WO1994013190A1 - Endoscope, especially with stereo side-look optics - Google Patents

Endoscope, especially with stereo side-look optics Download PDF

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WO1994013190A1
WO1994013190A1 PCT/DE1993/001187 DE9301187W WO9413190A1 WO 1994013190 A1 WO1994013190 A1 WO 1994013190A1 DE 9301187 W DE9301187 W DE 9301187W WO 9413190 A1 WO9413190 A1 WO 9413190A1
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endoscope
solid
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PCT/DE1993/001187
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Inventor
Klaus Irion
Original Assignee
Karl Storz Gmbh & Co.
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Application filed by Karl Storz Gmbh & Co. filed Critical Karl Storz Gmbh & Co.
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    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
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    • A61B1/00163—Optical arrangements
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    • A61B1/00193—Optical arrangements adapted for stereoscopic vision
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    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion

Definitions

  • the invention relates to an endoscope with an endoscope shaft, at the distal end of which a solid-state image recording system is arranged, which is designed in the manner of a side view optics.
  • endoscopes in surgery has proven successful in the meantime and, in addition to the conventional surgical operating techniques, serves in many cases as a minimally invasive alternative procedure, which enables the benefit of far less strain on the patient and significantly shorter healing times.
  • endoscopes are primarily used as a means of observing and examining cavities within the human body.
  • the endoscopic procedure can be stored using video technology, so that a more detailed view is possible even after the procedure.
  • Such coupling operations sometimes require very complex adjustment work, which furthermore makes handling the endoscope considerably more difficult.
  • the written optical stereo systems, the optical elements present in the endoscope, for example rod lenses have a certain lateral mobility in their guide tubes, as a result of which system-related blurring cannot be prevented, at least when adjusting the system.
  • Solid-state image recording devices of which charge-coupled sensor types, for example CCD arrays, appear to be most suitable, are widely used here.
  • the distal arrangement of such image recording systems has the advantage, among other things, that the image transmission from the distal end to the proximal end of the endoscope can be carried out electronically, that is to say the signal transmission takes place via corresponding electrical lines. More flexible endoscope guides without optical distortions can thus be guaranteed. The considerable share of costs for optical rod lens transmission system away, whereby "electronic observation endoscopes" can be produced more cheaply.
  • a semiconductor image recorder is arranged in the image plane of the distally arranged lens in such a way that the light-sensitive sensor surface encloses a 90 ° angle with the axis of the endoscope.
  • so-called side-view endoscopes with surface sensors aligned parallel to the endoscope axis offer a further minimization of the endoscope cross-section.
  • Such devices are known, for example, from US Pat. No. 4,685,451, US Pat. No. 4,562,831 and from German Offenlegungsschrift DE 32 33 924.
  • German patent application DE 38 06 190 discloses an electronic endoscope device with two imaging devices each, which, using solid-state image recorders, gives the operator a spatial impression of the observation area of the endoscope .
  • the paired arrangement of the image acquisition systems in a straight line of sight direction at the distal end of the endoscope offers the operator an observation area which lies directly in front of the endoscope tip and thus enables a controlled movement of the endoscope into the interior of the body. Due to the requirement to work with the smallest possible endoscope diameters, the mutual spacing of the image recording systems, the so-called stereo base, cannot be chosen too large.
  • FIG. 4 shows an electronic stereo endoscope in the straight-ahead direction.
  • two image recording systems that can be moved separately from one another are pivoted out laterally from the coaxial position to the endoscope axis, so that the stereo base can be considerably enlarged. Due to the folding mechanism of both image acquisition systems, which can be swung out to the side, the requirement of the smallest possible endoscope cross section can also be met.
  • the proposed solution offers the surgeon a spatial impression of the observation field in the straight-ahead direction, but it does not allow further degrees of freedom. In addition, the exact positioning of the two recording systems in relation to one another seems problematic.
