EP4654879A1

EP4654879A1 - Medizinische bildgebungsvorrichtung, endoskopvorrichtung, endoskop und verfahren zur herstellung einer medizinischen bildgebungsvorrichtung

Info

Publication number: EP4654879A1
Application number: EP24702304.7A
Authority: EP
Inventors: Lukas Buschle; Werner Göbel
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2023-01-26
Filing date: 2024-01-25
Publication date: 2025-12-03
Also published as: CN120569151A; WO2024156806A1; DE102023101964A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) mit einer Spektralkamera (12), die dazu eingerichtet ist, hyperspektrale Abbildungen aufzunehmen. Die Spektralkamera (12) umfasst eine Optik (14), die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht durch Beugung bezüglich einer Raumachse (16) spektral aufzuspalten, und eine Bilderfassungssensorik (18), die einen lichtempfindlichen Bereich (20) definiert und die bezüglich der Optik (14) derart angeordnet ist, dass sich der lichtempfindliche Bereich (20) entlang der Raumachse (16) erstreckt und das spektral aufgespaltete Licht auf den lichtempfindlichen Bereich (20) fällt. Die Bilderfassungssensorik (18) umfasst einen ersten Bildsensor (22), der in einem ersten Spektralbereich (24) lichtempfindlich ist, und der einen ersten Detektionsbereich (26) des lichtempfindlichen Bereichs (20) abdeckt, und einen zweiten Bildsensor (28), der in einem zweiten Spektralbereich (30) lichtempfindlich ist, der von dem ersten Spektralbereich (24) verschieden ist, und der einen von dem ersten Detektionsbereich (26) verschiedenen zweiten Detektionsbereich (32) des lichtempfindlichen Bereichs (20) abdeckt, wobei der zweite Bildsensor (28) bezüglich der Raumachse (16) neben dem ersten Bildsensor (22) angeordnet ist. Der erste Spektralbereich (24) und der zweite Spektralbereich (30) definieren gemeinsam einen zumindest im Wesentlichen durchgängigen Gesamtspektralbereich (34), der sich von einer ersten Wellenlänge (36) bis zu einer zweiten Wellenlänge (38) erstreckt, wobei die erste Wellenlänge (36) im ersten Spektralbereich (24) liegt. Die Erfindung betrifft zudem eine Endoskopvorrichtung (74) mit einer Bildgebungsvorrichtung (10), ein Endoskop (76) mit einer Endoskopvorrichtung (74) und ein Verfahren zur Herstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (10).

Description

Medizinische Bildgebungsvorrichtung, Endoskopvorrichtung, Endoskop und Verfahren zur Herstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, eine Endoskopvorrichtung, ein Endoskop und ein Verfahren zur Herstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung.

Aus dem Stand der Technik sind Bildgebungsvorrichtungen wie beispielsweise endoskopische, exoskopische oder mikroskopische Vorrichtungen bekannt, die Multispektral- oder Hyperspektralbilder erzeugen. Multispektral- oder Hyperspektralbilder weisen neben zwei räumlichen Dimensionen, wie sie etwa ein herkömmliches Bild einer Kamera hat, eine spektrale Dimension auf. Die spektrale Dimension umfasst mehrere Spektralbänder (Wellenlängenbänder). Multispektrale und hyperspektrale Bilder unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl an und der Breite von ihren spektralen Bändern. Solche Systeme können grundsätzlich ebenfalls dazu geeignet sein, Fluoreszenzaufnahmen durchzuführen.

Es sind einige Bildgebungsvorrichtungen zur Erzeugung solcher Multispektral- oder Hyperspektralbilder, insbesondere im Kontext medizinischer Anwendungen, bekannt. In DE 20 2014 010 558 U1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Hyperspektralbilds eines Untersuchungsgebietes eines Körpers beschrieben. In der Vorrichtung sind ein Eingangsobjektiv zur Erzeugung eines Bilds in einer Bildebene sowie eine schlitzförmige Blende in der Bildebene zur Ausblendung eines schlitzförmigen Bereichs des Bilds angeordnet. Das durch die Blende hindurchtretende Licht wird mittels eines dispersiven Elements aufgefächert und mittels eines Kamerasensors aufgenommen. Dadurch kann von dem Kamerasensor eine Vielzahl von Spektren mit jeweils zugeordneter räumlicher Koordinate entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufgenommen werden. Die beschriebene Vorrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, in einer von der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende verschiedenen Richtung weitere Spektren entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufzunehmen. Das dieser Offenbarung zugrunde liegende Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern ist auch als sogenanntes Pushbroom-Verfahren bekannt.

Wie in DE 10 2020 105 458 A1 beschrieben, eignen sich multispektrale und hyperspektrale Bildgebungsvorrichtungen insbesondere als endoskopische Bildgebungsvorrichtung. In dem Zusammenhang ist multispektrale und/oder hyperspektrale Bildgebung ein fundamentales Einsatzfeld beispielsweise zur Diagnostik sowie zur Beurteilung eines Erfolgs bzw. einer Qualität eines Eingriffs.

In den beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren werden Bildsensoren eingesetzt, die über einen bestimmten Spektralbereich lichtempfindlich sind, üblicherweise sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich. Durch ein geeignetes dispersives Element wird einfallendes Licht je nach Wellenlänge auf unterschiedliche Positionen und somit unterschiedliche Pixel des verwendeten Bildsensors gelenkt. Aus der Position eines Pixels kann dann auf die Wellenlänge des Lichts geschlossen werden. Oftmals wird der betreffende Bildsensor derart angeordnet, dass eine Richtung der dispersiven Aufspaltung parallel zu einer der beiden Bildachsen des Bildsensors verläuft. Eine oder mehrere benachbarte Bildzeilen bzw. eine oder mehrere benachbarte Bildspalten sind dann als Spektrum eines Bildpunkts interpretierbar.

Als dispersive Elemente werden in Hyperspektralkameras regelmäßig optische Gitter eingesetzt. Der Winkel, unter dem dabei Licht einer bestimmten Wellenlänge auftritt, ist durch die bekannte Gittergleichung n ■ X = g ■ sin(cpn) gegeben, wobei n die Ordnung des Hauptmaximums bezeichnet, X die Wellenlänge, g die Gitterkonstante und (p_n den Ablenkwinkel des Hauptmaximums.

Aufgrund der Gittergleichung fallen Maxima höherer Ordnungen für kurze Wellenlängen mit Maxima niedrigerer Ordnung für größere Wellenlängen zusammen. Beispielsweise fallen das 1. Hauptmaximum für eine gegebene Wellenlänge, beispielsweise 1000 nm, mit dem zweiten Hauptmaximum der halben Wellenlänge, beispielsweise 500 nm, zusammen. Wird ein entsprechend großer Spektralbereich beobachtet, kann daher allein auf der Grundlage eines Ablenkwinkels bzw. einer Beobachtungsposition nicht zuverlässig auf die tatsächliche Wellenlänge geschlossen werden. In der Praxis wird daher der Spektralbereich, der von einer Hyperspektralkamera aufgenommen wird, entsprechend beschränkt, zum Beispiel auf den Bereich von 500 nm bis 1000 nm, sodass keine Beugungsmaxima höherer Ordnung auftreten.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitreichende Einsetzbarkeit hyperspektraler Bildgebung zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, eine Endoskopvorrichtung, ein Endoskop und ein Verfahren, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind.

Es kann eine medizinische Bildgebungsvorrichtung mit einer Spektralkamera vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, hyperspektrale Abbildungen aufzunehmen. Die Spektralkamera umfasst eine Optik, die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht durch Beugung bezüglich einer Raumachse spektral aufzuspalten und eine Bilderfassungssensorik, die einen lichtempfindlichen Bereich definiert und die bezüglich der Optik derart angeordnet ist, dass sich der lichtempfindliche Bereich entlang der Raumachse erstreckt und das spektral aufgespaltete Licht auf den lichtempfindlichen Bereich fällt. Die Bilderfassungssensorik kann einen ersten Bildsensor umfassen, der in einem ersten Spektralbereich lichtempfindlich ist, und der einen ersten Detektionsbereich des lichtempfindlichen Bereichs abdeckt. Ferner kann die Bilderfassungssensorik einen zweiten Bildsensor umfassen, der in einem zweiten Spektralbereich lichtempfindlich ist, der von dem ersten Spektralbereich verschieden ist, und der einen von dem ersten Detektionsbereich verschiedenen zweiten Detektionsbereich des lichtempfindlichen Bereichs abdeckt, wobei der zweite Bildsensor bezüglich der Raumachse neben dem ersten Bildsensor angeordnet ist. Der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich können gemeinsam einen zumindest im Wesentlichen durchgängigen Gesamtspektralbereich definieren, der sich von einer ersten Wellenlänge bis zu einer zweiten Wellenlänge erstreckt, wobei die erste Wellenlänge im ersten Spektralbereich liegt.

Des Weiteren kann eine Endoskopvorrichtung mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sein.

Außerdem kann ein Endoskop mit einer solchen Endoskopvorrichtung vorgesehen sein.

Des Weiteren kann ein Verfahren zur Herstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt werden, wobei es sich bei der Bildgebungsvorrichtung um eine erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung handeln kann. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer optischen Anordnung, die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht spektral aufzuspalten und spektral aufgespaltet auf eine Raumachse abzubilden. Zudem kann das Verfahren ein Bereitstellen eines ersten Bildsensors umfassen, der in einem ersten Spektralbereich lichtempfindlich ist. Außerdem kann das Verfahren ein Bereitstellen eines zweiten Bildsensors umfassen, der in einem zweiten Spektralbereich lichtempfindlich ist, der von dem ersten Spektralbereich verschieden ist, wobei der erste Spektralbereich und der zweite Spektral bereich gemeinsam einen zumindest im Wesentlichen durchgängigen Gesamtspektralbereich definieren, der sich von einer ersten Wellenlänge bis zu einer zweiten Wellenlänge erstreckt, wobei die erste Wellenlänge im ersten Spektralbereich liegt, wobei die zweite Wellenlänge im zweiten Spektralbereich liegt, und wobei die zweite Wellenlänge wenigstens doppelt so groß ist wie die erste Wellenlänge. Ferner kann das Verfahren ein Anordnen des ersten Bildsensors und des zweiten Bildsensors derart umfassen, dass sich der zweite Bildsensor bezüglich der Raumachse neben dem ersten Bildsensor befindet, und derart, dass der erste Bildsensor einen ersten Detektionsbereich eines lichtempfindlichen Bildbereichs abdeckt und der zweite Bildsensor einen von dem ersten Detektionsbereich verschiedenen zweiten Detektionsbereich des lichtempfindlichen Bildbereichs abdeckt.

Ferner kann eine medizinische Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Bildgebungsvorrichtung umfasst eine Spektral kamera, die dazu eingerichtet ist, hyperspektrale Abbildungen aufzunehmen. Die Spektralkamera umfasst eine Optik, die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht durch Beugung bezüglich einer Raumachse spektral aufzuspalten und eine Bilderfassungssensorik, die einen lichtempfindlichen Bereich definiert und die bezüglich der Optik derart angeordnet ist, dass sich der lichtempfindliche Bereich entlang der Raumachse erstreckt und das spektral aufgespaltete Licht auf den lichtempfindlichen Bereich fällt, wobei sich in einem Teilbereich des lichtempfindlichen Bereichs unterschiedliche Beugungsordnungen überlagern. Die Bilderfassungssensorik kann dazu eingerichtet sein, räumlich aufgelöste Intensitätsinformation für zumindest zwei unterschiedliche Farbkanäle zu erfassen, die sich hinsichtlich ihrer wellenlängenabhängigen Sensitivität derart unterscheiden, dass Beugungslicht wenigstens 2. Ordnung in den Farbkanälen unterschiedlich intensiv detektierbar ist. Die Bildgebungsvorrichtung kann ferner eine Verarbeitungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, anhand der räumlich aufgelösten Intensitätsinformation der Farbkanäle Spektralinformation zu ermitteln, die ein Spektrum beschreibt, das bezüglich des Beugungslichts wenigstens 2. Ordnung korrigiert ist.

Des Weiteren kann eine Endoskopvorrichtung mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sein. Außerdem kann ein Endoskop mit einer solchen Endoskopvorrichtung vorgesehen sein.

