DE102022116133A1

DE102022116133A1 - Kamerakopf, Visualisierungssystem und zugehöriges Adaptionsverfahren

Info

Publication number: DE102022116133A1
Application number: DE102022116133.1A
Authority: DE
Inventors: Axel Hofer
Original assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Current assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten eines Kamerakopfes (1) wird vorgeschlagen, dass der Kamerakopf (1) über eine verstellbare optische Korrektureinheit (29) verfügt, die als Teil einer Umlenkoptik (28) ausgebildet ist und mit der sich die Länge eines zweiten optischen Pfad (27), der zur Fluoreszenzlichtbildgebung eingesetzt wird, unabhängig von der Länge eines ersten optischen Pfads (26), der zur Weißlichtbildgebung eingesetzt wird, anpassen lässt. Dadurch kann der Kamerakopf (1) so angepasst werden, dass er mit unterschiedlichsten bildsensorlosen Endoskopen (2) verwendet werden kann, auch dann, wenn diese Endoskope (2) unterschiedliche Schnittweiten aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kamerakopf, der mit unterschiedlichen bildsensorlosen Endoskopen, die jeweils über eine Abbildungsoptik verfügen, verwendet werden kann. Hierbei umfasst der Kamerakopf eine optische Schnittstelle zum optischen Ankoppeln eines bildsensorlosen Endoskops, eine Umlenkoptik und wenigstens einen Bildsensor. Ferner ist ein erster optischer Pfad ausgebildet, der von der optischen Schnittstelle bis zum wenigstens einen Bildsensor führt. Die Umlenkoptik bildet dabei einen vom ersten optischen Pfad abweichenden zweiten optischen Pfad aus oder kann diesen zumindest ausbilden, wobei dieser zweite optische Pfad von der optischen Schnittstelle zum wenigstens einen Bildsensor verläuft. Hierbei kann die Umlenkoptik auch den ersten optischen Pfad (mit) ausbilden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Visualisierungssystem, welches wenigstens ein auswechselbares bildsensorloses Endoskop, das eine Abbildungsoptik aufweist, und einen Kamerakopf umfasst, wobei der Kamerakopf erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Mit dem Visualisierungssystem lässt sich beispielsweise ein Operationsgebiet für einen Operateur auf einem Monitor visualisieren, wobei der Kamerakopf hierzu einen Videobilddatenstrom zur Verfügung stellen kann, der an den Monitor ausgegeben werden kann.
Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Verfahren. Dieses Verfahren dient der automatisierten Adaptierung eines (zum Beispiel wie zuvor beschriebenen) Kamerakopfes auf ein (mit dem Kamerakopf zu verwendendes) bildsensorloses Endoskop. Hierbei bildet der Kamerakopf zusammen mit dem bildsensorlosen Endoskop ein Visualisierungssystem.
Ein bildsensorloses Endoskop kann beispielsweise dadurch charakterisierbar sein, dass es ohne Bildsensoren ausgebildet ist. Andere Sensoren, z.B. Temperatur-, Druck- oder Bewegungssensoren sowie Sensoren zur Identifikation des Endoskops könnten dennoch in einem solchen Endoskop integriert sein. Ein solches Endoskop wird in der Regel zur Nachbearbeitung von Bildern mit einem Kamerakopf optisch gekoppelt.
Die Erfindung beschäftigt sich damit, wie ein Kamerakopf mit unterschiedlichen Endoskopen verwendet werden kann. Beispielsweise sind Laparoskope vorbekannt, mit denen eine „Bauchspiegelung“ (Laparoskopie), also eine optische Inspektion der Organe in der Bauchhöhle, durchgeführt werden kann, wobei dann mit dem Laparoskop sowohl eine sichtbare Bildgebung möglich ist als auch das Aufzeichnen von Fluoreszenzbildern, die beispielsweise mit Fluorophoren wie Indocyaningrün (ICG) erzeugt werden können. Hierzu wird das Fluorophor ICG mit einer Wellenlänge von etwa 780 nm angeregt und emittiert in Reaktion hierauf Fluoreszenzlicht im nahen Infrarot (NIR)-Wellenlängenbereich bei ca. 810 nm. Typischerweise wird bei einer solchen Anwendung ein so genannter Notch-Filter verwendet, mit dem das Anregungslicht von 780 nm vom Bildsensor ferngehalten wird. Solche Filter werden dabei häufig in einem separaten Kamerakopf angeordnet, der den Bildsensor trägt, während das an den Kamerakopf angeschlossene Endoskop lediglich eine bildgebende Optik aufweist.
Bei einer solchen Anwendung ist es häufig so, dass die Schnittweite, die das Endoskop für die sichtbaren Wellenlängen, insbesondere für eine mittlere Wellenlänge von beispielsweise 570 nm, erzeugt, abweicht von derjenigen Schnittweite, die das Endoskop für die Fluoreszenzwellenlänge von 810 nm erzeugt (diese Schnittweite ist typischerweise länger als diejenige für 570 nm). Wird also nur ein einziger Bildsensor verwendet, so kann immer nur entweder das sichtbare Bild (VIS) oder aber das Fluoreszenzbild (FI) scharf auf den Bildsensor abgebildet werden. Daher werden bereits Kameraköpfe eingesetzt, die über zwei Bildsensoren verfügen, wobei dann oftmals ein monochromer Bildsensor zum Aufzeichnen eines Fluoreszenzbilds vorgesehen ist und ein RGB-Sensor zum Aufzeichnen des VIS-Bilds, wobei die beiden Sensoren in unterschiedlichen Abständen zur letzten optischen Fläche des Endoskops (unter Berücksichtigung der jeweiligen optischen Pfade) angeordnet werden, damit die Schnittweitenunterschiede kompensiert sind. Sind also die Schnittweitenunterschiede des Endoskops für die verwendeten Wellenlängen bekannt, so kann dies bei der Positionierung der beiden Bildsensoren im Kamerakopf berücksichtigt werden. Allerdings ist diese Positionierung in der Regel nicht veränderbar, d.h. der Kamerakopf kann dann nur mit einem bestimmten Endoskop scharfe Bilder liefern.
Wird nun ein solcher Kamerakopf mit einem anderen Endoskop, beispielsweise eines anderen Herstellers, verwendet, so kann es vorkommen, dass sich die Schnittweitendifferenz ändert. In diesem Fall kann entweder das visuelle Bild oder aber das Fluoreszenzbild nicht mehr scharf abgebildet werden und somit erheblich an Bildqualität einbüßen.
Daher existieren auch Ansätze, wenigstens einen der beiden Bildsensoren innerhalb des Sensorkopfes zu bewegen, um dadurch eine Schnittweitenanpassung zu realisieren. Derartige Ansätze sind aber technisch sehr aufwändig.
Von diesem vorbekannten Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten von Kameraköpfen zu erweitern. Insbesondere soll die Handhabung und Verwendung eines Kamerakopfes mit unterschiedlichen Endoskopen vereinfacht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einem Kamerakopf die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Kamerakopf der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Umlenkoptik eine optische Korrektureinheit umfasst, mit der eine optische Pfadlängendifferenz, die zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad besteht, einstellbar ist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die optische Korrektureinheit auch so ausgestaltet sein, dass die optische Korrektureinheit eine Länge des zweiten optischen Pfads verändert. Diese Anpassung der Länge des zweiten optischen Pfads kann insbesondere so stattfinden, dass die Länge des ersten optischen Pfads gerade unverändert bleibt. In diesem Fall wirkt sich eine Verstellung der Korrektureinheit somit nur auf den erwähnten zweiten optischen Pfad aus, nicht aber auf den beschriebenen ersten optischen Pfad.
Die Korrektureinheit kann aber auch so ausgestaltet sein, dass die Länge des ersten optischen Pfads und die Länge des zweiten optischen Pfads, insbesondere unabhängig voneinander, anpassbar ist (durch Verstellen der Korrektureinheit).
Die Veränderung der jeweiligen Pfadlänge kann einerseits geschehen durch Veränderungen der geometrischen Pfadlänge, beispielsweise durch Verkippen oder Verschieben einer optischen Oberfläche der Korrektureinheit. Ergänzend oder alternativ hierzu kann die Korrektureinheit die optische Pfadlänge nΔL aber auch durch Veränderung des Brechungsindex n eines Materials variieren, welches den optischen Pfad mit ausbildet. Diese ist beispielsweise mit Hilfe von elektrooptischen Modulatoren möglich.
Mit anderen Worten ist somit gemäß der Erfindung vorgesehen, dass durch Verstellen der optischen Korrektureinheit die Differenz der Pfadlängen des ersten optischen Pfads und des zweiten optischen Pfads verändert werden können, insbesondere dadurch, dass, vorzugsweise ausschließlich, die Länge des zweiten optischen Pfads bei Verstellung der Korrektureinheit verändert wird. Dies hat den technischen Vorteil, dass Schnittweitendifferenzen, die durch ein Endoskop erzeugt werden, welches mit dem Kamerakopf zur Bildgebung eingesetzt wird, ausgeglichen werden können. Beispielsweise kann die Schnittweitendifferenz bei einem Laparoskop bis zu 2 mm betragen; bei einem anderen Endoskop kann die Schnittweitendifferenz hingegen 0 mm betragen. Hierbei kann die Schnittweitendifferenz beispielsweise die Differenz der mittleren Schnittweite (Back Focal Length = BFL) von sichtbaren Wellenlängen und der Schnittweite für eine zur Fluoreszenzbildgebung eingesetzten Fluoreszenzwellenlänge sein. Unter Schnittweite wird hier ganz allgemein der Abstand des Bildes von der hintersten optischen Fläche des zur Bildgebung (zusammen mit dem Kamerakopf) eingesetzten Endoskops verstanden, wobei angenommen wird, dass sich das Objekt im Unendlichen befindet.
Durch die verstellbare optische Korrektureinheit können somit derartige Unterschiede in den Schnittweiten durch Anpassung der jeweiligen optischen Pfadlänge(n) innerhalb des Kamerakopfes ausgeglichen werden. Dadurch kann erreicht werden, dass der Kamerakopf mit unterschiedlichen Endoskopen verwendet werden kann, wobei dabei jeweils ein scharfes Bild sowohl im sichtbaren Wellenlängenbereich (VIS) und zudem ein scharfes Fluoreszenzbild erhalten werden kann, jeweils für die Fluoreszenzwellenlänge, für die das jeweilige Endoskop ausgelegt ist.
