste Korrektureinrichtung 50, die Lichtübertragungseinrichtung 40, das Okular 28 und das zweite transparente Fensterbauteil 29 bilden ein optisches System für ein Endoskop 10. Das optische System kann optional ferner das Objektiv 71, den zweiten Strahlteiler 60, die zweite Korrektureinrichtung 66, den zweiten Bildsensor 68 und den dritten Bildsensor 69 umfassen. Das optische System kann unabhängig vom Endoskop 10 gefertigt werden, um erst nach Fertigstellung aller seiner Komponenten in ein Endoskop 10 eingebaut bzw. mit dessen weiteren Komponenten zu einem Endoskop 10 vervollständigt zu werden. Die Teile und Komponenten des optischen Systems können teilweise oder vollständig bereits vor Einbau im Endoskop 10 mechanisch verbunden sein und eine oder mehrere Baugruppen bilden, in denen insbesondere die Anordnung und Ausrichtung der Komponenten 21, 22, 30, 38, 50, 40, 28, 29, 71, 60, 68, 66, 69 relativ zueinander festgelegt ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskopiesystems, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen dem anhand der 1 dargestellten Endoskopiesystem ähnelt. Nachfolgend sind Merkmale, Eigenschaften und Funktionen, insbesondere des optischen Systems beschrieben, in denen dieses sich von dem oben anhand der 1 dargestellten System unterscheidet.
Bei dem in 2 dargestellten Endoskop 10 weist das optische System zwei Strahlteiler 30, 60 am oder nahe dem distalen Ende 11 des Endoskops 10 auf. Anordnung und Eigenschaften des ersten transparenten Fensterbauteils 21, des Objektivs 22, des ersten Strahlteilers 30 und des ersten Bildsensors 38 entsprechen denjenigen des anhand der 1 dargestellten Endoskops. Proximal und – bezüglich des von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 nicht reflektierten Lichts im zweiten und dritten Wellenlängenbereich – lichtstromabwärts des ersten Strahlteilers 30 sind eine erste Korrektureinrichtung 50 und ein zweiter Strahlteiler 60 angeordnet.
Der zweite Strahlteiler 60 ähnelt mit einer Lichteintrittsfläche 61, einer wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62, einer ersten Lichtaustrittsfläche 63 und einer zweiten Lichtaustrittsfläche 64 dem zweiten Strahlteiler des anhand der 1 dargestellten optischen Systems. Aufgrund der Anordnung im Schaft 13 des Endoskops 10 ist der zweite Strahlteiler 60 des optischen Systems des in 2 gezeigten Endoskops 10 kleiner als der anhand der 1 dargestellte zweite Strahlteiler.
Die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 ist ausgebildet und angeordnet, um durch die Lichteintrittsfläche 61 eintretendes Licht im zweiten Wellenlängenbereich zur ersten Lichtaustrittsfläche 63 zu reflektieren. Durch die Lichteintrittsfläche 61 eintretendes Licht im dritten Wellenlängenbereich wird von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62 nicht reflektiert, sondern transmittiert und tritt an der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 aus dem zweiten Strahlteiler 60 aus. An der ersten Lichtaustrittsfläche 63, insbesondere unmittelbar an diese angrenzend oder mit dieser verkittet ist ein zweiter Bildsensor 68 vorgesehen.
Proximal und – hinsichtlich des von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 nicht reflektierten Lichts im dritten Wellenlängenbereich – lichtstromabwärts des zweiten Strahlteilers 60 sind eine zweite Korrektureinrichtung 66 und eine Lichtübertragungseinrichtung 40 vorgesehen. Die Lichtübertragungseinrichtung 40 ähnelt der anhand der 1 dargestellten Lichtübertragungseinrichtung, ist jedoch nur zur Übertragung von Licht in dem von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 nicht reflektierten dritten Wellenlängenbereich vorgesehen. Am proximalen Ende 19 des Endoskops 10 sind ein Okular 28 und ein zweites transparentes Fensterbauteil 29 sowie eine Kamera 70 mit einem Objektiv 71 und einem dritten Bildsensor 69 vorgesehen.
