DE19530401A1 - Flexible conductor for endscopes - Google Patents

Flexible conductor for endscopes

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DE19530401A1
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Germany
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endoscope
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Klaus Dr Irion
Uwe Prof Dr Faust
Karl-Heinz Strobl
David Chatenever
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Karl Storz SE and Co KG
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Karl Storz SE and Co KG
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/042—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by a proximal camera, e.g. a CCD camera
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N1/40—Picture signal circuits
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    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Abstract

A conventional endescope has a fibre optical conductor consisting of a large number of fibres that have been organised and aligned in parallel such that input points align without output points The proposed system uses randomly oriented fibres. Identification of inputs with outputs is achieved with the aid of a special test image and an image processing routine. This allows the endoscope images to be reconstituted correctly.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an endoscope according to the Preamble of claim 1.

Derartige Endoskope, die auch als flexible Endoskope bezeichnet werden, sind allgemein bekannt und werden sowohl im technischen als auch im medizinischen Bereich für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt.Such endoscopes, which are also known as flexible endoscopes are generally known and are known both in the technical and in the medical field used for a wide variety of applications.

Die bekannten gattungsgemäßen flexiblen Endoskope weisen Faserbündel auf, die "geordnet" sind. Damit ist gemeint, daß die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche jeder Lichtleitfaser des Faserbündels jeweils am gleichen Ort bezogen auf die Objektebene (=Bildebene des Endoskopobjektivs) und die Bildebene (=Objektebene des Bildaufnehmers) liegen.The known generic flexible endoscopes have bundles of fibers that are "ordered". So that is  meant that the light entry surface and the Light exit surface of each optical fiber of the Fiber bundle each in the same place related to the Object plane (= image plane of the endoscope lens) and the Image plane (= object plane of the image sensor) lie.

Die Herstellung geordneter Faserbündel ist jedoch aufwendig und damit teuer. Dennoch ist der Ausschuß sehr hoch, da beispielsweise durch das "Kämmen", das für das Ordnen der Fasern erforderlich ist, einzelne Fasern beschädigt und damit zumindest teilweise blind werden.However, the production of ordered fiber bundles complex and therefore expensive. Still, the committee is very high because, for example, by "combing" the for arranging the fibers is required, individual Fibers damaged and therefore at least partially blind will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß auf die Verwendung geordneter Faserbündel verzichtet werden kann.The invention has for its object a flexible Endoscope according to the preamble of claim 1 to further develop such that use orderly fiber bundle can be dispensed with.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3. Ein Verfahren zum Kalibrieren eines erfindungsgemäßen Endoskops ist im Patentanspruch 4 beansprucht.An inventive solution to this problem is in characterizing part of claim 1 specified. Further developments according to the invention are the subject of Claims 2 and 3. A method for calibrating a Endoscope according to the invention is in claim 4 claimed.

Erfindungsgemäß wird anstelle eines geordneten Faserbündels ein ungeordnetes Faserbündel verwendet. Derartige Faserbündel sind bislang im Bereich der Endoskopie lediglich für die Beleuchtung, nicht jedoch für Abbildungszwecke in Betracht gezogen worden. Durch ungeordnete Faserbündel werden die einzelnen Elmente der Objektebene nicht an demselben Ort in der Bildebene abgebildet, so daß man auf dem Bildaufnehmer ein nicht mit dem Original übereinstimmendes Bild erhält. According to the invention, instead of an orderly one Fiber bundle uses an unordered fiber bundle. Such fiber bundles are currently in the field of Endoscopy for lighting only, but not have been considered for illustration purposes. By disordered fiber bundles become the individual elements the object plane is not in the same place in the image plane mapped so that one is not on the image sensor with the original.  

Die Rekonstruktion des Originalbildes erfolgt dadurch, daß eine Bildverarbeitungseinheit die einzelnen Bildelemente des von dem Bildaufnehmer erzeugten Bildes derart umsortiert, daß man beispielsweise auf einem nachgeschalteten Monitor oder einer Bildaufzeichnungs­ einheit, wie einem Monitor ein der aufgenommenen Szene entsprechendes Bild erhält, d. h. ein Bild, bei dem die einzelnen Bildelemente "richtig" angeordnet sind!The original image is reconstructed by that an image processing unit the individual Image elements of the image generated by the image sensor rearranged in such a way that for example on a downstream monitor or image recording unit, like a monitor of the recorded scene receives corresponding picture, d. H. a picture in which the individual picture elements are "correctly" arranged!

Die Zuordnung der einzelnen Bildelemente des Bildaufnehmers zu den Original-Bildorten, d. h. die Ist- Soll-Zuordnung kann beispielsweise mit dem im Anspruch 4 angegebenen Kalibrierverfahren erfolgen, nämlich indem ein Bild einer Testtafel aufgenommen wird, die eine eindeutige Zuordnung des Soll-Ortes jedes Bildelements erlaubt, und daß die Bildverarbeitungs­ einheit die Zuordnung der Ist-Orte zu den Soll-Orten ermittelt.The assignment of the individual picture elements of the Image sensor to the original image locations, d. H. she is- Target assignment can, for example, with the claim 4 specified calibration procedures take place, namely by taking an image of a test panel that a clear assignment of the target location of each Picture element allowed, and that the image processing unit the assignment of the actual locations to the target locations determined.