Zudem kann ein Verfahren zur Bildgebung vorgesehen sein, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst ein spektrales Aufspalten einfallenden Lichts bezüglich einer Raumachse durch Beugung. Ferner kann das Verfahren ein Abbilden des spektral aufgespalteten Lichts auf eine Bilderfassungssensorik umfassen, die einen lichtempfindlichen Bereich definiert und die derart angeordnet ist, dass sich der lichtempfindliche Bereich entlang der Raumachse erstreckt und das spektral aufgespaltete Licht auf den lichtempfindlichen Bereich fällt, wobei sich in einem Teilbereich des lichtempfindlichen Bereichs unterschiedliche Beugungsordnungen überlagern. Zudem kann das Verfahren ein Erfassen räumlich aufgelöster Intensitätsinformation für zumindest zwei unterschiedliche Farbkanäle mittels der Bilderfassungssensorik umfassen, die sich hinsichtlich ihrer wellenlängenabhängigen Sensitivität derart unterscheiden, dass Beugungslicht wenigstens 2. Ordnung in den Farbkanälen unterschiedlich intensiv detektierbar ist. Außerdem kann das Verfahren ein Ermitteln von Spektralinformation umfassen, die ein korrigiertes Spektrum über den Spektralbereich beschreibt, das bezüglich des Beugungslichts wenigstens 2. Ordnung korrigiert ist, anhand der räumlich aufgelösten Intensitätsinformation der Farbkanäle.

Die erfindungsgemäßen Merkmale gestatten es, hyperspektrale Bildgebung weitreichend einzusetzen. Insbesondere kann ein großer zur hyperspektralen Bildgebung verwendbarer Spektralbereich erzielt werden. Verwendete Bilderfassungssensorik kann trotz eines großen verwendbaren Spektralbereichs konstruktiv einfach und/oder kostengünstig erhalten werden. Die Erfinder haben erkannt, dass für medizinische Anwendungen hyperspektraler Bildgebung auch Spektralbereich unterhalb von 500 nm und/oder oberhalb von 1000 nm relevant sind und dass diese zusätzlichen Spektralbereiche vorteilhaft gleichzeitig verfügbar sein sollen. Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass im Wellenlängenbereich zwischen etwa 400 nm und 500 nm relevante Gewebeinformation bzgl. einer Perfusion des Gewebes verfügbar ist, sofern in diesem Bereich auf geeignete Weise Bilddaten erfasst werden. Durch die Merkmale der Erfindung ist es möglich, zwischen verschiedenen Ordnungen gebeugten Lichts zu unterscheiden, wodurch spektral aufgespaltetes Objektlicht umfassend analysierbar und für eine hyperspektrale Bildgebung verwendbar gemacht wird. Hierdurch wird ein Spektralbereich für Bildgebung zugänglich, für den andernfalls mehrere unterschiedliche Hyperspektralkameras erforderlich werden. Entsprechen können eine kompakte Bauweise, ein geringer Grad an Komplexität und ein hoher Grad an Kosteneffizienz erzielt werden.

Die Bildgebungsvorrichtung kann zur medizinischen Bildgebung eingerichtet sein. Unter einer „medizinischen Bildgebung“ soll insbesondere eine Bildgebung verstanden werden, welche Rückschlüsse auf physiologische Eigenschaften eines Untersuchungsgebiets zulässt, wie beispielsweise Gewebeart und/oder Gewebeeigenschaften, wie beispielsweise einen Fettgehalt, einen Wassergehalt, eine Oxygenierung, ein Vorhandensein eines Farbstoffs oder dergleichen. Vorzugsweise nutzt die Bildgebung eine Spektralanalyse zur Bestimmung dieser physiologischen Eigenschaften. Bei dem Untersuchungsgebiet handelt es sich insbesondere um ein Gebiet, welches physiologische Bestandteile umfasst, wie beispielsweise Gewebe, Blut oder dergleichen. Das Untersuchungsgebiet liegt beispielsweise innerhalb einer natürlichen oder künstlich geschaffenen Kavität. Solche Kavitäten sind in etwa der Bauchraum, der Darm, die Blase, die Niere oder dergleichen. Allerdings könnte auch offenes Gewebe als Untersuchungsgebiet dienen. Die Bildgebungsvorrichtung ist in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet, zur Begutachtung und/oder Beobachtung in einen Hohlraum einführbar zu sein, beispielsweise in eine künstliche und/oder natürliche Kavität, etwa in ein Inneres eines Körpers, in ein Körperorgan, in Gewebe oder dergleichen. Die Bildgebungsvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, zur Begutachtung und/der Beobachtung in ein Gehäuse, eine Verschalung, einen Schacht, ein Rohr oder eine andere, insbesondere künstliche, Struktur einführbar zu sein.

Mittels der Bildgebungsvorrichtung und insbesondere mittels der Spektralkamera kann ein Aufnahmevorgang durchführbar sein. Unter einem „Aufnahmevorgang“ soll insbesondere ein Vorgang zur Aufnahme verstanden werden, welcher wenigstens einen oder mehrere Verfahrensschritte umfasst. In dem Aufnahmevorgang der medizinischen Bildgebung wird eine Spektralabbildung oder Teilabschnitte der Spektralabbildung eines Untersuchungsgebiets mittels der Spektralkamera aufgenommen.

Die Spektralkamera kann eine Hyperspektralkamera, insbesondere eine Pushbroom- Spektralkamera sein bzw. nach dem Pushbroom-Prinzip arbeiten. Zum Aufnehmen der hyperspektralen Abbildungen wird vorzugsweise die Technik des räumlichen Scannens bzw. Spatial-Scanning verwendet. Das Untersuchungsgebiet wird insbesondere zur Aufnahme der Spektralabbildung nacheinander in mehreren Aufnahmeschritten aus einzelnen Teilabschnitten erzeugt, und zwar insbesondere durch zeitlich versetztes zeilenweises Abscannen des Untersuchungsgebiets. Die Teilabschnitte können dann durch spektrale Auffächerung Aufschluss über eine Raumdimension und eine Spektraldimension geben. Aus den Teilabschnitten kann dann eine Spektralabbildung zusammengesetzt werden, wobei diese Teilabschnitte entlang einer weiteren Raumdimension zur Bildkonstruktion aneinandergesetzt werden. Die Spektralabbildung wird insbesondere von einem Datenwürfel gebildet, welcher die Raumdimensionen, die weitere Raumdimension und die Spektraldimension umfasst. In anderen Worten ist die Spektralkamera und insbesondere die Bilderfassungssensorik dazu eingerichtet, Bilddaten zu erzeugen und/oder zu erfassen, die räumlich und spektral aufgelöste Information umfassen. Die räumliche und spektrale Information der Bilddaten kann derart beschaffen sein, dass daraus für mehrere räumliche Bildpunkte jeweils ein zugehöriges Spektrum gewinnbar ist. Die Spektralkamera kann dahingehend räumlich auflösend sein, dass sie in zumindest zwei unterschiedliche Raumrichtungen jeweils eine Auflösung von zumindest 100 Bildpunkten, vorzugsweise von zumindest 200 Bildpunkten, bevorzugt von zumindest 300 Bildpunkten und vorteilhaft von zumindest 400 Bildpunkten liefert.

Die Spektralkamera und insbesondere die Optik und/oder die Bilderfassungssensorik kann/können zur hyperspektralen Bildgebung eingerichtet sein, im Speziellen dazu, hyperspektrale Bilddaten zu erfassen und/oder zu erzeugen. Hyperspektrale Bildgebung bzw. hyperspektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens 10, wenigstens 20, wenigstens 50 oder sogar wenigstens 100 Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden. Die Spektralkamera kann nach dem Pushbroom-Prinzip und/oder nach dem Whiskbroom-Prinzip und/oder nach dem Staring-Prinzip und/oder nach einem Schnappschussprinzip arbeiten.

In einigen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung zusätzlich eine stereoskopische Funktionsweise ermöglichen, mittels welcher zusätzliche dreidimensionale Rauminformationen aufgenommen werden können. In diesem Fall wird eine hyperspektrale Abbildung von einem vierdimensionalen Hyperwürfel gebildet, welcher die Raumdimensionen, die weitere Raumdimension und die Spektraldimension sowie eine zusätzliche Raumdimension umfasst. Dies kann beispielsweise durch die Kombination zweier zueinander in ihrer Blickrichtung versetzt angeordneter Spektralkameras realisiert werden. Die Spektralkamera kann eine endoskopische Spektralkamera sein. Unter einer „endoskopischen Spektral kamera“ soll insbesondere eine Spektral kamera verstanden werden, welche mit einem Endoskop zusammenwirkt, gekoppelt bzw. koppelbar ist oder vorzugsweise mit diesem integral ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Spektralkamera eine exoskopische Spektralkamera sein. Unter einer „exoskopischen Spektralkamera“ soll insbesondere eine Spektralkamera verstanden werden, welche mit einem Exoskop zusammenwirkt, gekoppelt bzw. koppelbar ist oder vorzugsweise mit diesem integral ausgebildet ist. Unter einem „Exoskop“ kann insbesondere auch ein chirurgisches Mikroskop verstanden werden. Bevorzugt soll unter einem Exoskop jedoch eine chirurgische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere ein chirurgisches Mikroskop, verstanden werden, das frei von einem Okular ist und stattdessen vorzugsweise eine Kameraeinrichtung vorzugsweise mit wenigstens einer Weißlichtkamera umfasst.

Allgemein ausgedrückt kann die Bildgebungsvorrichtung eine mikroskopische, makroskopische und/oder exoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann als Mikroskop, Makroskop und/oder Exoskop ausgebildet sein und/oder ein solches umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Endoskopvorrichtung sein. Sie kann ein Endoskop und/oder ein Endoskopsystem umfassen und/oder als ein solches ausgebildet sein und/oder zumindest einen Teil und bevorzugt zumindest einen Großteil und/oder Hauptbestandteil eines Endoskops und/oder eines Endoskopsystems ausbilden. „Zumindest ein Großteil“ kann zumindest 55 %, vorzugsweise zumindest 65 %, bevorzugt zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und ganz besonders bevorzugt zumindest 95 % bedeuten, und zwar insbesondere mit Bezug auf ein Volumen und/oder eine Masse eines Objekts.

In einigen Ausführungsformen ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, laufend aktualisierte Bilddaten zu erzeugen. Die Bilderfassungseinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Bilddaten im Wesentlichen in Echtzeit zu erzeugen, was beispielsweise eine Erzeugung aktualisierter Bilddaten wenigstens als 30 Sekunden, in einigen Fällen wenigstens als 20 Sekunden und in manchen Fällen sogar wenigstens alle 10 Sekunden oder wenigstens alle 5 Sekunden umfasst.

Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Beleuchtungsvorrichtung umfassen und/oder mit einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere lösbar, verbindbar sein, die zumindest ein Leuchtelement umfasst, das dazu eingerichtet ist, in zumindest einem Betriebszustand ein abzubildendes Objekt zu beleuchten und/oder auszuleuchten. Das Leuchtelement kann eine Weißlichtquelle, eine, insbesondere durchstimmbare, monochrome Lichtquelle, ein Laser, ein Weißlichtlaser, zumindest eine Leuchtdiode und/oder ein Leuchtdiodenarray, zumindest eine Laserdiode und/oder ein Laserdiodenarray oder dergleichen umfassen. Die Beleuchtungsvorrichtung kann mehrere unterschiedliche Leuchtelemente umfassen, die wahlweise aktivierbar sind. Insbesondere kann in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi Beleuchtungslicht durch geeignetes Mischen und/oder Aktivieren und/oder Deaktivieren eines oder mehrerer Leuchtelemente bereitstellbar sein.

Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Steuereinheit umfassen. Die Steuereinheit kann geeignete Steuerelektronik und/oder einen Computer umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit zumindest einen Prozessor, computerlesbaren Speicher, ein Betriebssystem und/oder geeignete Ein- und Ausgänge. Die Steuereinheit kann zumindest ein Steuerprogramm beinhalten. Insbesondere können Funktionen derselben von dem Steuerprogramm implementiert bzw. Teil desselben sein. Die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere die Steuereinheit kann zur Implementierung der hierin genannten Funktionseinheiten und/oder zur Durchführung der hierin genannten Verfahrensschritte jeweils zumindest einen Prozessor und/oder einen zugeordneten Speicher mit Programmcode, der die beschriebenen Funktionen und Schritte umsetzt, und/oder einen zugeordneten Arbeitsspeicher und/oder zugeordnete Anschlüsse und/oder Datenschnittstellen und/oder eine elektronische Schaltung umfassen. Ein oder mehrere Prozessoren, Speicher, Arbeitsspeicher, Anschlüsse, Datenschnittstellen und/oder Schaltungen können auch einer oder mehreren Funktionseinheiten zugeordnet sein und/oder einen oder mehrere Verfahrensschritte implementieren.

Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Ausgabeeinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine auf den hyperspektralen Abbildungen beruhende Ausgabe und/oder nach Maßgabe der Ausgabe erzeugte Benutzerausgabe an einen Benutzer auszugeben. Die Ausgabeeinheit kann dazu eingerichtet sein, eine visuelle Ausgabe und/oder eine Audioausgabe und/oder eine haptische Ausgabe und/oder eine beliebige andere von einem Benutzer wahrnehmbare Ausgabe auszugeben. Hierfür kann die Ausgabeeinheit geeignete Komponenten umfassen, wie beispielsweise eine oder mehrere Lampen, Leuchtmittel, Lautsprecher, Bildschirme, Rüttler oder dergleichen. Die Ausgabeeinheit kann einen Computer und/oder Prozessor und/oder Speicher und/oder Arbeitsspeicher und/oder Anschlüsse und/oder eine Datenschnittschnittstelle zum Empfangen, Verarbeiten und Ausgeben von unverarbeiteten, vorverarbeiteten und/oder verarbeiteten Ausgabedaten umfassen. Die Ausgabeerzeugungseinheit kann über eine Schnittstelle mit der Ausgabeeinheit verbunden sein. Die erzeugte Ausgabe kann von der Ausgabeeinheit verarbeitet und/oder ausgegeben werden.

Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Anzeigeeinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, ein Bild, insbesondere ein Bewegtbild, für einen Benutzer anzuzeigen. Die Anzeigeeinheit kann Teil der Ausgabeeinheit sein und/oder diese ausbilden. Das angezeigte Bild kann auf den Bilddaten beruhen. Die Anzeigeeinheit kann einen Bildschirm und/oder Steuerungselektronik umfassen. Die Anzeigeeinheit kann einen Computer und/oder Prozessor und/oder Speicher und/oder Arbeitsspeicher und/oder Anschlüsse und/oder eine Datenschnittschnittstelle zum Empfangen, Verarbeiten und Ausgeben von unverarbeiteten, vorverarbeiteten und/oder verarbeiteten Bilddaten und/oder Anzeigedaten umfassen. Die Ausgabeerzeugungseinheit kann über eine Schnittstelle mit der Anzeigeeinheit verbunden sein. Die erzeugte Ausgabe kann von der Anzeigeeinheit verarbeitet und/oder ausgegeben werden.

Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann ein einen Schaft mit wenigstens einem proximalen Abschnitt, einem distalen Abschnitt und/oder einem Zwischenabschnitt umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, mit einem solchen Schaft gekoppelt zu werden. Die Spektralkamera kann optisch an das proximale Ende des Schafts angebunden und/oder anbindbar sein. Der distale Abschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand, etwa während der diagnostischen und/oder therapeutischen Aktion, in eine zu untersuchende Kavität eingeführt zu werden und/oder darin befindlich zu sein. Der proximale Abschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand, etwa während der diagnostischen und/oder therapeutischen Aktion, außerhalb der zu untersuchenden Kavität angeordnet zu sein. Unter „distal“ soll insbesondere bei einer Benutzung einem Patienten zugewandt und/oder einem Benutzer abgewandt verstanden werden. Unter „proximal“ soll insbesondere bei einer Benutzung einem Patienten abgewandt und/oder einem Benutzer zugewandt verstanden werden. Insbesondere ist proximal das Gegenteil von distal. Der Schaft kann ein längliches Objekt sein. Ferner kann der Schaft zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil den distalen Abschnitt ausbilden. Die Optik kann zumindest ein dispersives Element umfassen, insbesondere zumindest ein optisches Gitter. Ferner kann die Optik einen Beobachtungsspalt umfassen. Abbildungslicht kann durch den Beobachtungsspalt auf das optische Gitter gelangen, sodass ein durch den Beobachtungsspalt definierter Abbildungslichtstreifen spektral aufgespaltet werden kann. Die Raumachse, entlang derer das einfallende Licht aufgespalten wird, erstreckt sich insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Beobachtungsspalt. Die Spektralkamera kann eine Eingangsoptik, insbesondere ein Eingangsobjektiv, umfassen. Die Spektralkamera kann eine Scaneinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, zumindest den Beobachtungsspalt und insbesondere die Optik und/oder die Bilderfassungssensorik zu bewegen, etwa relativ zu der Eingangsoptik. Dieses Bewegen des Beobachtungsspalts kann dem streifenweisen und/oder zeilenweisen und/oder spaltenweisen Scannen eines abzubildenden Objekts dienen.

Die Bilderfassungssensorik kann zumindest einen Bildsensor aufweisen. Der zumindest eine Bildsensor kann den lichtempfindlichen Bereich definieren. Der lichtempfindliche Bereich kann sich generell von einer ersten, insbesondere kleineren, Wellenlänge bis zu einer zweiten, insbesondere größeren, Wellenlänge erstrecken. Der Bildsensor und insbesondere der genannte erste Bildsensor kann ein Siliziumsensor sein, beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor. Der Bildsensor und/oder der erste Bildsensor und/oder der zweite Bildsensor kann ein zweidimensionales Pixelmuster aufweisen. Allgemein ausgedrückt kann die Bilderfassungssensorik Bildpunkte definieren, die in dem lichtempfindlichen Bereich angeordnet sind und diesen insbesondere gemäß einem Pixelmuster abdecken. Der lichtempfindliche Bereich kann ein Bilderfassungssensorbereich sein, der von einem oder mehreren Bildsensoren definiert ist. Der lichtempfindliche Bereich ist in einigen Ausführungsformen rechteckig, wobei eine erste Seite des lichtempfindlichen Bereichs parallel zu der Raumachse orientiert sein kann, entlang derer die spektrale Aufspaltung erfolgt, und wobei eine zweite Seite senkrecht zu der ersten Seite orientiert sein kann. Abbildstreifen, die sich parallel zu der zweiten Seite erstrecken, können somit monochromatischen bzw. schmalbandig aufgenommenen räumlichen Bildstreifen entsprechen. Insbesondere sind diese durch den Beobachtungsspalt definiert. Abbildstreifen, die sich parallel zu der ersten Seite erstrecken, können Spektren eines bestimmten Abbildpunkts entsprechen. Die erste Seite kann länger sein als die zweite Seite. Der Begriff „Bildsensor“ kann sich auf ein vollständiges elektronisches Bauelement beziehen. Ein Bildsensor im Sinne dieser Offenbarung kann entsprechend neben einem Halbleiterchip zugehörige Kontakte, Leiterbahnen, Rahmen und/oder Strukturelemente umfassen. Der erste Detektionsbereich und der zweite Detektionsbereich können voneinander disjunkt sein. Die erste Detektionsfläche kann den ersten Detektionsbereich definieren. Die zweite Detektionsfläche kann den zweiten Detektionsbereich definieren.

Der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich können gemeinsam den Gesamtspektralbereich bilden. Der Gesamtspektralbereich kann dahingehend zumindest im Wesentlichen durchgängig sein, dass eine maximale spektrale Breite eines zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge liegenden nicht abgedeckter Spektralbereich höchstens 100 nm, bevorzugt höchstens 50 nm, besonders bevorzugt höchstens 20 nm und vorzugsweise höchstens 10 nm breit ist. Der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich können einander überlappen. In anderen Ausführungsformen können der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich unmittelbar aneinandergrenzen oder voneinander beabstandet sein. Eine spektrale Beabstandung kann dabei derart gewählt sein, dass der sich ergebende Gesamtspektralbereich trotz der spektralen Beabstandung zumindest im Wesentlichen durchgängig ist.

Der lichtempfindliche Bereich kann zumindest abschnittsweise und insbesondere insgesamt eben und/oder planar sein. Der lichtempfindliche Bereich kann zumindest abschnittsweise und insbesondere insgesamt parallel zur Raumachse orientiert sein. In einigen Ausführungsformen kann der lichtempfindliche Bereich auch zumindest abschnittsweise und insbesondere insgesamt relativ zu der Raumachse geneigt sein. Die Angabe, wonach sich der lichtempfindliche Bereich entlang der Raumachse erstreckt, ist insbesondere derart zu verstehen, dass sich eine Projektion des lichtempfindlichen Bereichs auf die Raumachse über eine Länge erstreckt, die wenigstens 50 %, wenigstens 60 %, wenigstens 70 % oder sogar wenigstens 80 % einer Länge des lichtempfindlichen Bereichs entspricht.

Der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor können in einer Ebene angeordnet sein. Insbesondere definiert der erste Bildsensor eine erste Detektionsfläche und der zweite Bildsensor eine zweite Detektionsfläche. Die erste Detektionsfläche und die zweite Detektionsfläche können parallel zueinander angeordnet sein. Ferner können die erste Detektionsfläche und die zweite Detektionsfläche in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Es kann eine zu der ersten Detektionsfläche und der zweiten Detektionsfläche parallele Ebene existieren, die von der ersten Detektionsfläche und der zweiten Detektionsfläche höchstens 5 mm, bevorzugt höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm und vorzugsweise höchstens 0,5 mm beabstandet ist.

In einigen Ausführungsformen können der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor derart nebeneinander angeordnet sein, dass zwei benachbarte Kanten der Bildsensoren parallel nebeneinander verlaufen, die Bildsensoren aber zueinander geneigt sind. Hierdurch kann für jeden Bildsensor eine individuell optimale Orientierung relativ zu der Optik und insbesondere zu dem dispersiven Element der Optik erzielbar sein. Es kann dann für die Bildsensoren eine unterschiedliche Dispersion pro Einheitsabstand vorliegen. Der lichtempfindliche Bereich kann entsprechend gekrümmt und/oder geknickt ausgebildet sein. In diesem Fall kann sich der lichtempfindliche Bereich als Ganzes entlang der Raumachse erstrecken. Dabei kann eine der Detektionsflächen parallel zur Raumachse orientiert sein. Alternativ können sowohl die erste Detektionsfläche als auch die zweite Detektionsfläche relativ zur Raumachse geneigt sein. Der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor können unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere können sich die Bildsensoren berühren. In einigen Ausführungsformen können die Bildsensoren voneinander beabstandet sein. Ein Abstand zwischen den Bildsensoren beträgt insbesondere höchstens 5 mm, bevorzugt höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm und vorzugsweise höchstens 0,5 mm. Ein Abstand zwischen den Bildsensoren beträgt insbesondere höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 %, besonders bevorzugt höchstens 5 % und vorzugsweise höchstens 2 % einer Erstreckung eines größten der Bildsensoren in eine Richtung parallel zu einer Beabstandungsrichtung.

Angaben, die sich auf spektrale Breiten und/oder auf minimal und/oder maximale Wellenlängen von Spektralbereichen beziehen, können im Rahmen dieser Offenbarung dahingehend zu verstehen sein, dass damit jeweils solche Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche gemeint sind, in denen eine Intensität höchsten 10 %, höchstens 5 %, höchstens 2 % oder sogar höchstens 1 % von einer größten Intensität des betreffenden Bezugsspektralbereichs beträgt. Beispielsweise kann unter einer spektralen Breite eines Emissionsspektrums eines Leuchtelements ein Abstand zwischen einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge gemeint sein, zwischen denen ein Emissionsmaximum liegt und bei denen eine Emissionsintensität höchsten 10 %, höchstens 5 %, höchstens 2 % oder sogar höchstens 1 % der Emissionsintensität am Emissionsmaximum beträgt. Gleichermaßen können im Rahmen dieser Offenbarung spektrale Breiten und/oder minimale und/oder maximale Wellenlängen von Spektralbereichen verstanden werden, die sich auf Transmissionseigenschaften und/oder Reflexionseigenschaften und/oder sonstige wellenlängenabhängige optische Eigenschaften von Objekten beziehen.