Von einem Gegenstand in einem vorbestimmten Abstand vom distalen Ende 11 des Endoskops 10 ausgehendes Licht im ersten, für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich fällt gebrochen durch das Objektiv 22 und reflektiert an der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 so auf den ersten Bildsensor 38, dass dort ein scharfes oder weitgehend scharfes Bild mit nur geringem Bildfehler entsteht.
Vom Gegenstand ausgehendes Licht im zweiten, infraroten Wellenlängenbereich erzeugt ein Zwischenbild nahe der Lichtaustrittsfläche 34 des ersten Strahlteilers 30, das jedoch aufgrund von Abbildungsfehlern insbesondere des Objektivs 22 im zweiten Wellenlängenbereich Bildfehler aufweisen kann. Dieses Zwischenbild im zweiten Wellenlängenbereich wird durch die Korrektureinrichtung 50 nach einer Reflexion an der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 auf den zweiten Bildsensor 68 geworfen. Indem die erste Korrektureinrichtung 50 gleichzeitig ausgebildet ist, um Abbildungsfehler – insbesondere des Objektivs 22 – im zweiten Wellenlängenbereich zu korrigieren entsteht ein scharfes und allenfalls geringe Bildfehler aufweisendes Bild des erwähnten fehlerbehafteten Zwischenbilds im zweiten Wellenlängenbereich.
Licht im dritten, infraroten Wellenlängenbereich wird weder von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 noch von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 62 des zweiten Strahlteilers 60 reflektiert, sondern tritt an der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 aus dem zweiten Strahlteiler 60 aus. Dabei entsteht nahe der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 des zweiten Strahlteilers 60 ein Bild, das jedoch aufgrund von Abbildungsfehlern der durchlaufenen optischen Bauelemente, insbesondere des Objektivs 22 und der ersten Korrektureinrichtung 50, im dritten Wellenlängenbereich einen oder mehrere Bildfehler aufweisen kann. Diese Bildfehler werden durch die zweite Korrektureinrichtung 66 teilweise, weitgehend oder (fast) vollständig korrigiert, so dass von der Lichtübertragungseinrichtung 40, dem Okular 28 und dem Objektiv 71 ein fehlerarmes Bild am dritten Bildsensor 69 erzeugt wird. Alternativ kann eine Korrektur der Bildfehler im dritten Wellenlängenbereich statt durch die zweite Korrektureinrichtung 66 durch die Lichtübertragungseinrichtung 40, das Okular 28 und/oder das Objektiv 71 erfolgen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen dem anhand der 2 und insbesondere dem anhand der 1 dargestellten Endoskop ähnelt. Nachfolgend sind Merkmale, Funktionen und Eigenschaften beschrieben, in denen das in 3 gezeigte Endoskop sich von dem anhand der 1 dargestellten unterscheidet. Das in 3 gezeigte Endoskop kann ähnlich wie die anhand der 1 und 2 dargestellten Endoskope (jeweils einschließlich der Kamera) mit einer Bildverarbeitungseinrichtung, einer Lichtquelle, einem Bildschirm und/oder weiteren Komponenten zu einem Endoskopiesystem kombiniert werden.