Vorteilhaft an der Erfindung ist ferner, dass Schnittweitenunterschiede ausgeglichen werden können, ohne dass dabei der wenigstens eine Bildsensor bewegt werden muss. Dies vereinfacht den Aufbau und damit die Montage des Endoskops erheblich. Insbesondere kann so der Bildsensor besser vor Staub geschützt werden, weil er nicht beweglich ausgestaltet sein muss.
Erfindungsgemäß kann die Aufgabe auch durch weitere vorteilhafte Ausführungen gelöst werden, die in den Unteransprüchen definiert sind und im Folgenden erläutert werden sollen:

Um eine automatisierte Verstellung der optischen Korrektureinheit zu ermöglichen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Kamerakopf einen Aktor umfasst, der dazu eingerichtet ist, insbesondere in Reaktion auf ein Steuersignal, die Korrektureinheit zu verstellen, um so die optische Pfadlängendifferenz zu verändern/einzustellen und/oder um die Länge des ersten optischen Pfads zu verändern. Bevorzugt ist der Aktor somit ansteuerbar ausgestaltet, wobei das Steuersignal beispielsweise von einer Kamerasteuerungseinheit an den Kamerakopf übertragen werden kann oder beispielsweise auch vom Kamerakopf selbst erzeugt werden kann.

Der Kamerakopf kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sich bei Verstellung der Korrektureinheit eine Länge des zweiten optischen Pfads verändert. Hierbei kann sich insbesondere eine Länge des ersten optischen Pfads nicht ändern, d.h. diese Länge bleibt unverändert. Es sind aber auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen eine Verstellung der Korrektureinheit sowohl die Länge des zweiten optischen Pfads als auch die Länge des ersten optischen Pfads verändert. Dies wird an einem Ausführungsbeispiel (7) deutlich werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Umlenkoptik wenigstens ein wellenlängenselektives optisches Element umfassen, also beispielsweise einen optischen Filter oder eine wellenlängenselektive Umlenkfläche. Dieses wellenlängenselektive optische Element sorgt dafür, dass sich Wellenlängen, die sich entlang des zweiten optischen Pfads ausbreiten können, von Wellenlängen unterscheiden, die sich entlang des ersten optischen Pfads ausbreiten können. Dadurch wird es möglich unterschiedliche Spektralbereiche sensorisch zu erfassen und somit beispielsweise neben herkömmlichen Weißlichtbildern auch Fluoreszenzbilder mit dem Kamerakopf aufzuzeichnen.
Die Korrektureinheit kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung zwei Umlenkflächen umfassen, die gemeinsam in ihrer jeweiligen Position verstellbar sind. Diese Verstellung kann vorzugsweise mithilfe des zuvor erwähnten Aktors bewerkstelligt werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass diese Verstellung quer zu einer optischen Achse des ersten optischen Pfads erfolgt.
Eine erfindungsgemäß ausgestaltete optische Korrektureinheit kann beispielsweise mithilfe wenigstens eines Umlenkprismas implementiert werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch wenigstens ein Umlenkspiegel verwendet werden, um eine Korrektureinheit zu realisieren.
Die Korrektureinheit des Kamerakopfes kann beispielsweise wenigstens ein drehbar gelagertes optisches Element umfassen. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Korrektureinheit auch wenigstens ein innerhalb des Kamerakopfes verschiebbares optisches Element umfassen. Durch derartige Ausgestaltungen kann die optische Pfadlängendifferenz jeweils angepasst werden, und zwar entweder durch Drehen oder aber, ergänzend oder alternativ hierzu, durch Verschieben des wenigstens einen optischen Elements (also z.B. durch Drehen und/oder Verschieben eines Umlenkprismas oder eines Umlenkspiegels).
Die Korrektureinheit kann beispielsweise ausgehend von einer Ausgangsstellung verstellbar sein. Hierbei kann bereits in der Ausgangsstellung eine optische Pfadlängendifferenz (als eine Art Offset) zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad bestehen.
Auch die Umlenkoptik kann wenigstens eine wellenlängenselektive Umlenkfläche umfassen. Diese Umlenkfläche kann insbesondere als wellenlängenselektive Spiegelfläche, zum Beispiel eines Strahlteilers, ausgestaltet sein. Die Umlenkfläche kann ferner auf Basis eines dichroitischen Films realisiert sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine wellenlängenselektive Umlenkfläche der Umlenkoptik den zweiten optischen Pfad vom ersten optischen Pfad abzweigt.
Bei einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Bildsensor des Kamerakopfes ein einzelner Bildsensor ist. Dieser einzelne Bildsensor ist dazu eingerichtet, sowohl einen ersten Wellenlängenbereich, der mithilfe des ersten optischen Pfads zum Bildsensor gelangt, abzubilden (d.h. sensorisch zu erfassen) als auch einen zweiten Wellenlängenbereich, der entlang des zweiten optischen Pfads zu dem Bildsensor gelangt. Es kann bei dieser Ausgestaltung also insbesondere vorgesehen sein, dass der erste optische Pfad und der zweite optische Pfad zu diesem einzelnen Bildsensor (also zum selben Bildsensor) verlaufen. Ferner kann bei einer solchen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass dieser einzelne Bildsensor neben sichtbaren Wellenlängen auch unsichtbare Wellenlängen erfassen kann, also beispielsweise Wellenlängen im UV-Bereich oder im Nahinfrarotbereich (NIR). Der besagte einzelne Bildsensor kann zu diesem Zweck beispielsweise als ein RGBX-Sensor oder als ein hyperspektraler Bildsensor ausgestaltet sein. Hierbei steht das X für ein Filter auf Pixellevel, welches beispielsweise Licht außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs erfassen kann, also beispielsweise im UV-Bereich oder im NIR-Wellenlängenbereich.
Wenn sowohl der erste optische Pfad als auch der zweite optische Pfad zu dem einzelnen Bildsensor verlaufen kann der einzelne Bildsensor in einem ersten Bildgebungsmodus mithilfe des ersten optischen Pfads Bilder in einem ersten Spektralbereich erfassen (z.B. Weißlichtbilder im VIS-Bereich) beziehungsweise aufzeichnen und in einem zweiten Bildgebungsmodus mithilfe des zweiten optischen Pfads Bilder in einem vom ersten Spektralbereich abweichenden zweiten Spektralbereich (z.B. im NIR-Wellenlängenbereich) aufzeichnen beziehungsweise erfassen.
Ist der beschrieben einzelne Bildsensor beispielsweise als RGBX-Sensor oder hyperspektraler Sensor ausgestaltet, so ist es auch möglich, dass die beiden beschriebenen Bildgebungsmodi nicht zeitlich nacheinander ablaufen (zum Beispiel alternierend) sondern gleichzeitig. D.h. in einem solchen Fall können Weißlichtbilder und Fluoreszenzbilder gleichzeitig mit ein und demselben Bildsensor aufgezeichnet werden. Die Separation der beiden Bilder kann dann auf Pixellevel erfolgen unter Ausnutzung vorbekannter Algorithmen oder unter Ausnutzung der hyperspektralen Eigenschaften des Bildsensors.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der wenigste eine Bildsensor ein einzelner Bildsensor ist mit einer ersten Bildsensorfläche und einer zweiten Bildsensorfläche, die koplanar zueinander angeordnet sind. In einem solchen Fall kann nämlich der erste optische Pfad in der ersten Bildsensorfläche und der zweite optische Pfad in der zweiten Bildsensorfläche enden. Dieser Fall entspricht somit einer monolithischen Integration von zwei separaten (aber in einer gemeinsamen Bildebene angeordneten) Bildsensorflächen in einem einzigen physikalischen Bildsensor. In diesem Fall können somit gleichzeitig mit ein und demselben Bildsensor, aber unter Verwendung von zwei räumlich getrennten Bildsensorflächen, Bilder in zwei unterschiedlichen Spektralbereichen mit dem Kamerakopf aufgezeichnet werden.
Eine hierzu alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Kamerakopf einen ersten Bildsensor zur Erfassung von Bildern in einem, insbesondere dem zuvor beschriebenen, ersten Spektralbereich (zum Beispiel VIS) und einen zweiten Bildsensor zur Erfassung von Bildern in einem, insbesondere dem zuvor beschriebenen, vom ersten Spektralbereich abweichenden zweiten Spektralbereich (z.B. UV-, NIR- oder ein Teilbereich des VIS) umfasst. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der erste optische Pfad zum ersten Bildsensor verlaufen. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass der zweite optische Pfad zum zweiten Bildsensor verläuft. Ferner ist es hierbei bevorzugt, wenn sich der zweite Bildsensor vom ersten Bildsensor in seiner spektralen Sensitivität unterscheidet. Ursächlich für die unterschiedliche spektrale Sensitivität kann beispielsweise sein, dass die beiden Bildsensoren unterschiedliche spektrale Filter auf Pixellevel verwenden; oder aber, es kann hierzu alternativ oder ergänzend ein vorgeschalteter optischer Filter verwendet werden, der die Wellenlängen beschränkt, die auf den jeweiligen Bildsensor treffen. Dies bietet sich insbesondere an, wenn der zweite Bildsensor ein monochromer Bildsensor ist.
Bei solchen Ausgestaltungen kann der erste Bildsensor in einer Ebene angeordnet sein, die weder identisch ist zu einer Ebene, in welcher der zweite Bildsensor angeordnet ist, noch parallel zu dieser zweiten Ebene verläuft. Beispielsweise sind Ausgestaltungen des Kamerakopfes möglich, bei denen die beiden Bildsensoren in Ebenen angeordnet sind, die senkrecht aufeinander stehen. So kann beispielsweise eine Flächennormale des ersten Bildsensors entlang einer optischen Achse des ersten optischen Pfads ausgerichtet sein. Die Flächennormale des zweiten Bildsensors kann hingegen quer, insbesondere senkrecht, zu dieser optischen Achse verlaufen. Solche Anordnungen können in einer sehr kompakten Bauform des Kamerakopfes resultieren.