Die räumlich aufgelöste Intensitätsinformation kann wenigstens zweidimensional punktweise aufgelöste Intensitätsinformation sein. In anderen Worten kann sich die räumlich aufgelöste Intensitätsinformation auf eine Matrix von Bildpunkten beziehen. Die erwähnten Farbkanäle können jeweils punktweise aufgelöste zweidimensionale Intensitätsinformation enthalten. Die Farbkanäle können einen ersten Farbkanal und einen zweiten Farbkanal umfassen. Ferner können die Farbkanäle einen dritten Farbkanal umfassen. Der erste Farbkanal kann bezüglich des sichtbaren Lichts ein roter Farbkanal sein. Der zweite Farbkanal kann bezüglich des sichtbaren Lichts ein grüner Farbkanal sein. Der dritte Farbkanal kann bezüglich des sichtbaren Lichts ein blauer Farbkanal sein. Der Bildsensor kann ein farbempfindlicher Bildsensor sein, insbesondere ein dreifarbiger Bildsensor, beispielsweise ein RGB-Bildsensor. Die Farbkanäle können jeweils in einem Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs und zusätzlich wenigstens in einem Teilbereich des Nah infra rotbereichs sensitiv sein.

Insbesondere in Ausführungsformen mit zwei Bildsensoren kann eine Verarbeitungseinheit vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, anhand von Sensorsignalen des ersten Bildsensors und Sensorsignalen des zweiten Bildsensors kombinierte Spektralinformation zu ermitteln, die ein Spektrum über den Gesamtspektralbereich beschreibt. Die Verarbeitungseinheit ist in diesem Fall nicht zwingend dazu eingerichtet, ein korrigiertes Spektrum zu ermitteln, wie dies oben erwähnt ist.

Die Verarbeitungseinheit kann einen Prozessor und/oder einen Arbeitsspeicher und/oder ein maschinenlesbares Medium umfassen. Das maschinenlesbare Medium kann Programmcode enthalten, der die Funktion der Verarbeitungseinheit implementiert.

Das korrigierte Spektrum kann sich von einer Intensitätsverteilung des bezüglich der Raumachse aufgespalteten Lichts bezogen auf die Raumachse dadurch unterscheiden, dass eine Intensität von Beugungslicht wenigstens 2. Ordnung verringert ist, insbesondere um wenigstens 50 %, bevorzugt um wenigstens 80 %, besonders bevorzugt um wenigstens 90 % und vorzugsweise um wenigstens 95 %. Aufgrund der Beugung durch das dispersive Element gelangt Beugungslicht einer ersten Wellenlänge wenigstens 2. Ordnung an einen Ort auf dem lichtempfindlichen Bereich, an den Beugungslicht einer zweiten Wellenlänge 1. Ordnung fällt, die größer ist als die erste Wellenlänge. Beispielsweise fällt an einer bestimmten Position des lichtempfindlichen Bereichs Licht mit einer Wellenlänge von X nm 1. Ordnung mit Licht mit einer Wellenlänge von X/2 2. Ordnung zusammen, wobei X eine positive reelle Zahl ist. Eine Lichtintensität ist an dieser Position größer als die Intensität des Licht 1. Ordnung, da auch das Licht 2. Ordnung an dieser Position zur Lichtintensität beiträgt. Für eine Zuordnung Position-Wellenlänge würde dies zu einem fehlerhaften Spektrum führen, weil die Intensität für die Wellenlänge X überschätzt würde. Die Verarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, diese Überschätzung zu verringern oder zu beseitigen, indem sie das korrigierte Spektrum ermittelt.

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung können der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor derart angeordnet werden, dass sie wie beschrieben positioniert sind. Die Bildsensoren können auf einer gemeinsamen Grundplatte und/oder Platine angeordnet werden. Insbesondere können die Bildsensoren miteinander und/oder mit der Grundplatte und/oder Platine verklebt werden.

In einigen Ausführungsformen kann der lichtempfindliche Bereich und/oder die Bilderfassungssensorik relativ zu der Optik und insbesondere relativ zu dem dispersiven Element bewegbar sein. Hierdurch kann veränderbar sein, welche Wellenlängenbereiche auf welche Positionen des lichtempfindlichen Bereichs und/oder der Bilderfassungssensorik fallen. Beispielsweise kann im Fall einer räumlichen Beabstandung des ersten Bildsensors von dem zweiten Bildsensor und einer damit einhergehenden spektralen Lücke im Gesamtspektralbereich die spektrale Lücke verändert werden. Hierdurch kann durch die Aufnahme mehrerer hyperspektraler Abbildungen für unterschiedliche Positionierungen die spektrale Lücke geschlossen werden, indem jeder Wellenlängenbereich zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge in zumindest einer der hyperspektralen Abbildungen auf den lichtempfindlichen Bereich und/oder auf eine Detektionsfläche zumindest eines der Bildsensoren fällt. Im Fall eines durchgängigen lichtempfindlichen Bereichs und/oder im Fall eines einzelnen Bildsensors kann zudem durch die Positionsveränderung ein abzubildender Spektralbereich verändert werden.

Im Rahmen dieser Offenbarung kann sich sichtbares Licht und/oder ein sichtbarer Spektralbereich auf Licht mit einer Wellenlänge von wenigstens 500 nm, wenigstens 450 nm oder wenigstens 400 nm und höchsten 780 nm, höchstens 750 nm oder höchstens 700 nm beziehen. Im Rahmen dieser Offenbarung kann sich Nahinfrarotlicht und/oder ein Nahinfrarotspektralbereich und/oder die Angabe „nahinfrarot“ auf Licht mit einer Wellenlänge von wenigstens 750 nm, wenigstens 780 nm oder wenigstens 800 nm und höchstens 3000 nm, höchstens 2000 nm oder höchstens 1500 nm beziehen.

In einigen Ausführungsformen liegt die zweite Wellenlänge im zweiten Spektralbereich, wobei die zweite Wellenlänge mehr als doppelt so groß, bevorzugt wenigstens 2,1 -mal so groß, besonders bevorzugt wenigstens 2,5-mal so groß und vorzugsweise wenigstens 3-mal so groß ist wie die erste Wellenlänge. Hierdurch kann ein großer Spektralbereich zur Bildgebung herangezogen werden. Zudem kann die Limitation überwunden werden, dass aufgrund störender höherer Beugungsordnungen lediglich ein Spektralbereich zwischen einer unteren Grenzwellenlänge und einem doppelten der unteren Grenzwellenlänge verwendbar ist.

Die erste Wellenlänge kann höchstens 450 nm und vorzugsweise höchstens 400 nm betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Wellenlänge mindestens 1000 nm und vorzugsweise mindestens 1200 nm betragen. Insbesondere für Ausführungsformen mit einem ersten Bildsensor und einem zweiten Bildsensor kann die zweite Wellenlänge mindestens 1400 nm, bevorzugt mindestens 1500 nm, besonders bevorzugt mindestens 1600 nm und vorzugsweise mindestens 1700 nm betragen.

Kostengünstige und zuverlässige Sensortechnologie zur Detektion von Wellenlängen im sichtbaren Bereich und knapp über den sichtbaren Bereich hinaus in den Nahinfrarotbereich hinein kann insbesondere dann verwendet werden, wenn der erste Spektralbereich zumindest einen Wellenlängenbereich von 500 nm, vorzugsweise von 450 nm, bis 800 nm, vorzugsweise bis 900 nm, umfasst. Insbesondere kann als erster Bildsensor ein Siliziumbildsensor verwendet werden.

Weithin verfügbare Sensortechnologie für die Detektion von sichtbarem Licht kann insbesondere dann zweckmäßig ergänzt und ein großer und für medizinische Anwendungen interessanter Spektralbereich kann insbesondere dann zugänglich gemacht werden, wenn der zweite Spektralbereich zumindest einen Wellenlängenbereich von 1000 nm, vorzugsweise von 900 nm, bis 1500 nm, vorzugsweise bis 1700 nm, umfasst. Der erste und der zweite Spektralbereich können einander überlappen. Je nach Ausgestaltung und Anordnung des dispersiven Elements kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Spektral bereich des ersten Bildsensors und/oder des zweiten Bildsensors für die Aufnahme hyperspektraler Abbildungen nicht vollumfänglich ausgeschöpft wird.

Der erste Bildsensor kann ein monochromatischer Bildsensor sein, insbesondere ein monochromatischer Silizium-Bildsensor. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Bildsensor ein SWIR-Sensor (Short-Wave-Infrared-Sensor) sein, insbesondere ein InGaAs-Sensor. Hierdurch können gut verfügbare Sensorelemente kostengünstig und einfach kombiniert werden, um einen verfügbaren Spektral bereich für hyperspektrale medizinische Bildgebung zu erweitern.

Ein hoher Grad an Informationsdichte über einen großen Spektral bereich kann insbesondere dann in baulich einfacher und kostengünstiger Weise erzielt werden, wenn der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und den lichtempfindlichen Bereich als im Wesentlichen durchgängigen Bereich definieren. Der lichtempfindliche Bereich kann ausschließlich von dem ersten Bildsensor und dem zweiten Bildsensor und insbesondere von deren Detektionsflächen definiert sein.

Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Optik dazu eingerichtet, einfallendes Licht spektral derart aufzuspalten, dass für Licht mit einer Wellenlänge im ersten Spektralbereich Beugungslicht n-ter Ordnung zu dem ersten Detektionsbereich gelangt und von dem ersten Bildsensor aufgrund dessen Lichtempfindlichkeit im ersten Spektralbereich detektierbar ist und Beugungslicht (n+1)-ter Ordnung zu dem zweiten Detektionsbereich gelangt aber vom zweiten Bildsensor aufgrund dessen fehlender Lichtempfindlichkeit im ersten Spektralbereich nicht detektierbar ist, wobei n eine positive ganze Zahl und insbesondere 1 ist. Die genannte fehlende Lichtempfindlichkeit kann durch ein vor dem zweiten Bildsensor angeordnetes Filterelement erzielt und/oder dem Material des zweiten Bildsensors inhärent sein. Insofern kann der zweite Bildsensor als solches dazu geeignet sein, das Beugungslicht (n+1 )-ter Ordnung zu detektieren, in die Bilderfassungssensorik aber in solcher Weise integriert und/oder derart angepasst und/oder angeordnet sein, dass das Beugungslicht (n+1 )-ter Ordnung vom zweiten Bildsensor nicht detektiert wird. Die Angaben können sich auf mehrere Werte von n beziehen. Beispielsweise kann der erläuterte Umstand sowohl für Beugungslicht 1. Ordnung auf dem ersten Bildsensor und Beugungslicht 2. Ordnung auf dem zweiten Bildsensor als auch für Beugungslicht 2. Ordnung auf dem ersten Bildsensor und Beugungslicht 3. Ordnung auf dem zweiten Bildsensor gelten. Ferner kann auch Licht höherer Ordnungen, beispielsweise (n+2)-ter Ordnung, (n+3)-ter Ordnung etc. vom zweiten Bildsensor nicht detektierbar sein. Allgemein ausgedrückt können der erste Bildsensor und der zweite Bildsensor derart ausgebildet, angeordnet und/oder mit Filtern versehen sein, dass die Bilderfassungssensorik zwischen unterschiedlichen Beugungsordnungen unterscheiden bzw. auf eine Beugungsordnung ausgerichtet sein kann.

Ein hoher Grad an Zuverlässigkeit bei der Ausblendung höherer Beugungsordnungen kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere die Bilderfassungssensorik ferner zumindest einen optischen Kantenfilter umfasst, der für Licht mit einer Wellenlänge oberhalb einer Grenzwellenlänge durchlässig und für Licht mit einer Wellenlänge unterhalb der Grenzwellenlänge undurchlässig ist, wobei die Grenzwellenlänge kleiner ist als ein Doppeltes der ersten Wellenlänge, und wobei der optische Kantenfilter zumindest teilweise vor dem zweiten Bildsensor angeordnet ist. Allgemein kann die Grenzwellenlänge im Fall höherer Beugungsordnungen auch derart gewählt sein, dass sie um einen Faktor (n+1 )/n größer ist als die erste Wellenlänge, wobei n eine positive ganze Zahl ist. Ferner können mehrere unterschiedliche Kantenfilter vorgesehen sein, die den lichtempfindlichen Bereich graduell für unterschiedliche Spektralbereiche lichtempfindlich machen bzw. die graduell unterschiedliches Beugungslicht höherer Ordnungen ausblenden. Der genannte Kantenfilter kann zumindest abschnittsweise oder vollständig vor dem zweiten Bildsensor angeordnet sein. Hierdurch kann verhindert werden, dass kurzwelliges Licht höherer Beugungsordnung auf den zweiten Bildsensor gelangt.