Das in 3 gezeigte Endoskop 10 unterscheidet sich von dem anhand der 1 dargestellten Endoskop insbesondere dadurch, dass die bei dem anhand der 1 dargestellten Endoskop in der Kamera 70 enthaltenen Komponenten vollständig in das Gehäuse des Endoskops 10 integriert sind. Deshalb entfallen das Okular 28 und das zweite transparente Fensterbauteil 29. Stattdessen bildet ein Objektiv 71 mit einer oder mehreren Linsen das von der letzten bzw. äußerst proximalen Stablinseneinheit 45 der Übertragungseinrichtung 40 erzeugte reelle Zwischenbild auf die Bildsensoren 68, 69 ab. Die Korrekturwirkung der ersten Korrektureinrichtung 50 im zweiten, infraroten Wellenlängenbereich kann alternativ von der Lichtübertragungseinrichtung 40 und/oder vom Objektiv 71 bereitgestellt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen dem anhand der 1 und 2 und insbesondere dem anhand der 3 dargestellten Endoskop ähnelt. Nachfolgend sind Merkmale, Eigenschaften und Funktionen des in 4 gezeigten Endoskops beschrieben, in denen dieses sich insbesondere von dem anhand der 3 dargestellten Endoskop unterscheidet.
Das in 4 gezeigte Endoskop 10 weist lediglich eine Korrektureinrichtung 50 auf, die beispielhaft unmittelbar lichtstromaufwärts des zweiten Strahlteilers 60 angeordnet ist und Teil eines Objektivs zur Abbildung eines von der Lichtübertragungseinrichtung 40 erzeugten Zwischenbilds auf die Bildsensoren 68, 69 sein kann. Die Korrektureinrichtung 50 ist mit einer Antriebseinrichtung 58 mechanisch gekoppelt. Die Kopplung ist beispielsweise durch einen in 4 angedeuteten Spindelantrieb verwirklicht. Die Korrektureinrichtung 5 ist durch die Antriebseinrichtung 58 zwischen zwei Positionen verschiebbar oder rotierbar oder auf andere Weise bewegbar. Beispielhaft sind in 4 zwei Positionen der Korrektureinrichtung 50 angedeutet, eine in durchgezogener Linie und eine in gestrichelter Linie. Die Korrektureinrichtung 50 kann mehrere relativ zueinander bewegbare Bauteile umfassen.
In einer ersten Position der Korrektureinrichtung 50 korrigiert die Korrektureinrichtung 50 Abbildungsfehler anderer Komponenten des optischen Systems im zweiten, infraroten Wellenlängenbereich, so dass am zweiten Bildsensor 68 ein scharfes und nur geringe Bildfehler aufweisendes Bild erzeugt wird. In einer zweiten Position der Korrektureinrichtung 50 korrigiert die Korrektureinrichtung 50 Abbildungsfehler anderer Komponenten des optischen Systems im dritten, infraroten Wellenlängenbereich, so dass am dritten Bildsensor 69 ein scharfes und nur geringe Bildfehler aufweisendes Bild erzeugt wird.
Mit der durch die Antriebseinrichtung 58 verstellbaren Korrektureinrichtung 50 ist alternativ eine optimale Abbildung im zweiten Wellenlängenbereich auf den zweiten Bildsensor 68 oder eine optimale Abbildung im dritten Wellenlängenbereich auf den dritten Bildsensor 69 möglich. Eine hinreichende Geschwindigkeit der Antriebseinrichtung 58 und eine hinreichend kurze Stellzeit vorausgesetzt kann periodisch alternierend eine Bilderfassung im zweiten Wellenlängenbereich mittels des zweiten Bildsensors 68 und im dritten Wellenlängenbereich mittels des dritten Bildsensors 69 erfolgen.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops 10, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen den anhand der 1 und 4 und insbesondere den anhand der 2 und 3 dargestellten Endoskopen ähnelt. Nachfolgend sind Merkmale, Eigenschaften und Funktionen beschrieben, in denen das in 5 gezeigt Endoskop 10 sich von den anhand der 2 und 3 dargestellten Endoskopen unterscheidet.