  • the object of the invention is to further develop an endoscope with an endoscope shaft, at the distal end of which a solid-state image recording system is arranged, which is designed in the form of a side view optic, in such a way that the best possible spatial impression of the endoscope cross section is obtained Field of vision is reachable.
  • the three-dimensional observation should, if possible, cover the entire cavity within which the stereo endoscope is inserted.
  • the operator should be given an observation tool that is as easy to use as possible, which, for example, completely eliminates the need for adjustments to the optics during use and largely simplifies handling, so that spatial orientation is unproblematic at all times.
  • the largest possible image sensors with a correspondingly high image resolution are to be used.
  • the invention is based on the basic idea that the distal end of a side view endoscope, which has at least two image recorders, assumes the side view direction in one position and the straight view direction in a second position.
  • the entirety of a cavity can be detected, for example, by additionally rotating the endoscope about its longitudinal axis.
  • the endoscope has at least two image recorders with a solid-state image recording system attached to its distal end, which is designed in the manner of a side view optic.
  • the endoscope shaft in the distal region can be angled such that the viewing direction of the solid-state image recording system can be aligned approximately parallel to the axis of the proximal part of the endoscope shaft. It is also possible according to the invention to arrange the viewing direction of the solid-state image recording system approximately coaxially with the axis of the proximal part of the endoscope shaft.
  • the general idea of the invention consists in realizing a stereo image recording endoscope for the penetration process into the cavity with the smallest possible cross-section of the endoscope shaft, but nevertheless for the largest possible stereo base while simultaneously using large-area solid-state image sensors with a high one To ensure image resolution in order to ensure a three-dimensional visual impression that is as pronounced as possible.
  • the imaging systems in the distal area of the endoscope shaft provided in the side view direction such that the light-sensitive solid-state image sensors are arranged one behind the other in the endoscope longitudinal axis. This has the advantage that the smallest cross section of the endoscope shaft does not depend on both dimensions of an image sensor, but only on one long side of the sensor. The smallest possible endoscope cross-sectional dimension is therefore possible.
  • the observation unit attached to the distal endoscope end can be transferred from a side view direction to a second position, which enables a straight view direction, according to the invention.
  • a defined change in position of the endoscope shaft between the side-viewing direction and the straight-viewing direction is preferably provided. The handling is considerably simplified for the surgeon and the assignment between the side view and the straight view direction is thereby simplified. The orientation in the cavity through two predefined viewing direction settings is thereby improved.
  • the endoscope shaft can also move continuously in several directions.
  • a viewing direction of the angled endoscope shaft at the distal region, which is arranged coaxially with the longitudinal axis of the endoscope, is made possible according to the invention in such a way that the solid-state image recording system can be folded over virtually in the straight line of sight direction by a 90 ° angle relative to the longitudinal axis of the endoscope.
  • the discrete de- Formation of the endoscope shaft can be carried out with the help (according to claim 9) of a structural unit provided in the distal region of the endoscope shaft, which preferably consists of a material with thermal or mechanical memory.
  • the endoscope shaft which has a rigid and a deformable part, is guided into the cavity through an elongated token sleeve during the insertion process. If the deformable part of the endoscope shaft emerges from the trocar sleeve in the cavity, it automatically assumes its predetermined shape, which is provided in such a way that the image recording system is preferably oriented in the direction of the straight view.
  • This angling of the endoscope shaft in the distal region can also be controlled, by providing Bowden cables or controllable joints within the deformable part of the endoscope shaft, which can be operated manually or by motor.
  • the above observation variant has the additional advantage that the surgeon is given a spatial visual impression of the observation field by the endoscope, which is immediately Direction of the endoscope and thus largely coaxial with the longitudinal axis of the endoscope in front of the distal area of the endoscope.
  • the handling of the endoscope with the coaxial arrangement of the solid-state image recording system in the straight-ahead direction is similar to that of conventional rod lens endoscopes. With this endoscope solution, getting used to other imaging properties can be avoided.