Alternativ oder zusätzlich zu einem Kantenfilter vor dem zweiten Bildsensor kann die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere die Bilderfassungssensorik zumindest einen optischen Kantenfilter umfassen, der für Licht mit einer Wellenlänge unterhalb einer Grenzwellenlänge durchlässig und für Licht mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge undurchlässig ist, wobei die Grenzwellenlänge kleiner ist als ein Doppeltes der ersten Wellenlänge, und wobei der optische Kantenfilter zumindest teilweise vor dem ersten Bildsensor angeordnet ist. Allgemein kann die Grenzwellenlänge im Fall höherer Beugungsordnungen auch derart gewählt sein, dass sie um einen Faktor (n+1 )/n kleiner ist als die erste Wellenlänge, wobei n eine positive ganze Zahl ist. Ferner können mehrere unterschiedliche Kantenfilter vorgesehen sein, die den lichtempfindlichen Bereich graduell für unterschiedliche Spektralbereiche lichtempfindlich machen bzw. die graduell unterschiedliches Beugungslicht höherer Ordnungen ausblenden. Der genannte Kantenfilter kann zumindest abschnittsweise oder vollständig vor dem zweiten Bildsensor angeordnet sein. Hierdurch kann verhindert werden, dass kurzwelliges Licht höherer Beugungsordnung auf den zweiten Bildsensor gelangt.

Die genannten Kantenfilter, also der zumindest teilweise vor dem ersten Bildsensor angeordnete Kantenfilter und/oder der zumindest teilweise vor dem zweiten Bildsensor angeordnete Kantenfilter, können jeweils zumindest teilweise vor beiden Bildsensoren angeordnet sein. Die Position kann derart gewählt sein, dass eine physische Kante des Kantenfilter mit einer räumlichen Position des lichtempfindlichen Bereichs zusammenfällt, an der eine Wellenlänge höherer Ordnung, insbesondere 2. Ordnung, und eine abzubildende Wellenlänge niedrigerer Ordnung, insbesondere 1. Ordnung, gelangen. Durch den Kantenfilter kann dann bewerkstelligt werden, dass das Beugungslicht höherer Ordnung nicht detektiert wird. Beispielsweise kann der erste Bildsensor bis zu einer Wellenlänge von wenigstens 950 nm, wenigstens 1000 nm oder wenigstens 1100 nm sensitiv sein. Beträgt die erste Wellenlänge dann beispielsweise höchstens 450 nm, soll bereits ab 900 nm abgeschnitten werden. Der Kantenfilter kann dann teilweise vor dem ersten Bildsensor angeordnet sein. Ebenso ist denkbar, dass der zweite Bildsensor in einem Spektralbereich sensitiv ist, der zu kleineren Wellenlängen als beispielsweise einem Doppelten der ersten Wellenlänge reicht. Ggf. fällt dann lediglich auf einen Teilbereich des zweiten Bildsensors Licht höherer Beugungsordnung. Der Kantenfilter kann dann derart angeordnet sein, dass er lediglich diesen Teilbereich abdeckt.

Die Ausblendung höherer Beugungsordnungen kann insbesondere dann effizient zu einem breiten nutzbaren Spektral bereich führen, wenn die Optik dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht spektral derart aufzuspalten, dass für Licht mit einer Wellenlänge im ersten Spektralbereich Beugungslicht n-ter Ordnung zu dem ersten Detektionsbereich gelangt und von dem ersten Bildsensor aufgrund dessen Lichtempfindlichkeit im ersten Spektral bereich detektierbar ist und Beugungslicht (n+1 )-ter Ordnung zu dem optischen Kantenfilter gelangt und von diesem blockiert wird, wobei n eine positive ganze Zahl und insbesondere 1 ist. Alternativ oder zusätzlich zu einer selektiven Lichtintensität der unterschiedlichen Bildsensoren kann somit der Kantenfilter dazu verwendet werden, höhere Beugungsordnungen auszublenden.

Die die Spektralinformation kann sich auf sichtbares Licht und auf Nahinfrarotlicht beziehen. Die Verwendung kostengünstig und/oder gut verfügbarer Bildsensoren als Teil einer Bilderfassungssensorik kann insbesondere dann ermöglicht werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Spektralinformation, die sich auf das Nahinfrarotlicht bezieht, wellenlängenabhängig anhand unterschiedlicher Farbkanäle zu ermitteln. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet sein, für unterschiedliche Teilbereiche im Nahinfrarotbereich auf unterschiedliche Farbkanäle und/oder auf unterschiedliche Kombinationen von Farbkanälen zuzugreifen. Die Verarbeitungseinheit kann eine Lookup-Tabelle beinhalten, in der für unterschiedliche Wellenlängen vermerkt ist, welcher und/oder welche Farbkanal und/oder Farbkanäle zu berücksichtigen sind. Zusätzlich kann die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet sein, Spektralinformation, die sich auf das sichtbare Licht bezieht, wellenlängenabhängig anhand unterschiedlicher Farbkanäle zu ermitteln.

Die Bilderfassungssensorik kann dazu eingerichtet sein, räumlich aufgelöste Intensitätsinformation für zumindest drei unterschiedliche Farbkanäle zu liefern. Ferner kann die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet sein, Spektralinformation für zumindest einen ersten Spektralbereich aus einem einzelnen Farbkanal zu ermitteln und Spektralinformation für einen zweiten Spektralbereich aus einer Kombination von genau zwei Farbkanälen zu ermitteln. Hierdurch kann in einfacher Weise ein RGB- Bildsensor oder ein anderer mehrfarbiger Bildsensor verwendet werden. Es können mehrere Spektralbereiche vorgesehen sein, in denen die Verarbeitungseinheit Spektralinformation aus jeweils einem einzelnen Farbkanal ermittelt. Zum Beispiel kann dies im sichtbaren Bereich für einen roten Spektralbereich und/oder einen grünen Spektralbereich und/oder einen blauen Spektralbereich der Fall sein. Ferner können mehrere Spektralbereiche vorgesehen sein, in denen die Verarbeitungseinheit eine Kombination von genau zwei Farbkanälen verwendet. Es kann etwa zwei oder drei oder vier oder noch mehr derartige Spektralbereiche geben. Beispielsweise Zudem kann hierdurch eine Anzahl unterscheidbarer Spektralbereiche eine Anzahl von Farbkanälen übersteigen. Ein Gesamtspektralbereich, der mittels der Bilderfassungssensorik erfassbar ist, kann in eine erste Anzahl von Teilspektralbereichen unterteilt sein, denen jeweils eine bestimmte Vorschrift zugeordnet ist, welcher Farbkanal und/oder welche Farbkanäle zur Ermittlung von Spektralinformation in diesem Teilspektralbereich von der Verarbeitungseinheit heranzuziehen sind. Entsprechend kann eine erste Anzahl von Ermittlungsvorschriften vorhanden sein. Ferner kann eine zweite Anzahl von Farbkanälen vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen kann die erste Anzahl größer sein als die zweite Anzahl.

Verfügbare Spektralinformation kann insbesondere dann effizient und unter

Verwendung einfacher elektronischer Bauteile wirksam genutzt werden, wenn die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, Spektralinformation für zumindest einen dritten Spektralbereich aus einer Kombination von genau drei Farbkanälen zu ermitteln. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit hierfür einen R-Kanal, einen G-Kanal und einen B-Kanal kombinieren.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Bilderfassungssensorik ein Filtermuster, das die Farbkanäle definiert. Das Filtermuster kann insbesondere ein Pixelmuster sein. Der Bildsensor kann das Filtermuster umfassen. Das Filtermuster kann beispielsweise eine Bayer-Matrix umfassen. Der Bildsensor kann ein Bayer-Sensor sein. Andere Filtermuster sind erfindungsgemäß ebenso denkbar, beispielsweise eine XTrans-Matrix. Zudem können mehr als drei Farbkanäle vorhanden sein, beispielsweise RGEB-Farbkanäle, wobei e für „emerald“ (smaragdgrün) steht. Auch kann neben Farbkanälen ein breitbandiger Weißlichtkanal vorhanden sein. Das Filtermuster kann beispielsweise neben farbigen Pixeln auch weiße Pixel und/oder filterlose Pixel definieren.

Im Allgemeinen kann erfindungsgemäß die Bilderfassungssensorik dazu eingerichtet sein, räumlich aufgelöste Intensitätsinformation für zumindest drei unterschiedliche Farbkanäle zu liefern, wobei die Farbkanäle einen roten Farbkanal, einen grünen Farbkanal und einen blauen Farbkanal umfassen. Die Farbangaben können sich dabei auf den sichtbaren Spektralbereich beziehen, d. h. die Farbkanäle können zusätzlich im Nahinfrarotbereich sensitiv sein, insbesondere in unterschiedlichen Teilbereichen des Nahinfrarotbereichs.

Es versteht sich, dass die beschriebene gezielte Auswertung unterschiedlicher Farbkanäle auch in der beschriebenen Bildgebungsvorrichtung mit zwei Bildsensoren verwendet werden kann. Beispielsweise kann hierbei der erste Bildsensor in der beschriebenen Weise mehrere Farbkanäle umfassen und mit einem zweiten Bildsensor kombiniert sein, der in einem anderen Spektralbereich lichtempfindlich ist. Alternativ oder zusätzlich kann in der beschriebenen Weise der zweite Bildsensor mehrere Farbkanäle liefern.

Zudem versteht sich, dass erfindungsgemäß auch drei oder vier oder noch mehr unterschiedliche Bildsensoren vorgesehen sein können, die nebeneinander angeordnet sind bzw. deren Detektionsflächen und/oder Detektionsbereiche gemeinsam den lichtempfindlichen Bereich definieren. Die Erfindung kann generell ein Verfahren zur Bildgebung mittels einer erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung umfassen. Zudem kann ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Systeme sowie die erfindungsgemäßen Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können diese zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Es wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle in Bezug auf eine Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Eigenschaften, aber auch Verfahrensweisen, sinngemäß auf Verfahren übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung. Das bedeutet, dass auch in Bezug auf Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt, beansprucht und ebenfalls zur Offenbarung gezählt werden können.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und im Rahmen der Ansprüche sinnvoll in Kombination verwenden.

Falls von einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist ggf. nur eines davon in den Figuren und in der Beschreibung mit einem Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung dieses Exemplars kann entsprechend auf die anderen Exemplare von dem Objekt übertragen werden. Sind Objekte insbesondere mittels Zahlenwörtern, wie beispielsweise erstes, zweites, drittes Objekt etc. benannt, dienen diese der Benennung und/oder Zuordnung von Objekten. Demnach können beispielsweise ein erstes Objekt und ein drittes Objekt, jedoch kein zweites Objekt umfasst sein. Allerdings könnten anhand von Zahlenwörtern zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Spektralkamera der Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Bilderfassungssensorik der Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Spektralbereiche;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Bilderfassungssensorik einer alternativen Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 6 Transmissionsspektren unterschiedlicher Farbfilter der Bilderfassungssensorik;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Sensitivität unterschiedlicher Farbkanäle der Bilderfassungssensorik;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Auswahl von Spektralbereichen aus den Farbkanälen der Bilderfassungssensorik;

Fig. 9 schematische Spektren zur Veranschaulichung eines korrigierten Spektrums;

Fig. 10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Bildgebungsvorrichtung; und

Fig. 11 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bildgebung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 78 mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung 10. Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst eine Spektralkamera 12, die vorliegend eine hyperspektral abbildende Hyperspektralkamera ist. Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Verarbeitungseinheit 44, die dazu eingerichtet ist, von der Spektralkamera 12 erfasste Bilddaten zu verarbeiten. Die Bildgebungsvorrichtung 10 kann Teil einer Endoskopvorrichtung 74 sein. Die Endoskopvorrichtung 74 kann Teile eines Endoskops 76 sein.