Wenigstens eine wellenlängenselektive Umlenkfläche der Umlenkoptik, insbesondere die zuvor erwähnte, kann so ausgestaltet sein, dass diese Umlenkfläche einen ersten Fluoreszenzwellenlängenbereich aber auch einen vom ersten Fluoreszenzwellenlängenbereich abweichenden zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich umlenkt. Ganz besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Umlenkfläche einen dritten Wellenlängenbereich, der zwischen dem ersten und zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich liegt, gerade nicht umlenkt. Ist die Umlenkfläche beispielsweise als wellenlängenselektive Spiegelfläche ausgestaltet, so kann sie beispielsweise diesen dritten Wellenlängenbereich transmittieren (also nicht umlenken), aber hingegen den ersten und zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich reflektieren (und somit umlenken). Dadurch kann erreicht werden, dass zwei unterschiedliche Fluoreszenzwellenlängen, die innerhalb des ersten beziehungsweise zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereichs liegen, durch die Umlenkoptik auf den wenigstens einen Bildsensor, also insbesondere auf den zweiten Bildsensor, umlenkbar ist.
Beispielsweise kann eine solche Umlenkfläche mit Hilfe eines dichroitischen Films als Spiegelfläche realisiert sein, wobei die Reflektivität des Films einem Bandpass-Verhalten entspricht, mit zwei Passbändern, die dem ersten und zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich entsprechen.
Es versteht sich, dass damit der Kamerakopf mit unterschiedlichen Endoskopen und/oder unterschiedlichen Fluorophoren verwendet werden kann, um Fluoreszenzbilder in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen mit ein und demselben Bildsensor des Kamerakopfes (der zum Aufzeichnen von Fluoreszenzbildern ausgelegt ist) aufzunehmen. Dabei kann sich je nach verwendetem bildsensorlosem Endoskop und/oder Fluoreszenzwellenlänge auch die Schnittweite ändern. Diese Schnittweitenänderung kann dann aber mit Hilfe der optischen Korrektureinheit ausgeglichen werden, sodass jeweils scharfe Bilder aufgezeichnet werden können. Dadurch können die Einsatzmöglichkeiten des Kamerakopfes erheblich erweitert werden.
Somit kann der Kamerakopf mit unterschiedlichen Endoskopen verwendet werden, die auf die Bildgebung mit unterschiedlichen Fluorophoren, also mit unterschiedlichen Fluoreszenzwellenlängen, ausgelegt sind. Beispielsweise kann der Kamerakopf (insbesondere der dichroitische Filter) so ausgelegt werden, dass sowohl Fluoreszenzbilder im NIR-Wellenlängenbereich als auch im sichtbaren oder UV-Wellenlängenbereich aufgezeichnet werden können, und zwar zusätzlich zu einer üblichen Weißlichtbildgebung (VIS).
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine wellenlängenselektive Umlenkfläche der Umlenkoptik, insbesondere eine zweite Umlenkfläche, den zweiten optischen Pfad mit dem ersten optischen Pfad (wieder) vereinigt.
Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor, vorzugsweise luftspaltfrei, auf Außenflächen eines Glaskörpers montiert sind, wobei der Glaskörper Teil der Umlenkoptik ist. In diesem Fall sind die Bildsensoren somit optimal vor Staub geschützt. Mit anderen Worten kann also vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Bildsensor, also insbesondere der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor, ruhend, d.h. insbesondere unbeweglich, innerhalb des Kamerakopfes angeordnet beziehungsweise montiert ist/sind.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine wellenlängenselektive Umlenkfläche der Umlenkoptik den zweiten optischen Pfad mit dem ersten optischen Pfad vereinigt.
Der Kamerakopf kann auch über einen Endokoppler verfügen, der eine mechanische Schnittstelle bietet zum Ankoppeln eines bildsensorlosen Endoskops.
Ferner kann der Kamerakopf beispielsweise eine Fokus-Optik umfassen, mit der ein Arbeitsabstand eines Endoskops (also der Abstand, in welchem Objekte scharf abgebildet werden auf den Bildsensor des Kamerakopfes), welches an den Kamerakopf angeschlossen ist, verändert werden kann. Der Kamerakopf kann ferner eine Zoom-Optik umfassen, mit der ein Zoomlevel einstellbar ist. Es versteht sich, dass derartige Optiken insbesondere durchstimmbare und/oder axial verschiebliche Linsenelemente aufweisen können, um die jeweilige Brennweite anzupassen.
Der Kamerakopf kann ferner einen Anregungslichtfilter aufweisen. Ein solcher Anregungslichtfilter kann verwendet werden, um Anregungslicht von dem wenigstens einen Bildsensor fernzuhalten, welches bei der Aufnahme von Fluoreszenzbildern dazu verwendet wird, ein zur Bildgebung eingesetztes Fluorophor zu einer Fluoreszenz optisch anzuregen. Mit anderen Worten kann der Anregungslichtfilter dafür ausgelegt sein, ein Anregungslicht herauszufiltern, welches bei einer Fluoreszenzbildgebung eingesetzt wird, die mithilfe des Kamerakopfes realisierbar ist bzw. gerade realisiert wird.
Wie eingangs erwähnt schlägt die Erfindung auch ein Visualisierungssystem vor. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es neben wenigstens einem auswechselbaren bildsensorlosen Endoskop, welches eine Abbildungsoptik aufweist, einen erfindungsgemäßen Kamerakopf umfasst. Hierbei sind Endoskop und Kamerakopf optisch und mechanisch so aufeinander abgestimmt, dass sie gemeinsam ein funktionsfähiges Visualisierungssystem bilden, das zur Bildgebung eingesetzt werden kann.
Bevorzugt kann dabei jedes der wenigstens einen bildsensorlosen Endoskope so ausgestaltet sein, dass es sowohl zur Weißlichtbildgebung als auch zur Fluoreszenzbildgebung (bei einer bestimmten Fluoreszenzwellenlänge, z.B. im UV- oder NIR) außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs geeignet ist bzw. hierfür ausgelegt ist. Die einzelnen Fluoreszenzwellenlängen, für die eines der wenigstens einen Endoskope ausgelegt ist, können sich dabei (insbesondere erheblich, z.B. > 100 nm) unterscheiden. Das Visualisierungssystem kann also insbesondere ein Set umfassen aus einem erfindungsgemäß ausgestalteten Kamerakopf und mehreren Endoskopen, die jeweils mit dem Kamerakopf verwendbar sind und dabei jeweils für die Bildgebung mit unterschiedlichen Fluoreszenzwellenlängen, insbesondere außerhalb des sichtbaren Bereichs, ausgelegt sind. Hierbei kann der erfindungsgemäße Kamerakopf aufgrund seiner Adaptierfähigkeit, die durch die einstellbare Korrekturoptik erreicht wird, mit jedem dieser Endoskope sowohl scharfe Weißlichtbilder als auch scharfe Fluoreszenzbilder liefern.
Ein solches erfindungsgemäßes Visualisierungssystem kann zudem eine Kamerasteuerungseinheit umfassen. Die Kamerasteuerungseinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den zuvor erwähnten Aktor des Kamerakopfes anzusteuern (etwa um so die optische Korrektureinheit automatisiert verstellen zu können). Die Kamerasteuerungseinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, den wenigstens einen Bildsensor des Kamerakopfes auszulesen. Schließlich kann die Kamerasteuerungseinheit auch dazu eingerichtet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wie es nachfolgend noch beschrieben wird oder wie es gemäß einem der Verfahrensansprüche beansprucht wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Visualisierungssystems ist vorgesehen, dass die Kamerasteuerungseinheit dazu eingerichtet ist, in einem Adaptierungsmodus eine Regelschleife zwischen der Kamerasteuerungseinheit und dem Kamerakopf zu bilden. Dieser Adaptierungsmodus kann bevorzugt durch eine Benutzereingabe an der Kamerasteuerungseinheit und/oder am Kamerakopf auswählbar sein. Es versteht sich, dass das Visualisierungssystem in diesem Adaptierungsmodus gerade ein Verfahren implementieren kann, wie es weiter unten noch beschrieben wird oder wie es gemäß einem der Verfahrensansprüche beansprucht wird.
In der Regelschleife übermittelt der Kamerakopf Bildsignale an die Kamerasteuerungseinheit. Dadurch wird die Kamerasteuerungseinheit in die Lage versetzt, die mit dem Kamerakopf bzw. dem wenigstens einem Bildsensor aufgezeichneten Bilder zu analysieren. Die Kamerasteuerungseinheit wiederum kann im Rahmen der Regelschleife anhand der Bildsignale ein Steuersignal generieren, das dem Ansteuern eines (insbesondere des zuvor bereits im Detail beschriebenen) Aktors des Kamerakopfes dient. Hierbei kann mit dem Aktor eine (insbesondere die zuvor erwähnte) optische Weglängendifferenz innerhalb des Kamerakopfes angepasst werden, was insbesondere (vorzugsweise ausschließlich) durch Änderung der Länge des ersten optischen Pfads erfolgen kann, wie zuvor erläutert. Während der Regelschleife übermittelt somit die Kamerasteuerungseinheit das Steuersignal an den Kamerakopf.