  • This distal arrangement of the solid-state image recording system is advantageous with only one image sensor.
  • stereo endoscopes with as large a stereo base as possible, in order to achieve an intensive spatial visual impression, primarily serves the operator to better estimate spatial spacing.
  • handling of further endoscopic tools for carrying out incorporeal treatments in the viewing cone of the stereo endoscope is decisively simplified by the spatiality of the visual impression.
  • the surgeon is thus able to operate with at least two tools inserted in the cavity as if the surgeon had a direct view of the area to be treated.
  • the stereo endoscope according to the invention can be used for spatial Observation of the entire inside of tubular cavities such as intestinal vessels an improved diagnosis can be carried out.
  • the solid-state image recording system attached to the distal end of the endoscope has at least two image recorders, which essentially consist of an objective and a light-sensitive solid-state image sensor, for example a CCD array.
  • the image recorders, each assigned in pairs, are arranged with respect to one another such that at least the optical axes enclose their lenses with a convergence angle, which can be set, for example, via controllable micro-adjusting elements.
  • a convergence angle which can be set, for example, via controllable micro-adjusting elements.
  • a preferred embodiment also provides for the changeability of the stereo base of the image recorders, so that the spatial viewing qualities can be adapted to the current conditions of the field of view.
  • light guide outputs are preferably used, each in the direction of view of the solid-state image recording systems are arranged.
  • a symmetrical arrangement of the light outputs around the image recording systems also enables homogeneous illumination, which is essential, in particular, for stereoscopic recordings.
  • the image recorders or at least the solid-state image sensors, are mechanically preferably mounted on a single printed circuit board. Such a combination prevents unwanted de-adjustment and guarantees an undisturbed transmission of the image signals obtained by the image recorders, which are converted into electrical signals by the solid-state image sensors and via corresponding lines along the endoscope shaft to a proximally attached video image processing unit to get redirected.
  • the electronic control of the solid-state image sensors in the form of suitable clock signals, which are necessary for the sensors to function properly, and the provision of the supply voltage for two or more sensors can be conducted via identical signal lines or supply lines, since the necessary ones Input signals for the solid-state image sensors are identical.
  • the use of more than one image pickup thus does not lead to a doubling of the input signal lines, so that the endoscope cross section can be kept to a minimum. Only one output signal line has to be provided per image sensor in order to transmit the video image information proximally.
  • the data required for the intermittent reading of the solids are processed in an electronic processing unit which is attached in the distal region of the endoscope shaft.
  • the individual object fields recorded by two image recording systems are, as already discussed, converted into electrical signals and forwarded to a control, processing and display unit mounted proximally.
  • the proximal-side control unit ensures the generation of the clocks for reading out the image recorders, the processing unit for the two-channel further processing of the image signals obtained by the image recorders, which are then fed as video signals to a display unit.
  • the video signals of the two image recording systems can be alternately transmitted 50 times / sec to a monitor.
  • a monitor which is to be viewed by means of glasses coupled by infrared rays and equipped with a liquid crystal layer
  • both recorded object fields which appear on the screen in alternation with the screen frequency can be viewed with the associated eye .
  • the image of, for example, the right image recording system perceives the right eye and, in the next instant, that of the left image recording system the left eye through synchronized darkening of the glasses.
  • the visual information is processed into a three-dimensional image at a correspondingly high image reproduction frequency.
  • a three-dimensional image can thus be generated according to the aforementioned “one-monitor-shutter principle”.
  • the distal end region of the endoscope with the solid-state image recording system for stereo viewing is designed as a detachable stereo video probe which contains a magnetic element through which the probe e.g. can be positioned and fastened using a second external magnet, for example the abdominal wall.
  • a second external magnet for example the abdominal wall.
  • 3 a, b side view of a stereo side view doscope with double deflection in the distal area of the endoscope shaft for coaxial orientation of the endoscope shaft to the endoscope longitudinal axis and
  • FIG. 1 shows a stereo side-view endoscope that is inserted through a trocar sleeve (1) into the interior of a human cavity through the abdominal wall (2).