Das in 5 gezeigte Endoskop 10 weist ähnlich wie das anhand der 2 dargestellte Endoskop zwei Strahlteiler 30, 60 am distalen Ende 11 auf, so dass mittels der Lichtübertragungseinrichtung 40 nur Licht im dritten Wellenlängenbereich zum proximalen Ende 19 des Endoskops 10 übertragen wird. Im Unterschied zu dem anhand der 2 dargestellten Endoskop weist das in 5 gezeigte Endoskop 10, ähnlich wie das anhand der 3 dargestellte Endoskop, keine separate oder abnehmbare Kamera auf. Stattdessen sind am proximalen Ende 19 ein Objektiv 71 und ein dritter Bildsensor 69 in das Gehäuse des Endoskops 10 selbst integriert.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops 10, das in einigen Merkmalen und Eigenschaften den anhand der 1, 2, 4 und 5 dargestellten Endoskopen und insbesondere dem anhand der 3 dargestellten Endoskop ähnelt. Nachfolgend sind Merkmale, Eigenschaften und Funktionen des in 6 gezeigten Endoskops 10 beschrieben, in denen dieses sich von dem anhand der 3 dargestellten Endoskop unterscheidet.
Bei dem in 6 gezeigten Endoskop 10 ist ein Lichteintrittsfenster 21 in einer gegenüber der Längsachse des Schafts 13 um 90 Grad gedrehten Position vorgesehen. Entsprechend ist die Blickrichtung des Endoskops 10 nicht parallel zur Längsachse des Schafts 13, sondern orthogonal dazu. Von einer wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 eines ersten Strahlteilers 30 am distalen Ende 11 des Endoskops 10 nicht reflektiertes Licht in einem ersten, für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich fällt auf einen ersten Bildsensor an einer ersten Lichtaustrittsfläche 33 des ersten Strahlteilers 30. Von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche 32 des ersten Strahlteilers 30 reflektiertes Licht in einem zweiten, infraroten Wellenlängenbereich und in einem dritten, infraroten Wellenlängenbereich wird wie bei dem anhand der 3 dargestellten Endoskop von einer Lichtübertragungseinrichtung 40 zum proximalen Ende 19 des Endoskops übertragen, wo es wellenlängenabhängig auf einen zweiten Bildsensor 68 oder einen dritten Bildsensor 69 fällt. Das erste transparente Fensterbauteil 21 kann mit einer oder zwei gekrümmten Oberflächen gleichzeitig als Objektiv ausgebildet sein. Auch die Lichteintrittsfläche 31 des ersten Strahlteilers 30 kann gekrümmt und Teil des Objektivs sein.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops 10, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen den anhand der 1 bis 4 und 6 dargestellten Endoskopen und insbesondere dem anhand der 5 dargestellten Endoskop ähnelt. Nachfolgend sind Merkmale, Eigenschaften und Funktionen des in 7 gezeigten Endoskops 10 beschrieben, in denen dieses sich von dem anhand der 5 dargestellten Endoskop unterscheidet.
Bei dem in 7 gezeigten Endoskop 10 sind nicht nur zwei Strahlteiler 30, 60 und ein erster Bildsensor 38 und ein zweiter Bildsensor 68 an den Strahlteilern 30, 60, sondern auch ein dritter Bildsensor 69 am oder nahe dem distalen Ende 11 des Endoskops 10 angeordnet. Damit entfällt die beim anhand der 5 dargestellten Endoskop erforderliche Lichtübertragungseinrichtung zum Übertragen von Licht im dritten Wellenlängenbereich zum proximalen Ende des Endoskops. Der Schaft 13 des Endoskops 10 kann deshalb gekrümmt und/oder flexibel ausgebildet sein.