Beim Anpassen der optischen Pfadlängendifferenz mithilfe einer (insbesondere der zuvor beschriebenen) optischen Korrektureinheit (innerhalb des Kamerakopfes) kann sich eine Bildgröße eines Bilds verändern, welches mit dem wenigstens einen Bildsensor des Kamerakopfes erfasst wird beziehungsweise erfassbar ist. Ist der Kamerakopf also derart ausgestaltet, kann vorgesehen sein, dass die Kamerasteuerungseinheit dazu eingerichtet ist, bei einer solchen Veränderung der Bildgröße infolge einer Verstellung der Korrektureinheit automatisch eine elektronische Skalierung derjenigen Bilder vorzunehmen, die mit dem wenigstens einem Bildsensor des Kamerakopfes gerade aufgezeichnet werden.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß ferner die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass mithilfe des Endoskops wenigstens ein Bild eines Testobjekts auf wenigstens einen Bildsensor des Kamerakopfes abgebildet und mit dem wenigstens einen Bildsensor aufgezeichnet wird. Ferner ist vorgesehen, dass eine Bildschärfe des wenigstens einen aufgezeichneten Bilds ermittelt wird und das anhand der ermittelten wenigstens einen Bildschärfe ein Steuersignal an den Kamerakopf gesendet wird, um einen Aktor des Kamerakopfes mit dem Steuersignal anzusteuern. Dadurch kann erreicht werden, dass der Aktor in Reaktion auf das Steuersignal eine optische Korrektureinheit des Kamerakopfes verstellt und so eine optische Weglängendifferenz innerhalb des Kamerakopfes (insbesondere die zuvor erwähnte Weglängendifferenz) anpasst. Diese Anpassung der Weglängendifferenz kann vorzugsweise derart geschehen, dass die wenigstens eine Bildschärfe verbessert wird. Insbesondere kann dabei die Anpassung erfolgen, ohne dass dabei der wenigstens eine Bildsensor innerhalb des Kamerakopfes bewegt wird.
Die besagte Weglängendifferenz kann dabei gerade die mit Bezug auf Anspruch 1 bzw. den erfindungsgemäßen Kamerakopf erwähnte Weglängendifferenz zwischen dem ersten und zweiten optischen Pfad sein. Besonders günstig ist es demnach, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein erfindungsgemäß ausgestalteter Kamerakopf bzw. ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Visualisierungssystem verwendet wird.
Das Verfahren lässt sich noch wie folgt weiterbilden: Beispielsweise kann zunächst mithilfe einer Fokus-Optik ein Arbeitsabstand zwischen dem Endoskop und dem Testobjekt so lange angepasst werden, bis ein scharfes Weißlichtbild mit dem Kamerakopf aufgezeichnet worden ist bzw. aufgezeichnet werden kann. Anschließend kann, unter Verwendung von Anregungslicht, wenigstens ein Fluoreszenzbild des Testobjekts oder auch mehrere solche Fluoreszenzbilder mit dem Endoskop aufgezeichnet werden, wobei dann durch entsprechendes Ansteuern des Aktors des Kamerakopfes und damit Verstellen der Korrektureinheit des Kamerakopfes die optische Weglängendifferenz so lange angepasst wird, bis auch scharfe Fluoreszenzbilder des Testobjekts mit dem Kamerakopf aufgezeichnet werden können.
Es versteht sich, dass es hierbei vorteilhaft ist, während der gesamten Adaptierung des Kamerakopfes den tatsächlichen Objektabstand zwischen Endoskop und Testobjekt unverändert beizubehalten.
Die zuvor erläuterten Verfahren können insbesondere von einer Kamerasteuerungseinheit (insbesondere des besagten Visualisierungssystems) umgesetzt werden. Dazu kann die Kamerasteuerungseinheit, die wenigstens eine Bildschärfe ermitteln, was insbesondere mithilfe einer automatisierten Bildauswertung erfolgen kann. Aus der ermittelten Bildschärfe kann die Kamerasteuerungseinheit dann ein geeignetes Steuersignal zum Ansteuern des Aktors generieren. Deutet die ermittelte Bildschärfe beispielsweise daraufhin, dass das aufgezeichnete Bild defokussiert / nicht im Fokus ist, so kann die Bildschärfe durch Anpassung der Länge des zweiten optischen Pfads verbessert werden. Führt dabei eine Vergrößerung/Verringerung der Länge des zweiten optischen Pfads zunächst zu einer Verschlechterung der Bildschärfe, so kann dies von der Kamerasteuerungseinheit erkannt und entsprechend berücksichtigt werden, beispielsweise indem die Kamerasteuerungseinheit im nächsten Schritt die Länge des zweiten optischen Pfads verringert/vergrößert (also gerade in umgekehrter Richtung verstellt).
Eine derartige Funktionalität kann selbstverständlich auch von einem Prozessor oder sonstigen Controller übernommen werden, der in den Kamerakopf integriert ist. In diesem Fall kann also der Kamerakopf das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren selbsttätig ausführen und intern ein entsprechendes Steuersignal für den Bildsensor erzeugen. Dies bietet sich etwa an, wenn keine externe und separate Kamerasteuerungseinheit in dem Visualisierungssystem aus Kamerakopf und Endoskop verwendet wird.
Um Fluoreszenzbilder aufzeichnen zu können, kann das Testobjekt wenigstens ein Fluorophor aufweisen, welches in Reaktion auf eine optische Anregung mit Anregungslicht Fluoreszenzlicht aussendet. Somit kann das wenigstens eine Bild, welches in dem Verfahren aufgezeichnet wird, wenigstens ein Fluoreszenzbild umfassen, welches mithilfe des von dem wenigstens einen Fluorophor ausgesandten Fluoreszenzlichts erzeugt und mit dem Kamerakopf aufgezeichnet wird/wurde. Das Verfahren kann also insbesondere dazu genutzt werden, eine optische Pfadlänge (insbesondere die besagte Länge des zweiten optischen Pfads) innerhalb des Kamerakopfes auf ein gerade mit dem Kamerakopf verwendetes Endoskop anzupassen, sodass mit diesem Endoskop und dem Kamerakopf scharfe Fluoreszenzbilder aufgezeichnet werden können.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausbildungen der Erfindung können aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der allgemeinen Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen gewonnen werden. Bei der folgenden Beschreibung verschiedener bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszahlen.
Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Visualisierungssystems, welches einen erfindungsgemäß ausgestalteten Kamerakopf und ein hieran angeschlossenes bildsensorloses Endoskop umfasst,
2 eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kamerakopfes,
3 eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kamerakopfes,
4 eine schematische Ansicht der Pixel eines Bildsensors, welcher in einem erfindungsgemäß ausgestalteten Kamerakopf verwendet wird,
5 veranschaulicht, wie ein erfindungsgemäß ausgestalteter Kamerakopf mit unterschiedlichen bildsensorlosen Endoskopen zu einem jeweiligen Visualisierungssystem zusammengesetzt werden kann,
6 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kamerakopfes und schließlich
7 eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kamerakopfes.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Visualisierungssystem 24, welches einen Kamerakopf 1 und ein auswechselbares bildsensorloses Endoskop 2 umfasst. Wie gezeigt, trägt das Endoskop 2 eine Abbildungsoptik 3, die durch eine Vielzahl an optischen Linsen 12 ausgebildet ist. Der erfindungsgemäß ausgestaltete Kamerakopf 1, der in 1 abgebildet ist, weist eine optische Schnittstelle 4 auf, an welcher das bildsensorlose Endoskop 2 angekoppelt ist. Hierzu verfügt der Kamerakopf 1 über einen sogenannten Endokoppler 16, der eine mechanische Schnittstelle 19 bereitstellt zum Ankoppeln des Endoskops 2. In dem Endokoppler 16 ist eine verstellbare Fokus-Optik 17 sowie eine ebenfalls verstellbare Zoom-Optik 18 angeordnet.
Würde man nur mit dem Endoskop 2 ein Objekt betrachten, dass im Unendlichen liegt, so würde das Bild des Objekts in einem bestimmten Abstand, gemessen von der letzten (proximal angeordneten) optischen Oberfläche der letzten Linse 12 des Endoskops 2, entstehen, der als bildseitige Schnittweite bezeichnet wird. Diese Schnittweite ist wellenlängenabhängig und variiert somit je nachdem, welche Abbildungslichtwellenlänge betrachtet wird.
Wie in 1 zu erkennen ist, sind die optischen Achsen 36 der beiden Optiken 17 und 18 zu der optischen Achse 36 des Endoskops 2 ausgerichtet. Die von dem Endoskop 2 ausgesandten Abbildungslichtstrahlen passieren somit zunächst die beiden Optiken 17 und 18 des Endokopplers 16 des Kamerakopfes 1, danach ein optisches Anregungslichtfilter 30a, um dann auf einen ersten Strahlteiler 7 zu treffen, der innerhalb des Kamerakopfes 1 angeordnet ist.
Der Strahlteiler 7 weist eine wellenlängenselektive Umlenkfläche 31 auf, die als eine wellenlängenselektive Spiegelfläche 32 ausgebildet ist. Hierzu ist ein dichroitischer Film 39 auf die Spiegelfläche 32 aufgebracht. Dadurch wird Licht, welches von der Abbildungsoptik 3 des Endoskops 2 in Richtung des Kamerakopfes 1 transportiert wird an der ersten Umlenkfläche 31 in zwei optische Pfade 26, 27 aufgespalten.
Der erste optische Pfad 26 verläuft dabei geradlinig entlang der optischen Achse 36 von der optischen Schnittstelle 4 des Kamerakopfes 1 ausgehend bis zu einem ersten Bildsensor 5a. Der zweite optische Pfad 27 trifft hingegen zunächst auf eine Anordnung von zwei Umlenkprismen 8a, 8b, um so nach zweifacher erneuter Reflexion, auf einen zweiten Bildsensor 5b zu treffen. Wie gut in 1 zu erkennen ist kreuzen sich dabei die beiden optischen Pfade 26 und 27 innerhalb eines Glaskörpers 6. Die beiden Bildsensoren 5a und 5b sind dabei luftspaltfrei auf jeweilige Außenflächen des Glaskörpers 6 montiert.
Der Strahlteiler 7, die beiden Umlenkprismen 8a, 8b und der Glaskörpers 6 bilden in 1 gemeinsam eine Umlenkoptik 28, die den zweiten optischen Pfad 27 ausbildet. Diese Umlenkoptik 28 umfasst auch eine optische Korrektureinheit 29. Diese optische Korrektureinheit 29 ist bei dem Beispiel der 1 durch die beiden Umlenkprismen 8a und 8b gebildet. Diese beiden optischen Elemente 38 sind optisch miteinander verkittet und können daher gemeinsam quer zur optischen Achse 36 mithilfe eines elektrischen Aktors 9 in ihrer jeweiligen Position verstellt werden.