  • the distal area folds about 90 ° to the longitudinal axis of the endoscope.
  • the folding mechanism can be triggered, for example, by memory materials with thermal or mechanical memory inserted in the movable part of the endoscope shaft. Suitable Bowden cables in the interior of the endoscope shaft can likewise deflect the distal region.
  • the image acquisition required for stereo viewing Systems consist of a pair of identically designed image recorders, each of which has a solid-state image sensor (5), in front of which a lens (6) is attached in the viewing direction.
  • the solid-state image sensors are arranged on a common printed circuit board (7) so that unwanted misadjustments can be avoided.
  • the solid-state image sensor (5) is usually a CCD array in the form of a chip.
  • light-sensitive sensor elements can also be used, so-called "die elements", which have no further housing elements.
  • the solid-state image sensors are arranged one behind the other in the axial direction of the endoscope shaft, so that the possibility of mutual spacing can be varied in almost any area.
  • the deformable section (4) of the distal area of the endoscope is again aligned parallel to the endoscope axis, so that it is shown in FIG. 1 Orientation of the viewing direction, which extends coaxially to the axis of the rigid endoscope shaft (3) when the endoscope is extended, folds back into a side viewing direction.
  • FIG. 2 a shows a clearer cross-sectional representation through the distal area of the endoscope.
  • the parallel solid-state image sensors (5) are arranged on a common printed circuit board (7). Opposite the light-sensitive image sensors (5) are objective lenses (6), which map the light through the entrance window (7) to the light-sensitive image sensors (5). To illuminate the objects to be examined, light guide outputs (8) are provided in the line of sight and symmetrically to the image recorders, which ensure adequate illumination of both object fields. The spatial impression can be enhanced or weakened by varying the stereo base Sb. For this purpose, the image recorders are arranged so as to be movable relative to one another.
  • FIG. 2 b shows, similar to FIG. 2 a, a cross-sectional representation in which a modified optical system is shown, with which, in principle, smaller stereo bases can also be realized.
  • the reference numbers are based on the preceding figures.
  • edge prisms 9 the beam paths can be deflected largely without loss so that when the spacing of the solid-state image sensors 5 is set, a stereo base Sb deviating from this spacing can be set.
  • an image sensor is attached in the direction of the outlook.
  • FIG. 3 a shows a side view of a stereo endoscope, the viewing direction of which extends coaxially with the rigid endoscope axis after being bent twice in the deformable part of the endoscope. Due to the two bending areas (4), each of which has opposing bending lines, the distal region of the endoscope, which was originally oriented in the lateral view, can be oriented such that the viewing direction through the image recording system is coaxial with the rigid endoscope axis.
  • the quasi "S-shaped" bending curve in the distal area of the endoscope can be brought about by shaping materials which, for example, have a memory. Controlled bending curves can also be achieved via Bowden cables or controllable joints.
  • the endoscope head which is not straight per se, is also introduced with the aid of a trocar sleeve (1), which forces the endoscope shaft to have a straight shape during the insertion process (see FIG. 3b). If the distal area emerges from the trocar sleeve in the advancing direction, the distal area automatically assumes its predetermined shape in the manner described.
  • guide channels are provided in both of the aforementioned endoscopes, through which, in particular in the angled state distal areas tools can be introduced into the observation area (not shown). This allows both spatial observation and manipulation with suitable tools to be carried out with only one endoscope intervention.
  • FIG. 4 shows, in addition to the image recorders in the side-gaze direction, an additional image sensor in the straight-ahead gaze direction, so that simultaneous observation in both gaze directions is possible.
  • a beam splitter 9 in the form of a cuboidal edge prism, two solid-state image sensors 5 * and 5 "which are at right angles to one another are to be applied synchronously with the image of the respective object fields by means of the associated objectives 6 'and 6".