Eine zweite Korrektureinrichtung 66 zum Korrigieren von einem oder mehreren Bildfehlern von lichtstromaufwärts angeordneten Komponenten des optischen Systems ist bei dem in 7 dargestellten Beispiel mit der zweiten Lichtaustrittsfläche 64 des zweiten Strahlteilers 60 einerseits und mit dem dritten Bildsensor 69 andererseits verkittet, um die Anzahl reflektierender Flächen zu reduzieren. Entsprechend können die Korrektureinrichtungen 50, 66 der anhand der 1 bis 6 dargestellten optischen Systeme mit den Strahlteilern 30, 60 verkittet sein.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops 10, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen den anhand der 1 bis 6 dargestellten Endoskopen und insbesondere dem anhand der 7 dargestellten Endoskop ähnelt. Im Unterschied zu dem anhand der 7 dargestellten Endoskop sind bei dem in 8 gezeigten Endoskop 10 lediglich ein Strahlteiler 30 und zwei Bildsensoren 38, 39 vorgesehen, die beide am distalen Ende 11 des Endoskops 10 angeordnet sind. Somit werden nur zwei Wellenlängenbereiche, nämlich ein erster, für das menschliche Auge sichtbarer Wellenlängenbereich und ein zweiter, infraroter Wellenlängenbereich, durch die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche 32 des Strahlteilers unterschieden und auf die Bildsensoren 38, 39 gelenkt.
Bezugszeichenliste

10: Endoskop
11: distales Ende des Endoskops 10
13: Schaft des Endoskops 10
17: Lichtleitfasern im Schaft 13 des Endoskops 10
19: proximales Ende des Endoskops 10
21: erstes transparentes Fensterbauteil am distalen Ende 11 des Endoskops 10
22: Objektiv am distalen Ende 11 des Endoskops 10
28: Okular am proximalen ende 19 des Endoskops 10
29: zweites transparentes Fensterbauteil am proximalen Ende 19 des Endoskops 10
30: erster Strahlteiler proximal des Objektivs 22
31: Lichteintrittsfläche des ersten Strahlteilers 30
32: wellenlängenabhängig reflektierende Fläche des ersten Strahlteilers 30
33: erste Lichtaustrittsfläche des ersten Strahlteilers 30
34: zweite Lichtaustrittsfläche des ersten Strahlteilers 30
38: erster Bildsensor an der ersten Lichtaustrittsfläche des ersten Strahlteilers 30
39: zweiter Bildsensor an der zweiten Lichtaustrittsfläche des ersten Strahlteilers 30
40: Lichtübertragungseinrichtung zum Übertragen von Licht von einem Strahlteiler 30, 60 zum proximalen Ende 11 des Endoskops 10
45: Stablinseneinheit der Lichtübertragungseinrichtung 70
50: (erste) Korrektureinrichtung
58: Antriebseinrichtung der ersten Korrektureinrichtung 50
60: zweiter Strahlteiler proximal des ersten Strahlteilers 30 oder proximal der Lichtübertragungseinrichtung 50
61: Lichteintrittsfläche des zweiten Strahlteilers 60
62: wellenlängenabhängig reflektierende Fläche des zweiten Strahlteilers 60
63: erste Lichtaustrittsfläche des zweiten Strahlteilers 60
64: zweite Lichtaustrittsfläche des zweiten Strahlteilers 60
66: zweite Korrektureinrichtung
68: zweiter Bildsensor an der ersten Lichtaustrittsfläche 53 des zweiten Strahlteilers 60
69: dritter Bildsensor an der zweiten Lichtaustrittsfläche 54 des zweiten Strahlteilers 60 oder am proximalen Ende der Lichtübertragungseinrichtung 44
70: Kamera
71: Objektiv der Kamera 70
74: Lichtquelle
75: Lichtleitkabel
80: Bildverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von Bildsignalen der Bildsensoren 38, 68, 69
81: Bildsignaleingang der Bildverarbeitungseinrichtung 80
84: Bildsignalausgang der Bildverarbeitungseinrichtung 80
86: Steuersignalausgang der Bildverarbeitungseinrichtung 80 zum Steuern einer medizinischen Vorrichtung
88: erste Bilddarstellungseinrichtung (insb. Bildschirm)
89: zweite Bilddarstellungseinrichtung (insb. Bildschirm)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5711755 [0003]
US 5445157 [0004]
US 2012/0248333 A1 [0005]
EP 0820250 B1 [0006]

Claims

Endoskop (10) zum Erfassen von Licht, das von einem zu beobachtenden Objekt ausgeht, mit: einem Objektiv (22) am distalen Ende (11) des Endoskops (10); einer wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (32) zum Reflektieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich oder zum Reflektieren von Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich; einem Bildsensor (38) zum Wandeln von Licht in dem für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich in ein Bildsignal; wobei die wellenlängenabhängig reflektierende Fläche (33) und der Bildsensor (38) nahe dem distalen Ende (11) des Endoskops (10) angeordnet sind.