Die Korrektureinheit 29 bietet somit zwei Umlenkflächen 33, nämlich die jeweiligen verspiegelten Endflächen der beiden Prismen 8a und 8b, die gemeinsam in ihrer jeweiligen Position mithilfe des Aktors 9 verstellbar sind. Wird nun die optische Korrektureinheit 29 mithilfe des Aktors 9 verstellt, so ändert sich die Länge des zweiten optischen Pfads 27, während die Länge des ersten optischen Pfads 26 hiervon unbeeinflusst bleibt. Daher kann durch Verstellen der optischen Korrektureinheit 29 die optische Pfadlängendifferenz, die zwischen dem ersten optischen Pfad 26 und dem zweiten optischen Pfad 27 besteht, verändert werden. Hierdurch ist es möglich, durch Verstellen der optischen Korrektureinheit 29 den Kamerakopf 1 so zu adaptieren, dass die Länge des ersten optischen Pfads 26 einer ersten Schnittweite und die Länge des zweiten optischen Pfads 27 einer zweiten Schnittweite entspricht.
Die erste Schnittweite kann dabei der mittleren Schnittweite entsprechen, die das Endoskop 2 für sichtbare Wellenlängen erzeugt, also beispielsweise für eine Wellenlänge von 570 nm. Die zweite Schnittweite kann hingegen zum Beispiel die Schnittweite sein, die das Endoskop 2 für eine Fluoreszenzwellenlänge von 810 nm erzeugt, was gerade der Emissionswellenlänge des Fluorophors Indocyaningrün (ICG) entspricht, welches mit Anregungslicht bei einer Wellenlänge von etwa 780 nm angeregt wird. Dieses Anregungslicht wird gerade von dem Anregungslichtfilter 30a von den beiden Bildsensoren 5a und 5b ferngehalten.
Das in 1 gezeigte Visualisierungssystem 24 kann somit dazu verwendet werden, scharfe Fluoreszenzbilder im NIR-Wellenlängenbereich bei 810 nm unter Verwendung des Fluorophors ICG mit dem zweiten Bildsensor 5b aufzuzeichnen und gleichzeitig Weißlichtbilder (VIS) mit dem ersten Bildsensor 5a. Die von den beiden Bildsensoren 5a und 5b jeweils erzeugten Bildsignale 21a und 21b werden hierzu an eine Kamerasteuerungseinheit 10 übermittelt, die die Bildsignale aufbereitet und in einen Videobilddatenstrom wandelt, der an einen Monitor 11 übergeben wird, um ein Live-Videobild anzuzeigen.
Umgekehrt kann die Kamerasteuerungseinheit 10 über die in 1 gezeigte Steuerleitung 20 ein Steuersignal an den Aktor 9 des Kamerakopfes 1 senden, um so die Korrektureinheit 29 zu verstellen und so die optische Pfadlängendifferenz einzustellen. Aufgrund dieser Einstellbarkeit der Pfadlängendifferenz ist es nun möglich, wie in 5 gezeigt, den Kamerakopf 1 mit unterschiedlichen bildsensorlosen Endoskopen 2 zu verwenden.
Wie die 5 illustriert, können dabei die jeweiligen bildseitigen Schnittweiten 42a und 42b, die in zwei unterschiedlichen Spektralbereichen gelten, die mit der jeweiligen Abbildungsoptik 3 des Endoskops 2 übertragen werden können, voneinander abweichen. Hierdurch können sich unterschiedliche Schnittweitendifferenzen Δ_i ergeben, wobei auch das Vorzeichen der Schnittweitendifferenz variieren kann. In 5 bezeichnet dabei die Schnittweite 42a die mittlere Schnittweite, die im sichtbaren Bereich bei einer Wellenlänge von 570 nm besteht; die zweite Schnittweite 42b gibt hingegen an, welche Schnittweite in einem zweiten Spektralbereich erzeugt wird für eine jeweilige Fluoreszenzwellenlänge, die mit dem jeweiligen Endoskop 2a/2b/2c/2d an den Kamerakopf 1 übertragen werden soll.
Bei dem Endoskop 2c wird eine Fluoreszenzwellenlänge im NIR-Wellenlängenbereich verwendet, weswegen die zweite Schnittweite 42b größer ausfällt als die erste Schnittweite 42a; entsprechend ergibt sich eine negative Schnittweitendifferenz Δ₃ = 42a - 42b < 0. Das Endoskop 2d ist als Schrägsichtendoskop ausgestaltet und für eine Fluoreszenzwellenlänge ausgelegt, die im UV-Wellenlängenbereich liegt. Entsprechend ist dort die zweite Schnittweite 42b < 42a sogar kleiner als die erste Schnittweite 42a, weshalb sich dort eine positive Schnittweitendifferenz Δ₄ = 42a - 42b > 0 ergibt. Entsprechend muss bei Verwendung dieses Endoskops 2d die Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 27 kürzer eingestellt werden als die Pfadlänge des ersten optischen Pfads 26, damit die UV-Wellenlänge scharf auf den Bildsensor 5b abgebildet wird (sofern der Kamerakopf 1 so wie in 1 ausgestaltet ist).
Bei dem Ausgestaltungsbeispiel der 1 ist die wellenlängenselektive Umlenkfläche 32 des Strahlteilers 7 so ausgestaltet, dass diese nicht nur einen ersten Fluoreszenzwellenlängenbereich umlenkt, sondern auch einen zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich, der vom ersten Fluoreszenzwellenlängenbereich abweicht und von diesem (spektral) beabstandet ist. Zwischen diesen beiden Wellenlängenbereichen liegt ein dritter Wellenlängenbereich, der von der wellenlängenselektiven Umlenkfläche 32 gerade nicht umgelenkt wird. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der Kamerakopf 1 mit unterschiedlichen Fluoreszenzwellenlängen, die innerhalb des ersten beziehungsweise innerhalb des zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereichs liegen und somit jeweils von der Umlenkfläche 32 in den zweiten optischen Pfad 27 umgelenkt werden, zur Bildgebung eingesetzt werden kann. Dadurch gelangen beide dieser Fluoreszenzwellenlängen auch in die erfindungsgemäße optische Korrektureinheit 29, sodass durch Verstellen derselben jeweils eine geeignete Länge des zweiten optischen Pfads 27 eingestellt werden kann. Hierdurch werden die Einsatzmöglichkeiten des Kamerakopfes 1 nochmals entscheidend erweitert, weil nicht nur unterschiedliche Endoskope 2, die unterschiedliche Schnittweiten für dieselbe Fluoreszenzwellenlänge aufweisen, mit dem Kamerakopf 1 verwendet werden können, sondern beispielsweise auch unterschiedliche Endoskope 2, die für unterschiedliche Fluoreszenzwellenlängen ausgelegt sind. Die beiden Fluoreszenzwellenlängen, die sich erheblich voneinander unterscheiden können (und beispielsweise im UV, im VIS oder im NIR-Bereich liegen können), werden dabei jeweils von dem zweiten Bildsensor 5b sensorisch erfasst. Zudem ist es auch möglich, für jede dieser Fluoreszenzwellenlängen mithilfe der Kamerasteuerungseinheit 10 das im Folgenden beschriebene erfindungsgemäße Adaptierungsverfahren zu durchlaufen, um so automatisiert jeweils eine geeignete Schnittweitenanpassung durch Veränderung der Länge des zweiten optischen Pfads 27 zu erzielen.
Anhand der 1 und 5 lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft (auch andere Implementierungen, beispielsweise unter Verwendung eines anderen erfindungsgemäßen Kamerakopfes, sind möglich) illustrieren, mit dem sich der Kamerakopf 1 automatisch auf das jeweilige bildsensorlose Endoskop 2a/2b/2c/2d adaptieren kann. Hierzu wird zunächst das jeweilige Endoskop 2 an den Kamerakopf 1 mechanisch angekoppelt und ein Weißlichtbild des in 1 gezeigten Testobjekts 13 auf den ersten Bildsensor 5a des Kamerakopfes abgebildet und mit diesem Bildsensor 5a aufgezeichnet. Zu diesem Zweck wird zunächst mithilfe der Fokus-Optik 17 der optische Arbeitsabstand 37 zwischen dem Endoskop 2 und dem Testobjekt 13 so lange angepasst, bis ein scharfes Weißlichtbild mit dem Bildsensor 5a aufgezeichnet wird. Das Testobjekt 13, das auf das jeweilige gerade verwendete Endoskop 2 ausgelegt ist, weist dabei gerade dasjenige Fluorophor auf, welches mit dem jeweiligen Endoskop 2 beobachtet werden soll. Das Testobjekt 13 wird nachfolgend mit Anregungslicht beleuchtet, welches geeignet ist, das jeweilige Fluorophor 34 optisch anzuregen, sodass dieses Fluoreszenzlicht aussendet. Das Fluoreszenzlicht, welches vom Testobjekt 13 ausgeht, wird dann von dem Endoskop 2 zum Kamerakopf 1 weitergeleitet und dort von der wellenlängenselektiven ersten Umlenkfläche 31 in den zweiten optischen Pfad 27 umgelenkt, der durch die optische Korrektureinheit 29 verläuft. Hierbei lässt der Anregungslichtfilter 30a die Fluoreszenzwellenlänge passieren, hält aber das Anregungslicht von den Bildsensoren fern.
In der Regel wird daher das Fluoreszenzbild, welches mit dem zweiten Bildsensor 5b gerade aufgezeichnet wird, noch eine unzureichende Bildschärfe aufweisen, weil die Länge des zweiten optischen Pfads 27 noch nicht optimal auf die zweite Schnittweite 42b des verwendeten Endoskops 2 ausgelegt ist. Über das in 5 gezeigte Kabel 25 wird aber das vom zweiten Bildsensor 5b bereits erzeugte Bildsignal 21b bereits an die Kamerasteuerungseinheit 10 übermittelt. Diese ermittelt die Bildschärfe des mit dem zweiten Bildsensor 5b aufgezeichneten Fluoreszenzbilds. Anschließend erzeugt die Kamerasteuerungseinheit 10 anhand der ermittelten Bildschärfe ein Steuersignal und sendet dieses über die Steuerleitung 20 an den Kamerakopf 1, genauer an den Aktor 9, um so die optische Korrektureinheit 29 zu verstellen.