  • the individual image recording systems which are only shown in cross section in FIG. 4, further image recording systems in the same 90 ° arrangement are to be thought of in a manner arranged side by side.

Abstract

The description relates to an endoscope with an endoscope shank at the distal end of which there is a solid-state imaging system constructed on the side-look optic principle. The features of the invention are that the solid-state imaging system has at least two image pick-ups and that the endoscope shank can be deflected in the distal region in such a way that the direction of view of a solid-state imaging system lies roughly parallel to the axis of the proximal part of the endoscope shank. In addition, the shaft is deflectable in such a way that the direction of view of the solid-state imaging system is roughly coaxial with the axis of the proximal section of the endoscope shank.

Description

Endoskop insbesondere mit Stereo-Seitblickoptik Endoscope in particular with stereo side-view optics
B e s c h r e i b u n gDescription
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop mit einem Endoskopschaft, an dessen distalem Ende ein Festkörper- Bildaufnahmesystem angeordnet ist, das in Art einer Seitblickoptik ausgebildet ist.The invention relates to an endoscope with an endoscope shaft, at the distal end of which a solid-state image recording system is arranged, which is designed in the manner of a side view optics.
Stand der TechnikState of the art
Der Einsatz von Endoskopen in der Chirurgie hat sich mittlerweile erfolgreich bewährt und dient neben den herkömmlichen chirurgischen Operationstechniken in vielen Fällen als ein minimal invasives Alternativ- Verfahren, das den Vorteil weit geringerer Belastung für den Patienten und wesentlich kürzere Heilungszeiten ermöglicht. Neben den Anwendungen zu Zwecken von in- korporalen Manipulationen, bspw. durch geeignetes En- doskopbesteck zum Behandeln von krankhaften Körperstel¬ len, finden Endoskope vornehmlich ihren Einsatz als Beobachtungs- und Untersuchungmittel von Hohlräumen innerhalb des menschlichen Körpers.The use of endoscopes in surgery has proven successful in the meantime and, in addition to the conventional surgical operating techniques, serves in many cases as a minimally invasive alternative procedure, which enables the benefit of far less strain on the patient and significantly shorter healing times. In addition to the use for the purposes of incorporeal manipulations, for example by means of suitable endoscope equipment for treating pathological parts of the body, endoscopes are primarily used as a means of observing and examining cavities within the human body.
Neben den hinlänglich bekannten, konventionellen star¬ ren Stablinsen-Endoskopen, die nur über einen einzigen optischen Sichtkanal verfügen und dem Operateur nur ein zweidi ensionales Abbild des Beobachtungsräumes ver¬ schaffen, sind Endoskopsysteme bekannt, die aufgrund der Nutzung stereoskopischer Optiksysteme das Operati¬ onsumfeld in seiner räumlichen Anordnung wiederzugeben vermögen.In addition to the well-known, conventional rigid rod endoscopes which have only a single optical viewing channel and the surgeon only one To create a two-dimensional image of the observation room, endoscope systems are known which, due to the use of stereoscopic optical systems, are able to reproduce the surgical environment in its spatial arrangement.
Erste Überlegungen zur räumlichen Betrachtung mit Hilfe von Endoskopen, den sog. Stereoendoskopen, gehen bspw. auf die deutsche Patentschrift DE 16 49 66 aus dem Jahre 1904 zurück. Es handelt sich hierbei um zwei getrennte, optische Betrachtungswege, die den Anblick eines Objektes, das dem distalen Ende des Endoskops gegenüberliegt, aus zwei unterschiedlichen Blickrich¬ tungen gestattet. Der proximale Teil des Endoskops ist mit einem Doppelokularansatz verbunden, der die Beob¬ achtung des Objektes mit beiden Augen gleichzeitig ermöglicht.Initial considerations for spatial observation with the help of endoscopes, the so-called stereo endoscopes, go back, for example, to the German patent DE 16 49 66 from 1904. These are two separate, optical viewing paths which allow the view of an object, which is opposite the distal end of the endoscope, from two different viewing directions. The proximal part of the endoscope is connected to a double ocular approach, which enables the object to be observed with both eyes at the same time.