Bei diesem Verfahren wird die Zuordnung anhand eines speziellen Testbildes erstellt und beispielsweise in Form einer Tabelle gespeichert.In this method, the assignment is based on a special test image created and for example in Saved form of a table.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines CCD-Sensors, da bei einem derartigen Sensor die Zahl der Sensorelemente größer als die Zahl der Fasern des Faserbündels ist.The use of a is particularly preferred CCD sensor, because with such a sensor the number of Sensor elements larger than the number of fibers in the Fiber bundle is.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Bildverarbeitungs­ einheit eignet sich darüberhinaus dazu, Fehler, die durch ausgefallene oder "schlechte" Fasern entstehen, zu kompensieren: The image processing provided according to the invention unit is also suitable for errors that caused by failed or "bad" fibers, to compensate:  

Hierzu ersetzt die Bildverarbeitungseinheit die Signale von Bildelementen, die von defekten Fasern beaufschlagt werden, durch die benachbarten Bildelementen zugeordneten Signale.For this purpose, the image processing unit replaces the signals of picture elements impacted by defective fibers through the neighboring picture elements assigned signals.

Da die Erfindung anhand der vorstehenden Beschreibung von einem auf dem einschlägigen Gebiet tätigen Fachmann ausgeführt werden kann, wird auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels verzichtet.Since the invention based on the above description by a specialist working in the relevant field can be carried out on the description of a Embodiment waived.

Claims (5)

1. Endoskop mit
  • - einem am distalen Ende angeordneten Endoskopobjektiv,
  • - einem Bild-Weiterleiter, der ein Faserbündel aufweist, und das Bild des vom Endoskopobjektiv erzeugte Bildes zum proximalen Ende weiterleitet, und
  • - einem Bildaufnehmer, der das zum proximalen Ende weitergeleitete Bild aufnimmt,
1. Endoscope with
  • an endoscope objective arranged at the distal end,
  • an image relay, which has a fiber bundle, and forwards the image of the image generated by the endoscope lens to the proximal end, and
  • an image sensor which records the image forwarded to the proximal end,
dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel ein wenigstens teilweise ungeordnetes Bündel ist, und daß das Ausgangssignal des Bildaufnehmers an eine Bildverarbeitungseinheit angelegt ist, die die Anordnung der einzelnen Elemente des Bildes derart ändert, daß das wiedergegebene Bild dem vom Endoskopobjektiv aufgenommenen Bild entspricht. characterized in that the fiber bundle is an at least partially disordered bundle and that the output signal of the image sensor is applied to an image processing unit which changes the arrangement of the individual elements of the image such that the reproduced image corresponds to the image taken by the endoscope lens. 2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufnehmer ein CCD-Sensor ist.2. Endoscope according to claim 1, characterized in that the image sensor CCD sensor is. 3. Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungsein­ heit die Signale von Bildelementen, die von defekten Fasern beaufschlagt werden, durch die benachbarten Bildelementen zugeordneten Signale ersetzt.3. Endoscope according to claim 1 or 2, characterized in that the image processing is signals from picture elements, from defective ones Fibers are acted upon by the neighboring ones Signals assigned to picture elements are replaced. 4. Verfahren zum Kalibrieren eines Endoskops nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild einer Testtafel aufgenommen wird, die eine eindeutige Zuordnung des Soll-Ortes jedes Bildelements erlaubt, und daß die Bildverarbeitungseinheit die Zuordnung der Ist-Orte zu den Soll-Orten ermittelt.4. Procedure for calibrating an endoscope one of claims 1 to 3, characterized in that an image of a test panel is included, the clear assignment of the  Target location of each picture element allowed, and that the image processing unit the assignment of Actual locations are determined for the target locations.
DE19530401A 1995-08-17 1995-08-17 Flexible conductor for endscopes Ceased DE19530401A1 (en)

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DE19530401A DE19530401A1 (en) 1995-08-17 1995-08-17 Flexible conductor for endscopes
PCT/DE1996/001540 WO1997007627A2 (en) 1995-08-17 1996-08-19 Endoscopy video system
US09/011,939 US6190308B1 (en) 1995-08-17 1996-08-19 Endoscopic video system for correcting a video image of an object to be studied
JP9508836A JPH11510973A (en) 1995-08-17 1996-08-19 Video system for endoscope
EP96937981A EP0845187A2 (en) 1995-08-17 1996-08-19 Endoscopy video system

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2902134A1 (en) * 1978-01-20 1979-07-26 Tokyo Shibaura Electric Co ERROR COMPENSATION DEVICE FOR A SOLID IMAGE RECORDER
DE3204316A1 (en) * 1981-02-09 1982-09-02 American Optical Corp., 01550 Southbridge, Mass. FIBROSCOPE

Patent Citations (2)

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