Das System 78 umfasst das Endoskop 76. Das System 78 kann wie dargestellt eine Versorgungseinheit 80 umfassen, an die das Endoskop 76 wahlweise ankoppelbar ist. Die Versorgungseinheit 80 kann dazu eingerichtet sein, das Endoskop 76 zu steuern und/oder Bilddaten und/oder andere Daten von dem Endoskop 76 zu empfangen. Die Versorgungseinheit 80 kann mit einer Anzeige 82 des Systems 78 verbindbar und/oder verbunden sein, auf der ein Benutzer aufgenommene Bilder darstellen kann. Die Versorgungseinheit 80 kann zudem Beleuchtungslicht für das Endoskop 76 und/oder die Endoskopvorrichtung 74 liefern. Im dargestellten Fall ist eine Beleuchtungsvorrichtung 82 vorgesehen, die Beleuchtungslicht für die Bildgebung liefert. Das Endoskop 76 kann über ein Lichtleiterkabel 84 and die Beleuchtungsvorrichtung 82 ankoppelbar und/oder angekoppelt sein. Das Endoskop 76 kann ferner über ein elektrisches Kabel 86 an die Versorgungseinheit 80 ankoppelbar und/oder angekoppelt sein. Das elektrische Kabel 86 kann dazu eingerichtet sein, elektrische Energie und/oder Daten zu übertragen.

In anderen Ausführungsformen kann eine separate Beleuchtungsvorrichtung und/oder Beleuchtungslichtquelle vorgesehen sein. Zudem kann das Endoskop 76 alternativ oder zusätzlich integrierte Leuchtelement zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht umfassen.

In anderen Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinheit 44 Teil der Versorgungseinheit 82 sein, an die das Endoskop 76 anschließbar ist. Die Endoskopvorrichtung 74 kann dann beispielsweise die Bildgebungsvorrichtung 10 und das Endoskop 76 umfassen. Die Endoskopvorrichtung 74 kann in einigen Ausführungsformen die Versorgungseinheit 82 und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Anzeige 84 umfassen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Spektralkamera 12 der Bildgebungsvorrichtung 10. Die Spektralkamera 12 arbeitet vorliegend nach dem Pushbroom-Prinzip. Die Spektralkamera 12 ist als eine Spectral-Scanning- Hyperspektralkamera ausgebildet. Die Spektralkamera 12 umfasst eine Eingangsoptik 94. Ferner umfasst die Spektral kamera 12 einen Beobachtungsspalt 96. Zudem umfasst die Spektral kamera 12 eine Bilderfassungssensorik 18. Des Weiteren umfasst die Spektralkamera 12 eine Optik 14, die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht durch Beugung bezüglich einer Raumachse 16 spektral aufzuspalten. Die Optik 14 kann optische Elemente 98, 100 wie beispielsweise Linsen umfassen. Zudem kann die Optik 14 ein dispersives Element 102 umfassen. Das dispersive Element 102 ist vorliegend als ein optisches Transmissionsgitter ausgebildet.

Die Spektralkamera 12 umfasst eine Kameraeinheit 104, die mittels einer Scaneinrichtung 106 bewegbar ist. Die Kameraeinheit 104 kann einen Träger 108 umfassen. Ferner umfasst die Kameraeinheit 104 zumindest den Beobachtungsspalt 96, das dispersive Element 102 und die Bilderfassungssensorik 18. Die Scaneinrichtung 106 ist dazu eingerichtet, zumindest den Beobachtungsspalt 96 und insbesondere die Optik 14 und/oder die Bilderfassungssensorik 18 zu bewegen. Diese Bewegung erfolgt vorliegend relativ zu der Eingangsoptik 94. Dieses Bewegen des dem streifenweisen und/oder zeilenweisen und/oder spaltenweisen Scannen eines abzubildenden Objekts dienen. Somit kann für jede Scanposition ein Bild mittels der Bilderfassungssensorik 18 erfasst werden, dessen eine Achse, insbesondere senkrecht zur Raumrichtung 16, einer räumlichen Achse entspricht, und dessen andere Achse, insbesondere parallel zur Raumrichtung 16, einer spektralen Achse entspricht. Jedes erfasste Bild ist somit ein spektral aufgelöster Bildstreifen. Mehrere Abbildungen eines Scans können in grundsätzlich bekannter Art und Weise zusammengesetzt werden, um eine hyperspektrale Abbildung zu erhalten. Die Spektralkamera 12 kann ferner ein Gehäuse 1 10 umfassen, das die Kameraeinheit 104 und die Scaneinrichtung 106 einhaust. An das Gehäuse kann ein Schaft des Endoskops 76 ankoppelbar sein.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Bilderfassungssensorik 18 der Bildgebungsvorrichtung 10. Die Bilderfassungssensorik 18 umfasst einen ersten Bildsensor 22, der einen ersten Detektionsbereich 26 definiert. Der erste Bildsensor 22 ist vorliegend ein monochromatischer Siliziumbildsensor. Des Weiteren umfasst die Bilderfassungssensorik 18 einen zweiten Bildsensor 28, der einen zweiten Detektionsbereich 32 definiert. Der zweite Bildsensor 28 ist vorliegend als ein SWIR- Sensor ausgebildet. Eine Auflösung des ersten Bildsensors 22 kann wenigstens 0,5 Megapixel, wenigstens 1 Megapixel, wenigstens 2 Megapixel, wenigstens 5 Megapixel oder wenigstens 10 Megapixel betragen, wobei auch größere oder kleinere Werte möglich sind. Eine Auflösung des zweiten Bildsensors 28 kann wenigstens 0,5 Megapixel, wenigstens 1 Megapixel, wenigstens 2 Megapixel, wenigstens 5 Megapixel oder wenigstens 10 Megapixel betragen, wobei auch größere oder kleinere Werte möglich sind. Der erste Bildsensor 22 und der zweite Bildsensor 28 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Beispielsweise sind die Bildsensoren 22, 28 auf einer gemeinsamen Platine angebracht und berühren sich entlang einer Kante. Die Detektionsbereiche 26, 32 können bauartbedingt voneinander beabstandet sein, weil entsprechende Detektionsflächen der Bildsensoren 22, 28 sich nicht bis zu deren äußersten Kanten erstrecken.

Die beiden Detektionsbereiche 26, 32 bilden gemeinsam einen lichtempfindlichen Bereich 20 der Bilderfassungssensorik 18 aus. Der lichtempfindliche Bereich 20 erstreckt sich entlang der Raumachse 16, im vorliegenden Fall beispielhaft parallel zu der Raumachse 16. Die beiden Detektionsbereiche 26, 32 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Der lichtempfindliche Bereich 20 ist somit ein planarer Bereich, der sich parallel zu der Raumachse 16 erstreckt. Das von der Optik 14 spektral aufgespaltene Licht fällt entsprechend wellenlängenabhängig auf unterschiedliche Positionen entlang der Raumachse 16. In eine Richtung senkrecht zur Raumachse 16 wird dabei jeweils ein monochromatischer oder schmalbandiger/einfarbiger Bildstreifen eines abzubildenden Objekts auf den lichtempfindlichen Beriech 20 projiziert und/oder fokussiert, dessen räumliche Dimension durch den Beobachtungsspalt 96 vorgegeben ist.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung unterschiedlicher Spektralbereiche, die für die Bilderfassungssensorik relevant sind. Im Folgenden wird auf die Figuren 3 und 4 zugleich Bezug genommen. Der erste Bildsensor 22 ist aufgrund seiner Beschaffenheit in einem ersten Spektralbereich 24 lichtempfindlich, der sich beispielsweise von 450 nm bis wenigstens 900 nm erstreckt, vorliegend etwa von 400 nm bis 1000 nm. Der zweite Bildsensor 26 ist aufgrund seiner Beschaffenheit in einem zweiten Spektralbereich 30 lichtempfindlich, der sich beispielsweise von 900 nm bis wenigstens 1500 nm erstreckt, vorliegend bis wenigstens 1700 nm. Die relative räumliche Anordnung der Optik 14 und des lichtempfindlichen Bereichs 20 führt dazu, dass Licht eines Gesamtspektralbereichs 30 auf den lichtempfindlichen Bereich 20 fällt, der durch die beiden Spektralbereiche 24, 30 definiert ist. Der Gesamtspektralbereich 30 erstreckt sich beispielsweise von einer ersten Wellenlänge 36 bis zu einer zweiten Wellenlänge 38. Die erste Wellenlänge ist beispielhaft 420 nm oder 450 nm, die zweite Wellenlänge ist beispielhaft 1500 nm oder 1600 nm.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann der Gesamtspektralbereich 34 zumindest eine spektrale Lücke 112 aufweisen, die durch die Beabstandung der beiden Detektionsbereiche 26, 32 bedingt ist. In diesem Bereich trifft spektral aufgespaltenes Licht nicht auf einen lichtempfindlichen Teil der Bilderfassungssensorik 18, sondern beispielsweise auf Rahmenelemente der Bildsensoren 22, 28, und kann daher nicht detektiert werden. Der Gesamtspektralbereich 34 ist jedoch aufgrund der Anordnung der Bildsensoren 22, 28 nebeneinander zumindest im Wesentlichen durchgängig.

Aufgrund der großen spektralen Breite des Gesamtspektralbereichs 24 umfasst dieser Beugungslicht, das auf unterschiedliche Beugungsordnungen zurückzuführen ist. Ist beispielsweise die erste Wellenlänge 36 420 nm, tritt ab einem Doppelten dieses Werts, also ab einer Wellenlänge von 840 nm, eine 2. Beugungsordnung auf, ab einer Wellenlänge von 1260 nm zusätzlich eine dritte Beugungsordnung. Aufgrund der unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten der Bildsensoren 22, 28 wird wenigstens ein Teil dieser höheren Beugungsordnungen von dem zweiten Bildsensor 28 nicht detektiert. Zusätzlich ist ein Kantenfilter 40 vorgesehen, der sich vor dem zweiten Bildsensor 28 befindet. In der exemplarisch gezeigten Ausführungsform deckt dieser Kantenfilter 40 zudem einen Teil des ersten Bildsensors 22 ab. Eine spektrale Kante des Kantenfilters 40 ist derart bei einer Grenzwellenlänge 42 gewählt, dass höhere Beugungsordnungen blockiert werden. Die Grenzwellenlänge 42 liegt im Beispiel bei einem Doppelten der ersten Wellenlänge 36, also bei 840 nm. Höhere Beugungsordnungen von Licht mit einer Wellenlänge zwischen der ersten Wellenlänge 36 und der Grenzwellenlänge 42 werden somit sowohl von dem abgedeckten Teil des ersten Bildsensors 22 als auch von dem zweiten Bildsensor 28 abgehalten. Die 2. Ordnung der Grenzwellenlänge 42 wiederum, die bei 1680 nm auftritt, liegt bereits außerhalb des Gesamtspektralbereichs 34. Somit kann durch die vorliegende Anordnung sichergestellt sein, dass lediglich Licht 1. Beugungsordnung abgebildet wird.

Es versteht sich, dass mehrere unterschiedliche Kantenfilter verwendet werden können. Hierdurch kann mit höheren Beugungsordnungen gearbeitet werden, für welche die betreffenden kritischen Wellenlängen näher zusammenrücken. Zudem kann ein noch größerer Gesamtspektralbereich verwendet werden.

In einigen Ausführungsformen können auch die Bildsensoren 22, 28 derart gewählt oder mit eigenen Filtern versehen sein, dass ein Übergang zwischen den beiden Bildsensoren 22, 28 mit der 2. Ordnung der ersten Wellenlänge 36 zusammenfällt. Höhere Beugungsordnungen fallen dann lediglich auf den zweiten Bildsensor 28 und können somit leicht ausgeblendet werden. Die Verarbeitungseinheit 44 ist dazu eingerichtet, aus den Sensorsignalen der beiden Bildsensoren 22, 28 ein gemeinsamen Bild und somit kombinierte Spektralinformation zu ermitteln. Diese beschreibt dann ein Spektrum über den Gesamtspektralbereich 34.

Wir die Optik 14 relativ zu der Bilderfassungssensorik 18 geeignet gedreht, kann die spektrale Position der Lücke 112 verschoben werden. Ggf. können mehrere Scans hintereinander durchgeführt werden, um auch für die Lücke 112 Spektralinformation zu erhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Lücke 1 12 auch schlicht in Kauf genommen werden, indem in dem betreffenden schmalen Spektralbereich auf spektrale Auflösung verzichtet wird.