Neben der reinen visuellen Betrachtung des Operateurs ist es aus einer Vielzahl von Gründen erwünscht und bei den minimalinvasiven endoskopischen Operationstechniken sogar notwendig, die Darstellung des Operationsgebietes videotechnisch über eine Kamera-Monitor-Einheit zu realisieren. Darüber hinaus kann das endoskopische Vorgehen videotechnisch gespeichert werden, so daß eine eingehendere Betrachtung auch nach dem Eingriff möglich ist. In diesem Zusammenhang ist es bspw. für das be¬ schriebene, konventionelle, optische Stereo-Endoskop- System erforderlich, daß auf die zwei getrennten opti¬ schen Beobachtungssysteme proximal jeweils ein Kamer¬ asystem angekoppelt werden muß. Derartige Ankoppelvor¬ gänge erfordern jedoch zum Teil sehr aufwendige Justierarbeiten, die ferner den Umgang mit dem Endoskop entscheidend erschweren. Hinzu kommt, daß bei den be- schriebenen, optischen Stereosystemen die in dem Endos¬ kop vorhandenen optischen Elemente, bspw. Stablinsen, in ihren Führungsrohren eine gewisse laterale Beweg¬ lichkeit aufweisen, wodurch eine systembedingte Un¬ scharfe zumindest bei der Justierung des Systems nicht zu verhindern ist.In addition to the pure visual observation of the surgeon, it is desirable for a variety of reasons and, in the case of the minimally invasive endoscopic surgical techniques, it is even necessary to use video technology to display the operating area using a camera monitor unit. In addition, the endoscopic procedure can be stored using video technology, so that a more detailed view is possible even after the procedure. In this context, it is necessary, for example, for the described, conventional, optical stereo endoscope system that a camera system must be coupled proximally to each of the two separate optical observation systems. Such coupling operations, however, sometimes require very complex adjustment work, which furthermore makes handling the endoscope considerably more difficult. In addition, the written optical stereo systems, the optical elements present in the endoscope, for example rod lenses, have a certain lateral mobility in their guide tubes, as a result of which system-related blurring cannot be prevented, at least when adjusting the system.
Alternativ zur konventionellen Bildübertragung zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des Endoskops mit Hilfe von optischen Komponenten (Abbildungslinsen, Lichtleitfaseranordnungen, u.a.) werden verstärkt auch Video-Bildaufnehmer, wie bspw. CCD-Chips verwendet. Es ist deshalb mehrfach vorgeschlagen worden anstelle der herkömmlichen optischen ÜbertragungsSysteme in der Bildebene der jeweils distal angeordneten Objektive einen Bildaufnehmer anzuordnen, der mittels eines Über¬ tragungssystems mit einer proximal angeordneten Versor- gungseinheit verbunden ist. Hierzu wird exemplarisch auf die US-Patentschriften 4 235 447 oder 4 261 344 verwiesen.As an alternative to conventional image transmission between the distal end and the proximal end of the endoscope using optical components (imaging lenses, optical fiber arrangements, etc.), video image recorders, such as CCD chips, are also increasingly being used. Therefore, instead of the conventional optical transmission systems, it has been proposed several times to arrange an image sensor in the image plane of the distally arranged lenses which is connected to a proximally arranged supply unit by means of a transmission system. For this purpose, reference is made, for example, to US Pat. Nos. 4,235,447 or 4,261,344.
Hierbei finden Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen, unter denen ladungsgekoppelte Sensorentypen, bspw. CCD- arrays am geeignetsten erscheinen, weitverbreitete Anwendung.Solid-state image recording devices, of which charge-coupled sensor types, for example CCD arrays, appear to be most suitable, are widely used here.