Endoskop (10) nach dem vorangehenden Anspruch, ferner mit: einer Lichtübertragungseinrichtung (40) zum Übertragen von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich von der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (33) zum proximalen Ende (12) des Endoskops (10).
Endoskop (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der infrarote Wellenlängenbereich den Wellenlängenbereich von 10 µm bis 14 µm oder den Wellenlängenbereich von 3 µm bis 5 µm oder den Wellenlängenbereich von 8 µm bis 12 µm umfasst.
Endoskop (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Endoskop (10) dafür vorgesehen und ausgebildet ist, um an seinem proximalen Ende (19) mit einer Kamera (70) zum Wandeln von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal gekoppelt zu werden.
Endoskop (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit: einer weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (62) zum Reflektieren von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich und zum Transmittieren von Licht in einem weiteren infraroten Wellenlängenbereich.
Endoskop (10) nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche (62) proximal oder in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Objekt ausgehendem Licht hinter der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (32) angeordnet ist.
Endoskop (10) nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem die weitere wellenlängenabhängig reflektierende Fläche (62) an oder nahe dem proximalen Ende (19) des Endoskops (10) angeordnet ist.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner mit: einem weiteren Bildsensor (68) zum Wandeln von Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei der weitere Bildsensor (68) an oder nahe der weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (62) angeordnet ist.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner mit: einer Korrektureinrichtung (50) zwischen der wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (32) und der weiteren wellenlängenabhängig reflektierenden Fläche (62), zum Korrigieren eines Abbildungsfehlers, den das Objektiv (22) und gegebenenfalls die Lichtübertragungseinrichtung (40) bei Licht in dem infraroten Wellenlängenbereich erzeugt.
Endoskop (10) nach dem vorangehenden Anspruch, ferner mit: einer Antriebseinrichtung (58) zum Bewegen der Korrektureinrichtung (50) oder eines Teils der Korrektureinrichtung (50) in verschiedene Positionen, in denen die Korrektureinrichtung (50) Abbildungsfehler des Objektivs (22) und ggf. der Lichtübertragungseinrichtung (40) bei verschiedenen Wellenlängen korrigiert.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10 in Rückbezug auf Anspruch 2, bei dem die Lichtübertragungseinrichtung (40) vorgesehen und ausgebildet ist, um Licht in dem weiteren infraroten Wellenlängenbereich zu übertragen.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 11 in Rückbezug auf Anspruch 2, ferner mit: einem dritten Bildsensor (69) proximal oder in Ausbreitungsrichtung von von einem zu beobachtenden Objekt ausgehendem Licht hinter der Lichtübertragungseinrichtung (40) und zum Wandeln von Licht im weiteren infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal, wobei der dritte Bildsensor (69) ein Microbolometer-Array oder ein Array von pyroelektrischen Sensoren umfasst.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, bei dem der weitere infrarote Wellenlängenbereich den Wellenlängenbereich von 8 µm bis 12 µm oder den Wellenlängenbereich von 10 µm bis 14 µm umfasst.
Endoskopisches System (10) mit einem Endoskop nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Endoskopisches System nach dem vorangehenden Anspruch, ferner mit: einer Kamera (70) zum Wandeln von Licht im infraroten Wellenlängenbereich in ein Bildsignal.