Es ist zu beachten, dass der Kantenfilter 40 nicht zwingend den gesamten zweiten Bildsensor 28 abdecken muss. In einigen Ausführungsformen kann auch ausschließlich vor einem Teilbereich des ersten Bildsensors ein Kantenfilter 40 vorgesehen sein, wenn beispielsweise die spektrale Empfindlichkeit des zweiten Bildsensors 28 ohnehin bewerkstelligt, dass dieser kein Beugungslicht unerwünschter höherer Ordnungen detektiert.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Bilderfassungssensorik 18‘ einer alternativen Bildgebungsvorrichtung. Zur Verdeutlichung sind die Bezugszeichen dieser Ausführungsform mit Hochkommata versehen. Bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise der alternativen Bildgebungsvorrichtung wird grundsätzlich auf die obige Beschreibung der Bildgebungsvorrichtung 10 verwiesen. Diese gilt analog für die alternative Bildgebungsvorrichtung 10. In dieser Ausführungsform können zudem einige oder sämtliche Komponenten des oben beschriebenen Systems vorhanden sein. Insofern betrifft die im Folgenden beschriebene Ausführungsform ebenfalls ein System mit diesem Aufbau.

Die Bilderfassungssensorik 18‘ umfasst einen Bildsensor 54‘, der einen lichtempfindlichen Bereich 20‘ definiert. Der Bildsensor 54‘ ist beispielsweise ein siliziumbasierter Farbsensor, etwa ein RGB-CCD-Sensor. Dieser wird in einer Spektralkamera verwendet, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Der Bildsensor 54‘ definiert einen lichtempfindlichen Bereich 20‘, der sich entlang einer Raumachse 16‘ erstreckt. Einfallendes Licht wird wie oben beschrieben von einer Optik der Spektralkamera entlang der Raumachse 16‘ spektral aufgespalten. Der Bildsensor 54‘ ist in einem Spektralbereich lichtempfindlich, innerhalb dessen Licht unterschiedlicher Beugungsordnungen auftreten kann. Vorliegend ist der Bildsensor 54‘ beispielsweise in einem Spektralbereich zwischen 400 nm und 1300 nm lichtempfindlich. In einem Teilbereich 46‘ des lichtempfindlichen Bereichs 20‘ überlagern sich daher Licht erster und zweiter Beugungsordnung. Beispielsweise erstreckt sich der Teilbereich 46‘ von 800 nm, also einem Doppelten einer kleinsten detektierbaren Wellenlänge, bis zu 1300 nm, also einer größten detektierbaren Wellenlänge.

Im Folgenden wird zusätzlich auf die Figuren 6 und 7 Bezug genommen. Fig. 6 zeigt Transmissionsspektren unterschiedlicher Farbfilter der Bilderfassungssensorik 18‘. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensitivität unterschiedlicher Farbkanäle der Bilderfassungssensorik 18‘. Der Bildsensor 54‘ detektiert im vorliegenden Beispiel Licht in einem ersten Farbkanal 48‘, einem zweiten Farbkanal 50‘ und einem dritten Farbkanal 52‘.

Die drei Farbkanäle 48, 50, 52 können beispielsweise bezogen auf das sichtbare Licht ein roter Farbkanal, ein grüner Farbkanal und ein blauer Farbkanal sein. Der Bildsensor 54‘ umfasst etwa ein Filtermuster 72‘, das wie in Fig. 5 schematisch dargestellt eine Bayer-Matrix umfassen kann. Das Filtermuster 72‘ umfasst eine Vielzahl von Pixelfiltern, die zur Veranschaulichung in Fig. 5 übermäßig groß und in zu geringer Zahl dargestellt sind. Die Pixelfilter sind mit R für rot, G für grün und B für blau bezeichnet. Eine Auflösung des Bildsensors 54‘ kann wenigstens 0,5 Megapixel, wenigstens 1 Megapixel, wenigstens 2 Megapixel, wenigstens 5 Megapixel oder wenigstens 10 Megapixel betragen, wobei auch größere oder kleinere Werte möglich sind.

Die verwendeten Filter definieren drei unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten 88‘, 90‘, 92‘ gemäß drei unterschiedlichen Transmissionsspektren 162, 164, 166. In Fig. 7 sind die Transmissionsspektren 162, 164, 166 für einen Wellenlängenbereich dargestellt, der sich etwa von 450 nm bis 1000 nm erstreckt. Das Transmissionsspektrum 166‘ gehört zu einem roten Filter bzw. zu den roten Pixelfiltern, das Transmissionsspektrum 164 ‘ gehört zu einem grünen Filter bzw. zu den grünen Pixelfiltern, und das Transmissionsspektrum 162‘ gehört zu einem blauen Filter bzw. den blauen Pixelfiltern. Das Transmissionsspektrum 166‘ gehört zu dem ersten Farbkanal 48‘, das Transmissionsspektrum 164 ‘ gehört zu dem zweiten Farbkanal 50‘, und das Transmissionsspektrum 162‘ gehört zu dem dritten Farbkanal 52‘. In anderen Worten betreffen die Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ jeweils Licht, das aufgrund der zugehörigen spektralen Empfindlichkeit 88‘, 90‘, 92‘ von den betreffenden Farbpixeln des Bildsensors 54‘ detektierbar ist.

Wie zu erkennen ist, definieren die Transmissionsspektren 162‘, 164‘, 166‘ im sichtbaren jeweils eine bestimmte Farbempfindlichkeit, weshalb diese den drei Farbkanälen 48‘, 50‘, 52‘ zugeordnet sind. Die spektrale Empfindlichkeit schwank wellenlängenabhängig. Insbesondere ist sie außerhalb des sichtbaren Bereichs nicht verschwindend. Stattdessen zeigt jeder der Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ auch im Nahinfraroten eine bestimmte spektrale Empfindlichkeit. Die spektrale Empfindlichkeit ist für die drei Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ unterschiedlich.

In Fig. 7 sind die spektralen Empfindlichkeiten zur Veranschaulichung in drei Kategorien eingeteilt. Hohe spektrale Empfindlichkeit in einem bestimmten Spektralbereich ist durch weiß gefüllte Kästchen dargestellt. Mittlere spektrale Empfindlichkeit ist durch hellgrau gefüllte Kästchen dargestellt. Niedrige spektrale Empfindlichkeit ist durch dunkelgrau gefüllte Kästchen dargestellt. Aufgrund der Beugung durch die Optik 14 entspricht die in Querrichtung dargestellte Raumachse 16‘ eine spektralen Position. Es kann also aus einer Position auf dem Bildsensor 54‘ bezüglich der Raumachse auf die betreffende Wellenlänge geschlossen werden.

Soll über den gesamten verfügbaren Spektralbereich abgebildet werden, umfasst dies auch den Teilbereich 46‘, in dem sich Licht unterschiedlicher Beugungsordnung überlagt. Um zwischen Beugungsordnungen unterscheiden zu können, werden die Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ nach Maßgabe ihrer jeweiligen spektralen Empfindlichkeiten 88, 90, 92 berücksichtigt. Die alternative Bildgebungsvorrichtung umfasst hierfür eine Verarbeitungseinheit 44‘, die dazu eingerichtet ist, anhand der räumlich aufgelösten Intensitätsinformation der Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ Spektralinformation zu ermitteln, die ein korrigiertes Spektrum beschreibt, das bezüglich des Beugungslichts wenigstens 2. Ordnung korrigiert ist.

Das entsprechende Vorgehen wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben, die eine schematische Darstellung einer Auswahl von Spektralbereichen aus den Farbkanälen 48‘, 50‘, 52‘ zeigt. Die mit dicken Rahmenlinien eingezeichneten Rechtecke markieren hierbei ausgewählte Spektralbereiche bzw. hierzu korrespondierende Positionsbereiche auf dem Bildsensor 56‘. Es werden zur Detektion im jeweiligen Bereich diejenigen Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ ausgewählt, die geeignet spektral empfindlich sind und die über Transmissionseigenschaften verfügen, die es gestatten, Licht höherer Beugungsordnung auszublenden. Beispielsweise wird für die Detektion von Licht in einem Bereich einer doppelten Wellenlänge blauen Lichts auf die Verwendung des blauen Farbkanals 56‘ verzichtet, da dessen Filter kurzwelliges Licht durchlässt und daher beispielsweise für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm entsprechend Licht 2. Ordnung mit einer Wellenlänge von 400 bis 450 nm auf die Pixel des Farbkanals 56‘ fällt. Dieses Licht wird hingegen von den Filtern des roten Farbkanals 48‘ und des grünen Farbkanals 50‘ blockiert, wie in Fig. 6 zu erkennen ist.

Vorliegend wird beispielhaft die folgende Auswahl getroffen. Für blaues, grünes und rotes Licht wird jeweils ein Spektralbereich 56‘, 58, 60‘ in jeweils genau einem der Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ betrachtet. In einem sich an den sichtbaren Bereich unmittelbar anschließenden Spektralbereich 66‘ werden alle drei Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ kombiniert. In einem hieran anschließenden Spektralbereich 68‘ werden zwei Farbkanäle 48‘, 50‘ kombiniert, der dritte Farbkanal 52‘ wird hingegen ausgeschlossen. In einem noch weiter im Roten liegenden Spektralbereich 62‘ wird lediglich der erste Farbkanal 48‘ betrachtet.

Beispielhaft werden noch weiter im Roten in einem Spektralbereich 70‘ zwei Farbkanäle 48‘, 52‘ kombiniert, schließlich in einem Spektralbereich 64‘ lediglich der dritte Farbkanal 52‘. Hier würden der erste Farbkanal 48‘ und der zweite Farbkanal 50‘ jeweils Beugungslicht 2. Ordnung beitragen, das hingegen aufgrund der spektralen Empfindlichkeit des dritten Farbkanals 52‘ blockiert wird (vgl. Fig. 6).

Indem die Verarbeitungseinheit 44‘ das in den Farbkanälen 48‘, 50‘, 52‘ detektierte Licht wie beschrieben kombiniert, kann eine spektrale Korrektur durchgeführt werden. Wie beschrieben bezieht die Verarbeitungseinheit 44‘ hierzu in den Spektralbereichen 56‘, 58‘, 60‘, 62‘, 64‘ Spektralinformation aus einem einzelnen der Farbkanäle 48‘. 50‘, 52‘, in den Spektralbereichen 66‘, 68‘ aus zweien der Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘, und in dem Spektralbereich 70‘ aus allen drei Farbkanälen 48‘, 50‘, 52‘.

Fig. 9 zeigt schematische Spektren zur Veranschaulichung einer hierdurch ermöglichten Korrektur. Die durchgezogene Linie zeigt das durch die Verarbeitungseinheit 44‘ erhaltene korrigierte Spektrum, das frei von höheren Beugungsordnungen ist. Würde hingegen das Licht höherer Beugungsordnungen ebenfalls detektiert, würde ein verfälschtes Spektrum 1 16 erhalten. Dieses würde beispielsweise den als Spektrum 118 dargestellten Beitrag 2. Ordnung beinhalten. Durch die getroffene Auswahl geeigneter Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ können höhere Ordnungen unter Verwendung eines ohnehin vorhandenen Filtermusters zuverlässig ausgeblendet werden.

Es versteht sich, dass ein Bildsensor 56‘ mit einem Filtermuster auch als erster Bildsensor 22 in der oben beschriebene Bildgebungsvorrichtung 10‘ mit zwei Bildsensoren 22, 28 verwendet werden kann. In einem von diesem Bildsensor abgedeckten Spektralbereich kann dann die beschriebene farbkanalbasierte Korrektur erfolgen. Zusätzlich kann bedarfsweise die abweichende Spektralempfindlichkeit des zweiten Bildsensors 28‘ ausgenutzt und/oder ein zusätzlicher Kantenfilter eingesetzt werden.