Die distale Anordnung derartiger Bildaufnahmesysteme weist u.a. den Vorteil auf, daß die Bildübertragung vom distalen Ende zum proximalen Ende des Endoskops elek¬ tronisch vollzogen werden kann, d.h. die Signalübertra¬ gung erfolgt über entsprechende elektrische Leitungen. Flexiblere Endoskopfuhrungen ohne optische Verzerrungen können somit gewährleistet werden. Ebenso fallen die erheblichen Kostenanteile für das optische Stablinsen- übertragungssystem weg, wodurch "elektronische Beobach- tungsendoskope" günstiger produziert werden können.The distal arrangement of such image recording systems has the advantage, among other things, that the image transmission from the distal end to the proximal end of the endoscope can be carried out electronically, that is to say the signal transmission takes place via corresponding electrical lines. More flexible endoscope guides without optical distortions can thus be guaranteed. The considerable share of costs for optical rod lens transmission system away, whereby "electronic observation endoscopes" can be produced more cheaply.
Aus den US-Patentschriften 4 699 125 oder 4 926 257 gehen derartige Endoskope hervor, an deren distalen Ende Bildaufnahmesysteme vorgesehen sind, die im we¬ sentlichen aus einem Objektiv und einem Festkörperbild¬ aufnahmeelement, vorzugsweise CCD-Array, zusammenge¬ setzt sind.Such endoscopes emerge from US Pat. Nos. 4,699,125 or 4,926,257, at the distal end of which image recording systems are provided which are essentially composed of an objective and a solid-state image recording element, preferably a CCD array.
Vergleichbare elektronische Endoskope sind ferner in folgenden Druckschriften beschrieben: US-PS 5 050 584, US-PS 4 989 586 sowie DE-OS 38 06 190.Comparable electronic endoscopes are also described in the following publications: US Pat. No. 5,050,584, US Pat. No. 4,989,586 and DE-OS 38 06 190.
Bei den genannten Endoskopen ist in der Bildebene des distal angeordneten Objektivs ein Halbleiterbildaufneh¬ mer derart angeordnet, daß die lichtempfindliche Sen¬ sorfläche mit der Achse des Endoskops einen 90°-Winkel einschließt. Mit dem Ziel der Verringerung des Endos- kopquerschnittes im distalen Bereich sind somit zumin¬ dest durch die dzt. kleinstmögliche Dimensionierung von Festkörper-Bildaufnahmesensoren Grenzen gesetzt.In the endoscopes mentioned, a semiconductor image recorder is arranged in the image plane of the distally arranged lens in such a way that the light-sensitive sensor surface encloses a 90 ° angle with the axis of the endoscope. With the aim of reducing the endoscope cross-section in the distal area, limits are set at least by the currently smallest possible dimensioning of solid-state image recording sensors.
Alternativ zu den sog. Geradeausblick-Endoskopen, wie sie aus dem vorgenannten Stand der Technik zu entnehmen sind, bieten sog. Seitblick-Endoskope mit parallel zur Endoskopachse ausgerichteten Flächensensoren eine wei¬ tergehende Minimierung des Endoskopquerschnittes. Der¬ artige Vorrichtungen gehen bspw. aus der US-PS 4 685 451, US-PS 4 562 831 sowie aus der deutschen Offen- legungsschrift DE 32 33 924 hervor. Seitblickendoskope, deren Blickrichtung senkrecht zur Endoskopachse und somit auch zur Einführbewegung des Endoskops gerichtet sind, dienen in erster Linie zur gastroenterologischen Beobachtung und Untersuchung des Duodenums (Zwölffin¬ gerdarm) und weiterführenden Behandlungen im Gallen¬ gang, welcher gegenüber dem Duodenum um nahezu 90° abgelenkt ist. Zwar ist mit diesem Aufbau der Endoskop- querschnitt zu reduzieren, jedoch ist der Operateur nicht in der Lage den Bereich zu beobachten, in den das Endoskop in Bewegungsrichtung eindringt.As an alternative to the so-called straight-ahead endoscopes, as can be seen from the aforementioned prior art, so-called side-view endoscopes with surface sensors aligned parallel to the endoscope axis offer a further minimization of the endoscope cross-section. Such devices are known, for example, from US Pat. No. 4,685,451, US Pat. No. 4,562,831 and from German Offenlegungsschrift DE 32 33 924. Sidelong endoscopes, whose viewing direction is perpendicular to the endoscope axis and thus also towards the insertion movement of the endoscope, are used primarily for gastroenterological purposes Observation and examination of the duodenum (duodenum) and further treatments in the biliary duct, which is deflected by almost 90 ° with respect to the duodenum. Although the endoscope cross section can be reduced with this construction, the surgeon is unable to observe the area into which the endoscope penetrates in the direction of movement.