In der Folge wird durch Verstellen der Korrektureinheit 29 die Länge des zweiten optischen Pfads 27 angepasst bzw. die optische Weglängendifferenz, die zwischen dem ersten optischen Pfad 26 und dem zweiten optischen Pfad 27 besteht. Dadurch kann sukzessive die Bildschärfe des mit dem zweiten Bildsensor 5b aufgezeichneten Fluoreszenzbilds verbessert werden, wobei die Kamerasteuerungseinheit 10 jeweils prüft, ob die erfolgte Anpassung der Länge des zweiten optischen Pfads 27 in einer Verbesserung oder in einer Verschlechterung der Bildschärfe resultiert und entsprechend das Steuersignal anpasst.
Bei dieser automatisch ablaufenden Adaptierung des Kamerakopfes 1 auf das gerade angeschlossene bildsensorlose Endoskop 2 wird weder der erste Bildsensor 5a noch der zweite Bildsensor 5b innerhalb des Kamerakopfes 1 bewegt. Vielmehr werden lediglich die beiden Umlenkprismen 8a und 8b gemeinsam quer zur optischen Achse 36 (also in horizontaler Richtung in 1) vor oder zurück verschoben, um so die Länge des zweiten optischen Pfads 27 zu verkürzen oder aber zu verlängern. Aufgrund der zweifachen Reflexion des zweiten optischen Pfads 27 innerhalb der optischen Korrektureinheit 29 ändert sich dabei die optische Pfadlänge bei Verschieben der beiden Prismen 8a und 8b um x Millimeter um das Doppelte. D.h., der Verstellweg der Prismen 8a, 8b entspricht der Hälfte der möglichen Änderung der optischen Weglänge des Pfads 27.
Bei diesem Verfahren ermittelt die Kamerasteuerungseinheit 10 somit automatisch die Bildschärfe des Fluoreszenzbilds, welches mit dem zweiten Bildsensor 5b aufgezeichnet wird, und generiert ein geeignetes Steuersignal zum Ansteuern des Aktors 9 des Kamerakopfes 1. Damit die Kamerasteuerungseinheit 10 das erfindungsgemäße Adaptierungsverfahren ausführt muss diese lediglich zunächst durch Drücken einer Bedientaste in einen Adaptierungsmodus versetzt werden. In diesem Adaptierungsmodus bildet die Kamerasteuerungseinheit 10 unter Verwendung der Leitungen für die Bildsignale 21a und 21b und der Steuerleitung 20 eine Regelschleife aus zwischen der Kamerasteuerungseinheit 10 und dem Kamerakopf 1. Wie bereits erläutert wurde, werden dabei Bildsignale 21b, die von dem zweiten Bildsensor 5b erzeugt werden, an die Kamerasteuerungseinheit 10 übermittelt, während die Kamerasteuerungseinheit 10 anhand dieser Bildsignale 21b ein Steuersignal generiert und dieses Steuersignal über die Steuerleitung 20 an den Aktor 9 des Kamerakopfes 1 übermittelt, um so die Korrektureinheit 29 zu verstellen und damit die optische Pfadlängendifferenz anzupassen. Diese Bildsignale 21b geben dabei das gerade mit dem Bildsensor 5b aufgezeichnete Fluoreszenzbild wieder, dessen Bildschärfe durch Anpassung der optischen Weglängendifferenz optimiert werden soll.
Die 2 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kamerakopfes 1, der ebenfalls (wie in 5 illustriert) mit unterschiedlichen bildsensorlosen Endoskopen 2 verwendet werden kann. Das Ausgestaltungsbeispiel der 2 unterscheidet sich wie dasjenige der 3 von demjenigen der 1 dadurch, dass der jeweilige Kamerakopf 1 nur über einen einzigen Bildsensor 5 verfügt. Dieser einzelne Bildsensor 5 ist jedoch in der Lage, sowohl Weißlichtbilder als auch Fluoreszenzbilder aufzuzeichnen.
In allen drei Ausgestaltungsbeispielen der 1-3 weist der jeweilige Kamerakopf 1 somit wenigstens einen Bildsensor 5 auf, sowie eine optische Schnittstelle 4 zum optischen Ankoppeln des jeweiligen bildsensorlosen Endoskops 2 und auch eine Umlenkoptik 28.
Bei dem Beispiel der 2 umfasst die Umlenkoptik 28 insgesamt fünf Prismen 8a/8b/8c/8d und 8e. Zwischen den beiden Prismen 8c und 8d ist eine erste wellenlängenselektive Umlenkfläche 31 in Form einer wellenlängenselektiven Spiegelfläche 32a ausgebildet. Diese erste Spiegelfläche 32a zweigt den zweiten optischen Pfad 27 vom ersten optischen Pfad 26 ab. Der zweite optische Pfad 27 gelangt dann in die optische Korrektureinheit 29, die zwei Umlenkflächen 33 aufweist, die in ihrer jeweiligen Position mithilfe des Aktors 9 verstellt werden können. In dem Beispiel der 2 sind die beiden Umlenkflächen 33 durch verspiegelte Außenflächen der beiden Prismen 8a und 8b gebildet.
Das Ausgestaltungsbeispiel der 3 unterscheidet sich daher nur insofern von demjenigen der 2, als dort die Korrektureinheit 29 durch zwei Umlenkspiegel 22a und 22b gebildet ist, die die jeweilige Umlenkfläche 33 ausbilden. Wie in 2 gelangt auch in 3 der zweite optische Pfad 27 nach zweifacher Reflexion an den beiden Umlenkflächen 33 der Korrektureinheit 29 auf eine zweite wellenlängenselektive Umlenkfläche 35. Auch diese zweite wellenlängenselektive Umlenkfläche 35 ist als wellenlängenselektiver Spiegel 32b ausgebildet, erneut mithilfe eines dichroitischen Films 39.
Wie gut in beiden 2 und 3 zu erkennen ist, vereinigt die Umlenkfläche 35 somit den zweiten optischen Pfad 27 mit dem ersten optischen Pfad 26, sodass beide optischen Pfade 26 und 27 schlussendlich zum einzigen Bildsensor 5 gelangen.
Wie die 4 zeigt, kann der einzige Bildsensor 5, der in den Kameraköpfen 1 der 2 und 3 verwendet wird, als ein RGBIR-Sensor ausgestaltet sein, wobei auf Pixellevel jeweils ein rotes Pixel 23a, ein grünes Pixel 23b, ein blaues Pixel 23d und ein IR-Pixel 23c zu einer Elementarzelle zusammengefasst sind. Durch entsprechende Signalauswertung der Pixel können somit gleichzeitig mit dem Bildsensor 5 sowohl Weißlichtbilder (durch Auswertung der Pixel 23a/23b/23d) und Fluoreszenzbilder im Infrarotbereich (durch Auswertung der Pixel 23c) sensorisch erfasst werden. Durch die Mithilfe der verstellbaren optischen Korrektureinheit 29 ermöglichte Anpassung der Pfadlängendifferenz bzw. der Länge des zweiten optischen Pfads 27 kann dabei erreicht werden, dass auch dann, wenn das verwendete Endoskop 2 nicht für alle zur Bildgebung eingesetzten Wellenlängen korrigiert ist und somit substantielle Schnittweitenunterschiede Δ_i = 42a - 42b bestehen, sowohl scharfe Weißlichtbilder als auch scharfe Fluoreszenzbilder mit dem Bildsensor 5 aufgezeichnet werden können.
Die 6 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Kamerakopfes 1. Auch dieser Kamerakopf 1 weist nur einen einzigen Bildsensor 5 auf. Wie bei den Beispielen der 2und 3 gelangen zudem beide optischen Pfade 26 und 27 auf den einzigen Bildsensor 5, allerdings auf jeweilige räumlich getrennte Bildsensorflächen 40a und 40b, die nebeneinander und koplanar zueinander in einer gemeinsamen Bildebene angeordnet sind. Bei dem Beispiel der 6 endet somit der erste optische Pfad in der ersten Bildsensorfläche 40a und der zweite optische Pfad 27 in der zweiten Bildsensorfläche 40b. Diese Bildsensorflächen 40a, 40b können getrennt voneinander ausgelesen werden, sodass zwei getrennte Bilder (die dem jeweiligen optischen Pfad 26/27 entsprechen) mit dem einzigen Bildsensor 5 erfasst werden können.
Anders als bei den vorangegangenen Beispielen weist die Umlenkoptik 28 in 6 zudem keine wellenlängenselektive Umlenkfläche 31 auf. Stattdessen wird ein herkömmlicher Strahlteiler 7 verwendet, der nicht-wellenselektiv das einfallende Licht im Verhältnis 50:50 zunächst in zwei Strahlengänge aufteilt. An Außenflächen des Strahlteiler 7 sind jedoch jeweilige optische Filter 30b und 30c angeordnet, wobei der Filter 30b nur sichtbare Wellenlängen passieren lässt, die sich somit entlang des ersten optischen Pfads 26 bis zur ersten Bildsensorfläche 40a ausbreiten können. Der zweite Filter 30c lässt hingegen nur eine Fluoreszenzwellenlänge, die außerhalb des sichtbaren Bereichs liegt, passieren. Diese Fluoreszenzwellenlänge breitet sich somit entlang des zweiten optischen Pfads 27 bis zur zweiten Bildsensorfläche 40b aus. Die optische Korrektureinheit 29 wird erneut durch zwei Umlenkspiegel 22a und 22b gebildet, die mithilfe einer Einstellschraube als manuellem Einstellelement 41 verschoben werden können, um so die Länge des zweiten optischen Pfads 27 anzupassen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann somit durch Verstellen der Korrektureinheit 29 die optische Pfadlängendifferenz zwischen dem ersten optischen Pfad 26 und im zweiten optischen Pfad 27 (manuell) eingestellt werden. Dadurch kann auch dieser Kamerakopf 1 der 6 auf unterschiedliche bildsensorlose Endoskope 2 angepasst werden, die zur Aufnahme von Fluoreszenzbildern mit unterschiedlichen Fluoreszenzwellenlängen ausgelegt sind. Die beiden optischen Filter 30b und 30c bilden dabei wellenlängenselektive optische Elemente der Umlenkoptik 28, die jeweils dafür sorgen, dass sich die Wellenlängen, die sich entlang des zweiten optischen Pfads 27 ausbreiten können von denjenigen Wellenlängen unterscheiden, die sich entlang des ersten optischen Pfads 26 ausbreiten können.