Fig. 10 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Bildgebungsvorrichtung 10, die wie oben beschrieben über zwei nebeneinander angeordnete Bildsensoren 22, 28 verfügt. Der Verfahrensablauf ergibt sich auch anhand der obenstehenden Beschreibung. Ein Schritt S1 1 umfasst ein Bereitstellen einer Optik 14, die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht spektral aufzuspalten und spektral aufgespaltet auf eine Raumachse 16 abzubilden. Ein Schritt S12 umfasst ein Bereitstellen eines ersten Bildsensors 22, der in einem ersten Spektralbereich 24 lichtempfindlich ist. Ein Schritt S13 umfasst ein Bereitstellen eines zweiten Bildsensors 28, der in einem zweiten Spektral bereich 30 lichtempfindlich ist, der von dem ersten Spektralbereich 24 verschieden ist, wobei der erste Spektralbereich 24 und der zweite Spektralbereich 30 gemeinsam einen im Wesentlichen durchgängigen Gesamtspektralbereich 34 definieren, der sich von einer ersten Wellenlänge 36 bis zu einer zweiten Wellenlänge 38 erstreckt, wobei die erste Wellenlänge 36 im ersten Spektralbereich 24 liegt, wobei die zweite Wellenlänge 38 im zweiten Spektral bereich 30 liegt, und wobei die zweite Wellenlänge 38 wenigstens doppelt so groß ist wie die erste Wellenlänge 36. Ein Schritt S14 umfasst ein Anordnen des ersten Bildsensors 22 und des zweiten Bildsensors 28 derart, dass sich der zweite Bildsensor 28 bezüglich der Raumachse 16 neben dem ersten Bildsensor 22 befindet, und derart, dass der erste Bildsensor 22 einen ersten Detektionsbereich 26 eines lichtempfindlichen Bildbereichs 20 abdeckt und der zweite Bildsensor 28 einen von dem ersten Detektionsbereich 26 verschiedenen zweiten Detektionsbereich 32 des lichtempfindlichen Bildbereichs 20 abdeckt.

Ein optionaler Schritt S15 umfasst ein Anbringen zumindest eines Kantenfilters 40 über wenigstens einem Teil des ersten Bildsensors 22 und/oder über wenigstens einem Teil des zweiten Bildsensors 28. Fig. 1 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bildgebung mittels einer Bildgebungsvorrichtung, die wie beschrieben einen Bildsensor mit mehreren unterschiedlichen Farbkanälen 48‘, 50‘, 52‘ umfasst. Der Verfahrensablauf ergibt sich auch anhand der obenstehenden Beschreibung. Ein Schritt S21 umfasst ein spektrales Aufspalten einfallenden Lichts bezüglich einer Raumachse 16‘ durch Beugung. Ein Schritt S22 umfasst ein Abbilden des spektral aufgespalteten Lichts auf eine Bilderfassungssensorik 18‘, die einen lichtempfindlichen Bereich 20‘ definiert und die derart angeordnet ist, dass sich der lichtempfindliche Bereich 20‘ entlang der Raumachse 16‘ erstreckt und das spektral aufgespaltete Licht auf den lichtempfindlichen Bereich 20‘ fällt, wobei sich in einem Teilbereich 46‘ des lichtempfindlichen Bereichs 20‘ unterschiedliche Beugungsordnungen überlagern. Ein Schritt S23 umfasst ein Erfassen räumlich aufgelöster Intensitätsinformation für zumindest zwei unterschiedliche Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘ mittels der Bilderfassungssensorik 18‘, die sich hinsichtlich ihrer wellenlängenabhängigen Sensitivität derart unterscheiden, dass Beugungslicht wenigstens 2. Ordnung in den Farbkanälen 48‘, 50‘, 52‘ unterschiedlich intensiv detektierbar ist. Ein Schritt S24 umfasst ein Ermitteln von Spektralinformation, die ein Spektrum über den Spektralbereich beschreibt, das bezüglich des Beugungslichts wenigstens 2. Ordnung korrigiert ist, anhand der räumlich aufgelösten Intensitätsinformation der Farbkanäle 48‘, 50‘, 52‘.

Bezugszeichenliste

10 Bildgebungsvorrichtung

12 Spektralkamera

14 Optik

16 Raumachse

18 Bilderfassungssensorik

20 lichtempfindlicher Bereich

22 Bildsensor

24 Spektralbereich

26 Detektionsbereich

28 Bildsensor

30 Spektralbereich

32 Detektionsbereich

34 Gesamtspektralbereich

36 Wellenlänge

38 Wellenlänge

40 Kantenfilter

42 Grenzwellenlänge

44 Verarbeitungseinheit

46 Teilbereich

48 Farbkanal

50 Farbkanal

52 Farbkanal

54 Bildsensor

56 Spektralbereich

58 Spektralbereich

60 Spektralbereich

62 Spektralbereich

64 Spektralbereich

66 Spektralbereich

68 Spektralbereich

70 Spektralbereich

72 Filtermuster

74 Endoskopvorrichtung

76 Endoskop

78 System

80 Versorgungseinheit 82 Anzeige

84 Lichtleiterkabel

86 Kabel

88 Spektralempfindlichkeit

90 Spektralempfindlichkeit

92 Spektralempfindlichkeit

94 Eingangsoptik

96 Beobachtungsspalt

98 optisches Element

100 optisches Element

102 dispersives Element

104 Kameraeinheit

106 Scaneinrichtung

108 Träger

110 Gehäuse

112 Lücke

114 Spektrum

116 Spektrum

118 Spektrum

162 Transmissionsspektrum

164 Transmissionsspektrum

166 Transmissionsspektrum

Claims

Ansprüche

1. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) mit einer Spektralkamera (12), die dazu eingerichtet ist, hyperspektrale Abbildungen aufzunehmen, wobei die Spektralkamera (12) umfasst: eine Optik (14), die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht durch Beugung bezüglich einer Raumachse (16) spektral aufzuspalten; und eine Bilderfassungssensorik (18), die einen lichtempfindlichen Bereich (20) definiert und die bezüglich der Optik (14) derart angeordnet ist, dass sich der lichtempfindliche Bereich (20) entlang der Raumachse (16) erstreckt und das spektral aufgespaltete Licht auf den lichtempfindlichen Bereich (20) fällt, wobei die Bilderfassungssensorik (18) umfasst: einen ersten Bildsensor (22), der in einem ersten Spektralbereich (24) lichtempfindlich ist, und der einen ersten Detektionsbereich (26) des lichtempfindlichen Bereichs (20) abdeckt; und einen zweiten Bildsensor (28), der in einem zweiten Spektral bereich (30) lichtempfindlich ist, der von dem ersten Spektralbereich (24) verschieden ist, und der einen von dem ersten Detektionsbereich (26) verschiedenen zweiten Detektionsbereich (32) des lichtempfindlichen Bereichs (20) abdeckt, wobei der zweite Bildsensor (28) bezüglich der Raumachse (16) neben dem ersten Bildsensor (22) angeordnet ist, wobei der erste Spektralbereich (24) und der zweite Spektralbereich (30) gemeinsam einen zumindest im Wesentlichen durchgängigen Gesamtspektralbereich (34) definieren, der sich von einer ersten Wellenlänge (36) bis zu einer zweiten Wellenlänge (38) erstreckt, wobei die erste Wellenlänge (36) im ersten Spektralbereich (24) liegt.

2. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die zweite Wellenlänge (38) im zweiten Spektralbereich liegt, und wobei die zweite Wellenlänge (38) mehr als doppelt so groß ist wie die erste Wellenlänge (36).

3. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Spektralbereich (24) zumindest einen Wellenlängenbereich von 500 nm, vorzugsweise von 450 nm, bis 800 nm, vorzugsweise bis 900 nm, umfasst.

4. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Spektralbereich (30) zumindest einen Wellenlängenbereich von 1000 nm, vorzugsweise von 900 nm, bis 1500 nm, vorzugsweise bis 1700 nm, umfasst.

5. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bildsensor (22) ein monochromatischer Bildsensor ist, und wobei der zweite Bildsensor (28) ein SWIR-Sensor, insbesondere ein InGaAs-Sensor, ist.

6. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bildsensor (22) und der zweite Bildsensor (28) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und den lichtempfindlichen Bereich (20) als im Wesentlichen durchgängigen Bereich definieren.

7. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht spektral derart aufzuspalten, dass für Licht mit einer Wellenlänge im ersten Spektralbereich (24) Beugungslicht n-ter Ordnung zu dem ersten Detektionsbereich (26) gelangt und von dem ersten Bildsensor (22) aufgrund dessen Lichtempfindlichkeit im ersten Spektralbereich (24) detektierbar ist und Beugungslicht (n+1 )-ter Ordnung zu dem zweiten Detektionsbereich (32) gelangt aber vom zweiten Bildsensor (28) aufgrund dessen fehlender Lichtempfindlichkeit im ersten Spektralbereich (24) nicht detektierbar ist, wobei n eine positive ganze Zahl und insbesondere 1 ist.

8. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest einen optischen Kantenfilter (40), der für Licht mit einer Wellenlänge oberhalb einer Grenzwellenlänge (42) durchlässig und für Licht mit einer Wellenlänge unterhalb der Grenzwellenlänge (42) undurchlässig ist, wobei die Grenzwellenlänge (42) kleiner ist als ein Doppeltes der ersten Wellenlänge (36), und wobei der optische Kantenfilter (40) zumindest teilweise vor dem zweiten Bildsensor (28) angeordnet ist.

9. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest einen optischen Kantenfilter (40), der für Licht mit einer Wellenlänge unterhalb einer Grenzwellenlänge (42) durchlässig und für Licht mit einer Wellenlänge oberhalb der Grenzwellenlänge (42) undurchlässig ist, wobei die Grenzwellenlänge (42) kleiner ist als ein Doppeltes der ersten Wellenlänge, und wobei der optische Kantenfilter (40) zumindest teilweise vor dem ersten Bildsensor angeordnet ist.

10. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Optik (14) dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht spektral derart aufzuspalten, dass für Licht mit einer Wellenlänge im ersten Spektralbereich (24) Beugungslicht n-ter Ordnung zu dem ersten Detektionsbereich (26) gelangt und von dem ersten Bildsensor (22) aufgrund dessen Lichtempfindlichkeit im ersten Spektralbereich detektierbar ist und Beugungslicht (n+1)-ter Ordnung zu dem optischen Kantenfilter (40) gelangt und von diesem blockiert wird wobei n eine positive ganze Zahl und insbesondere 1 ist.

11. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spektralkamera (12) nach dem Pushbroom-Prinzip arbeitet.

12. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Verarbeitungseinheit (44), die dazu eingerichtet ist, anhand von Sensorsignalen des ersten Bildsensors (22) und Sensorsignalen des zweiten Bildsensors (28) kombinierte Spektralinformation zu ermitteln, die ein Spektrum über den Gesamtspektralbereich (34) beschreibt.

13. Endoskopvorrichtung (74) mit einer Bildgebungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Endoskop (76) mit einer Endoskopvorrichtung (74) nach Anspruch 13.

15. Verfahren zur Herstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Optik (14), die dazu eingerichtet ist, einfallendes Licht spektral aufzuspalten und spektral aufgespaltet auf eine Raumachse (16) abzubilden;

Bereitstellen eines ersten Bildsensors (22), der in einem ersten Spektralbereich (24) lichtempfindlich ist;

Bereitstellen eines zweiten Bildsensors (28), der in einem zweiten Spektralbereich (30) lichtempfindlich ist, der von dem ersten Spektral bereich (24) verschieden ist, wobei der erste Spektralbereich (24) und der zweite Spektralbereich (30) gemeinsam einen im Wesentlichen durchgängigen Gesamtspektralbereich (34) definieren, der sich von einer ersten Wellenlänge (36) bis zu einer zweiten Wellenlänge (38) erstreckt, wobei die erste Wellenlänge (36) im ersten Spektralbereich (24) liegt, wobei die zweite Wellenlänge (38) im zweiten Spektralbereich (30) liegt, und wobei die zweite Wellenlänge (38) wenigstens doppelt so groß ist wie die erste Wellenlänge (36); und

Anordnen des ersten Bildsensors (22) und des zweiten Bildsensors (28) derart, dass sich der zweite Bildsensor (28) bezüglich der Raumachse (16) neben dem ersten Bildsensor (22) befindet, und derart, dass der erste Bildsensor (22) einen ersten Detektionsbereich (26) eines lichtempfindlichen Bildbereichs (20) abdeckt und der zweite Bildsensor (28) einen von dem ersten Detektionsbereich (26) verschiedenen zweiten Detektionsbereich (32) des lichtempfindlichen Bildbereichs (20) abdeckt.