Wird beispielsweise ein Endoskop 2 mit dem in 6 gezeigten Kamerakopf 1 verwendet, welches für eine Fluoreszenzwellenlänge im NIR-Wellenlängenbereich ausgelegt ist, so kann die Korrektureinheit 29 so verstellt werden, dass die Länge des zweiten optischen Pfads 27 größer ist als die Länge des ersten optischen Pfads 26. Soll hingegen ein Endoskop 2 mit dem Kamerakopf 1 der 6 verwendet werden, welches für eine Fluoreszenzwellenlänge im UV-Bereich ausgelegt ist, so kann die Korrektureinheit 29 so verstellt werden, dass die Länge des zweiten optischen Pfads 27 gerade kürzer ist als die Länge des ersten optischen Pfad 26. Damit dabei jeweils Fluoreszenzbilder aufgezeichnet werden können, ist der optische Anregungslichtfilter 30a austauschbar ausgestaltet und kann somit je nach verwendetem Endoskop 2 und verwendetem Fluorophor / Anregungslicht ausgetauscht werden. Ferner ist der fest installierte optische Filter 30c so ausgelegt, dass er beide der zuvor erwähnten Fluoreszenzwellenlängen passieren lässt, d.h. der optische Filter 30c ist als Bandpassfilter ausgelegt, mit zwei Passbändern im UV- und im NIR-Bereich.
Auch bei dem weiteren Ausgestaltungsbeispiel gemäß der 7 weist die Umlenkoptik 28 des Kamerakopfes 1 keine wellenlängenselektive Umlenkfläche 32 auf, sondern lediglich vier Umlenkflächen 33, die jeweils als verspiegelte Flächen ausgestaltet sind. Wie in der 7 zu sehen ist, ist dort momentan im Kamerakopf 1 ein (herausnehmbarer) optischer Sperrfilter 30 eingesetzt, welcher nur eine Fluoreszenzwellenlänge im Infrarotbereich passieren lässt, nicht aber sichtbare Wellenlängen. Entsprechend breitet sich diese Fluoreszenzwellenlänge entlang eines zweiten optischen Pfads 27 aus, der mit den gestrichelten Linien illustriert ist und der durch die Korrektureinheit 29, die erneut durch zwei gemeinsam verschiebbare Prismen 8a und 8b gebildet ist, verläuft und nach erneuter Reflexion an der letzten Umlenkfläche 33 zum einzigen Bildsensor 5 gelangt. In der in 7 gezeigten Konstellation könnte somit der Kamerakopf 1 mit einem entsprechenden bildsensorlosen Endoskop 2 dazu verwendet werden, Fluoreszenzlichtbilder im nahen Infrarotbereich aufzuzeichnen.
Es ist aber zudem anhand der 7 einfach vorstellbar, dass nach Herausnahme des Sperrfilters 30 und Anpassen bzw. Verstellen der optischen Korrektureinheit 29 sichtbare Wellenlängen, die in 7 mit der Punkt-Strich-Linie illustriert sind, entlang eines ersten optischen Pfads 26, der dann ebenfalls durch die Korrektureinheit 29 verläuft, bis zum Bildsensor 5 gelangen könnten. D.h. in dieser zweiten (in 7 nicht gezeigten) Konstellation, könnte der Kamerakopf 1 mit demselben Endoskop 2 oder aber einem anderen Endoskop 2 zur Weißlichtbildgebung eingesetzt werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der 7 verfügt der Kamerakopf 1 somit über eine optische Korrektureinheit 29 als Teil einer Umlenkoptik 28, wobei die Umlenkoptik 28 einen vom ersten optischen Pfad 26 abweichenden zweiten optischen Pfad 27 ausbilden kann, nämlich dann, wenn die Korrektureinheit 29 entsprechend verstellt wird. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der 1-3 sowie 6 besteht die Idee bei dem Ausführungsbeispiel der 7 jedoch darin, entweder den ersten optischen Pfad 26 oder aber den zweiten optischen Pfad 27 zur Bildgebung einzusetzen, nicht jedoch beide Pfade 26, 27 gleichzeitig.
Zusammenfassend wird zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten eines Kamerakopfes 1 vorgeschlagen, dass der Kamerakopf 1 über eine verstellbare optische Korrektureinheit 29 verfügt, die insbesondere als Teil einer Umlenkoptik 28 ausgebildet sein kann und mit der sich die Länge eines zweiten optischen Pfad 27, der zur Fluoreszenzlichtbildgebung eingesetzt wird, insbesondere (aber nicht zwingend) unabhängig von der Länge eines ersten optischen Pfads 26, der zur Weißlichtbildgebung eingesetzt wird, anpassen lässt. Dadurch kann der Kamerakopf 1 so angepasst werden, dass er mit unterschiedlichsten bildsensorlosen Endoskopen 2 verwendet werden kann, auch dann, wenn diese Endoskope 2 unterschiedliche Schnittweiten aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Kamerakopf
2: Endoskop
3: Abbildungsoptik
4: optische Schnittstelle (zwischen 1 und 2)
5: Bildsensor
6: Glaskörper
7: Strahlteiler
8: Umlenkprisma
9: Aktor
10: Kamerasteuerungseinheit (camera control unit = CCU)
11: Monitor
12: optische Linse
13: Testobjekt (target)
14: Strahlengang für erstes Bild (aufgezeichnet im ersten Wellenlängenbereich)
15: Strahlengang für zweites Bild (aufgezeichnet im zweiten Wellenlängenbereich)
16: Endokoppler, insbesondere ausgestaltet als Okkularkupplung
17: Fokus-Optik
18: Zoom-Optik
19: mechanische Schnittstelle (zwischen 1 und 2)
20: Steuerleitung
21: Bildsignale
22: Umlenkspiegel
23: Pixel (von 5)
24: Visualisierungssystem
25: Kabel (von 1 zu 10)
26: erster optischer Pfad
27: zweiter optischer Pfad
28: Umlenkoptik
29: Optische Korrektureinheit
30: Optischer Filter (insbesondere ausgestaltet als Kerbfilter (notch-filter) zum Herausfiltern von Anregungslicht)
31: wellenlängenselektive Umlenkfläche (von 28)
32: wellenlängenselektive Spiegelfläche
33: Umlenkfläche
34: Fluorophor (z.B. Indocyaningrün (ICG))
35: wellenlängenselektive Umlenkfläche (von 28)
36: optische Achse
37: Arbeitsabstand
38: optisches Element
39: dichroitischer Film
40: Bildsensorfläche
41: Manuelles Einstellelement
42: Schnittweite

Claims

Kamerakopf (1) zur Verwendung mit unterschiedlichen bildsensorlosen Endoskopen (2), die eine jeweilige Abbildungsoptik (3) aufweisen, - wobei der Kamerakopf (1) eine optische Schnittstelle (4) zum optischen Ankoppeln eines bildsensorlosen Endoskops (2), eine Umlenkoptik (28) und wenigstens einen Bildsensor (5) umfasst, - wobei ein erster optischer Pfad (26) von der optischen Schnittstelle (4) zum wenigstens einen Bildsensor (5) ausgebildet ist und - wobei die Umlenkoptik (28) einen vom ersten optischen Pfad (26) abweichenden zweiten optischen Pfad (27) ausbildet oder ausbilden kann, der von der optischen Schnittstelle (4) zum wenigstens einen Bildsensor (5) verläuft, dadurch gekennzeichnet, - dass die Umlenkoptik (28) eine optische Korrektureinheit (29) umfasst, mit der eine optische Pfadlängendifferenz zwischen dem ersten optischen Pfad (26) und dem zweiten optischen Pfad (27) einstellbar ist.
Kamerakopf (1) nach Anspruch 1, wobei der Kamerakopf (1) einen, vorzugsweise ansteuerbaren, Aktor (9) umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Korrektureinheit (29) zu verstellen, um so die optische Pfadlängendifferenz einzustellen.
Kamerakopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich bei Verstellung der Korrektureinheit (29) eine Länge des zweiten optischen Pfads (27) verändert, - insbesondere während eine Länge des ersten optischen Pfads (26) unverändert bleibt.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Umlenkoptik (28) wenigstens ein wellenlängenselektives optisches Element umfasst, beispielsweise einen optischen Filter (30) oder eine wellenlängenselektive Umlenkfläche (31, 35), das dafür sorgt, dass sich Wellenlängen, die sich entlang des zweiten optischen Pfad (27) ausbreiten können, von Wellenlängen unterscheiden, die sich entlang des ersten optischen Pfads (26) ausbreiten können.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Korrektureinheit (29) zwei Umlenkflächen (33) umfasst, die gemeinsam in ihrer jeweiligen Position, - vorzugsweise mit Hilfe des Aktors (9) und/oder - quer zu einer optischen Achse (36) des ersten optischen Pfads (26) verstellbar sind.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrektureinheit (29) mit Hilfe - wenigstens eines Umlenkprismas (8a, 8b) und/oder - wenigstens eines Umlenkspiegels (22a, 22b) implementiert ist.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrektureinheit (29) - wenigstens ein drehbar gelagertes optisches Element (38) und/oder wenigstens ein innerhalb des Kamerakopfes (1) verschiebbares optisches Element (38) umfasst, mit dem die optische Pfadlängendifferenz angepasst werden kann, - insbesondere wobei die optische Pfadlängendifferenz durch Drehen und/oder Verschieben des wenigstens einen optischen Elements (38) anpassbar ist.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrektureinheit (29) ausgehend von einer Ausgangsstellung verstellbar ist, - insbesondere wobei in der Ausgangsstellung eine optische Pfadlängendifferenz als Offset zwischen dem ersten optischen Pfad (26) und dem zweiten optischen Pfad (27) bereits besteht.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umlenkoptik (28) wenigstens eine wellenlängenselektive Umlenkfläche (31, 35), insbesondere ausgestaltet als wellenlängenselektive Spiegelfläche (32, 32a, 32b) eines Strahlteilers (7) und/oder auf Basis eines dichroitischen Films (39), umfasst, und/oder - wobei eine wellenlängenselektive Umlenkfläche (31) der Umlenkoptik (28) den zweiten optischen Pfad (27) vom ersten optischen Pfad (26) abzweigt.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Bildsensor (5) ein einzelner Bildsensor (5) ist, - insbesondere wobei der erste optische Pfad (26) und der zweite optische Pfad (27) zu diesem einzelnen Bildsensor (5) verlaufen und/oder - wobei dieser einzelne Bildsensor (5) neben sichtbaren Wellenlängen auch unsichtbare Wellenlängen erfassen kann und/oder als ein RGBX-Sensor oder als ein hyperspektraler Bildsensor ausgestaltet ist, - insbesondere wobei der einzelne Bildsensor (5) in einem ersten Bildgebungsmodus mit Hilfe des ersten optischen Pfads (26) Bilder in einem ersten Spektralbereich und in einem zweiten Bildgebungsmodus mit Hilfe des zweiten optischen Pfads (27) Bilder in einem vom ersten Spektralbereich abweichenden zweiten Spektralbereich aufzeichnen kann.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Bildsensor (5) ein einzelner Bildsensor (5) ist mit einer ersten Bildsensorfläche (40a) und einer zweiten Bildsensorfläche (40b), die koplanar zueinander angeordnet sind, - wobei der erste optische Pfad (26) in der ersten Bildsensorfläche (40a) und der zweite optische Pfad (27) in der zweiten Bildsensorfläche (40b) endet.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kamerakopf (1) - einen ersten Bildsensor (5a) zur Erfassung von Bildern in einem, insbesondere dem, ersten Spektralbereich und - einen zweiten Bildsensor (5b) zur Erfassung von Bildern in einem, insbesondere dem, vom ersten Spektralbereich abweichenden zweiten Spektralbereich umfasst, - insbesondere wobei der erste optische Pfad (26) zum ersten Bildsensor (5a) verläuft und/oder wobei der zweite optische Pfad (27) zum zweiten Bildsensor (5b) verläuft, - vorzugsweise wobei sich der zweite Bildsensor (5b) vom ersten Bildsensor (5a) in seiner spektralen Sensitivität, insbesondere aufgrund unterschiedlicher spektraler Filter auf Pixellevel und/oder aufgrund eines vorgeschalteten optischen Filters, unterscheidet und/oder - wobei der erste Bildsensor (5a) in einer Ebene angeordnet ist, die weder identisch ist zu noch parallel verläuft zu einer Ebene, in welcher der zweite Bildsensor (5b) angeordnet ist.
Kamerakopf (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Bildsensor (5a) und der zweite Bildsensor (5b), vorzugsweise luftspaltfrei, auf Außenflächen eines Glaskörpers (6) montiert sind, der Teil der Umlenkoptik (28) ist und/oder - wobei der wenigstens eine Bildsensor (5), insbesondere der erste Bildsensor (5a) und der zweite Bildsensor (5b), ruhend, insbesondere unbeweglich, innerhalb des Kamerakopfes (1) montiert sind.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei wenigstens eine wellenlängenselektive Umlenkfläche (32, 32a, 32b) der Umlenkoptik (28) so ausgestaltet ist, dass diese einen ersten Fluoreszenzwellenlängenbereich aber auch einen vom ersten Fluoreszenzwellenlängenbereich abweichenden zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich umlenkt, - vorzugsweise wobei ein dritter Wellenlängenbereich, der zwischen dem ersten und zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereich liegt, von der wellenlängenselektiven Umlenkfläche (32, 32a, 32b) nicht umgelenkt wird, - insbesondere sodass zwei unterschiedliche Fluoreszenzwellenlängen, die innerhalb des ersten beziehungsweise zweiten Fluoreszenzwellenlängenbereichs liegen, durch die Umlenkoptik (28) auf den wenigstens einen Bildsensor (5), insbesondere den zweiten Bildsensor (5b), umlenkbar sind.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei eine wellenlängenselektive Umlenkfläche (35) der Umlenkoptik (28) den zweiten optischen Pfad (27) mit dem ersten optischen Pfad (26) vereinigt.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kamerakopf (1) einen Endokoppler (16) umfasst, der eine mechanische Schnittstelle (19) zum Ankoppeln eines bildsensorlosen Endoskops (2) ausbildet.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kamerakopf (1) - eine Fokus-Optik (17), mit der ein Arbeitsabstand (37) eines an den Kamerakopf (1) angeschlossenen Endoskops (2) verändert werden kann, und/oder - eine Zoom-Optik (18), mit der ein Zoom-Level einstellbar ist umfasst.
Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Kamerakopf (1) einen Anregungslichtfilter (30a) aufweist, - vorzugsweise wobei der Anregungslichtfilter (30a) dafür ausgelegt ist, ein Anregungslicht herauszufiltern, welches bei einer Fluoreszenzbildgebung eingesetzt wird, die mit Hilfe des Kamerakopfes (1) realisierbar ist.
Visualisierungssystem (24) umfassend - wenigstens ein auswechselbares bildsensorloses Endoskop (2), welches eine Abbildungsoptik (3) aufweist, und - einen Kamerakopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - vorzugsweise wobei jedes der wenigstens einen bildsensorlosen Endoskope (2) zur Fluoreszenzbildgebung außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs und zur Weißlichtbildgebung geeignet ist.
Visualisierungssystem (24) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Visualisierungssystem (24) zudem eine Kamerasteuerungseinheit (10) umfasst, - vorzugsweise wobei die Kamerasteuerungseinheit (10) dazu eingerichtet ist, - den Aktor (9) des Kamerakopfes anzusteuern und/oder - den wenigstens einen Bildsensor (5) auszulesen und/oder - ein Verfahren nach einem der nachfolgenden Ansprüche auszuführen.
Visualisierungssystem (24) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kamerasteuerungseinheit (10) dazu eingerichtet ist, in einem Adaptierungsmodus eine Regelschleife zwischen der Kamerasteuerungseinheit (10) und dem Kamerakopf (1) zu bilden, in welcher - der Kamerakopf (1) Bildsignale (21) an die Kamerasteuerungseinheit (10) übermittelt und - die Kamerasteuerungseinheit (10) anhand der Bildsignale (21) ein Steuersignal zum Ansteuern eines, insbesondere des, Aktors (9) des Kamerakopfes (1) und Anpassen einer, insbesondere der, optischen Weglängendifferenz generiert und dieses Steuersignal an den Kamerakopf (1) übermittelt.
Visualisierungssystem (24) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei sich beim Anpassen der optischen Pfadlängendifferenz mit Hilfe einer, insbesondere der, optischen Korrektureinheit (29) eine Bildgröße eines Bilds verändert, welches mit dem wenigstens einen Bildsensor (5) des Kamerakopfes (1) erfassbar ist und - wobei die Kamerasteuerungseinheit (10) dazu eingerichtet ist, bei Veränderung der Bildgröße in Folge einer Verstellung der Korrektureinheit (29) automatisch eine elektronische Skalierung derjenigen Bilder vorzunehmen, die mit dem wenigstens einen Bildsensor (5) des Kamerakopfes (1) gerade aufgezeichnet werden.
Verfahren zur automatisierten Adaptierung eines Kamerakopfes (1), vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, auf ein bildsensorloses Endoskop (2), welches zusammen mit dem Kamerakopf (1) ein Visualisierungssystem (24) ausbildet, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, - dass mit Hilfe des Endoskops (2) wenigstens ein Bild eines Testobjekts (13) auf wenigstens einen Bildsensor (5) des Kamerakopfes (1) abgebildet und mit dem wenigstens einen Bildsensor (5) aufgezeichnet wird, - dass eine Bildschärfe des wenigstens einen aufgezeichneten Bilds ermittelt wird, und - dass anhand der ermittelten wenigstens einen Bildschärfe ein Steuersignal an den Kamerakopf (1) gesendet wird, um einen Aktor (9) des Kamerakopfes (1) mit dem Steuersignal anzusteuern, - sodass der Aktor (9) in Reaktion auf das Steuersignal eine optische Korrektureinheit (29) des Kamerakopfes (1) verstellt und so eine, insbesondere die, optische Weglängendifferenz innerhalb des Kamerakopfes (1) anpasst, - vorzugsweise derart, dass die wenigstens eine Bildschärfe verbessert wird und/oder ohne dass dabei der wenigstens eine Bildsensor (5) innerhalb des Kamerakopfes (1) bewegt wird.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, - wobei zunächst mit Hilfe einer Fokusoptik (17) ein Arbeitsabstand (37) zwischen Endoskop (2) und Testobjekt (13) so lange angepasst wird, bis ein scharfes Weißlichtbild mit dem Kamerakopf (1) aufgezeichnet worden ist, und - wobei anschließend, unter Verwendung von Anregungslicht, Fluoreszenzbilder des Testobjekts (13) mit dem Endoskop (2) aufgezeichnet werden und durch entsprechendes Ansteuern des Aktors (9) und damit Verstellen der Korrektureinheit (29) des Kamerakopfes (1) die optische Weglängendifferenz so lange angepasst wird, bis auch scharfe Fluoreszenzbilder des Testobjekts (13) mit dem Kamerakopf (1) aufgezeichnet werden können.
Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei das Verfahren von einer Kamerasteuerungseinheit (10) umgesetzt wird, indem die Kamerasteuerungseinheit (10) - die wenigstens eine Bildschärfe ermittelt, insbesondere mit Hilfe einer automatisierten Bildauswertung, und - das Steuersignal generiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei das Testobjekt (13) wenigstens ein Fluorophor (34) aufweist, welches in Reaktion auf eine optische Anregung mit Anregungslicht Fluoreszenzlicht aussendet, - insbesondere wobei das wenigstens eine Bild ein Fluoreszenzbild umfasst, welches mit Hilfe des von dem wenigstens einen Fluorophor (34) ausgesandten Fluoreszenzlichts erzeugt und mit dem Kamerakopf (1) aufgezeichnet wird.