Im Gegensatz zu den elektronischen Endoskopen, die nur über ein einziges Bildaufnahmesystem verfügen, geht aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 06 190 eine elektronische Endoskopeinrichtungen mit jeweils zwei Abbildungsvorrichtungen hervor, die unter Verwendung von Festkörperbildaufnehmern dem Operateur einen räum¬ lichen Eindruck vom Beobachtungsbereich des Endoskops ermöglichen. Zwar bietet die paarweise Anordnung der BildaufnahmeSysteme in Geradeausblickrichtung am dista¬ len Ende des Endoskops dem Operateur einen Beobach¬ tungsbereich, der unmittelbar vor der Endoskopspitze liegt und ermöglicht somit eine kontrollierte Bewegung des Endoskops ins Körperinnere. Durch die Forderung mit möglichst geringen Endoskopdurchmessern zu arbeiten, kann jedoch die gegenseitige Beabstandung der Bildauf¬ nahmesysteme, die sog. Stereobasis, nicht allzu groß gewählt werden. Diese Forderung steht jedoch der Mög¬ lichkeit der Steigerung des räumlichen Seheindruckes und somit einer möglichst großen Stereobasis, diametral entgegen. Darüber hinaus sind unter Einhaltung mög¬ lichst geringer Endoskopdurchmesser, bei dieser Anord¬ nung Festkörper-Bildsensoren mit sehr geringen Abmes¬ sungen und somit auch schlechterer Auflösung ein¬ setzbar.In contrast to the electronic endoscopes, which only have a single image recording system, the German patent application DE 38 06 190 discloses an electronic endoscope device with two imaging devices each, which, using solid-state image recorders, gives the operator a spatial impression of the observation area of the endoscope . The paired arrangement of the image acquisition systems in a straight line of sight direction at the distal end of the endoscope offers the operator an observation area which lies directly in front of the endoscope tip and thus enables a controlled movement of the endoscope into the interior of the body. Due to the requirement to work with the smallest possible endoscope diameters, the mutual spacing of the image recording systems, the so-called stereo base, cannot be chosen too large. However, this requirement diametrically opposes the possibility of increasing the spatial visual impression and thus the largest possible stereo base. In addition, if the endoscope diameter is as small as possible, solid-state image sensors with very small dimensions and thus also poorer resolution can be used with this arrangement.
Aus der DE 39 21 233.5 geht unter anderem aus der Fig. 4 ein elektronisches Stereoendoskop in Geradeausblick¬ richtung hervor. Hierzu werden zwei getrennt voneinan¬ der bewegbare Bildaufnahmesysteme aus der koaxialen Lage zur Endoskopachse seitlich ausgeschwenkt, so daß die Stereobasis erheblich vergrößert werden kann. Durch den seitlich ausschwenkbaren Klappmechanismus beider BildaufnahmeSysteme kann jedoch auch dem Fordernis eines möglichst geringen Endoskopquerschnittes Rechnung getragen werden. Der vorgeschlagene Lösungsweg bietet zwar dem Operateur einen räumlichen Eindruck des Beob¬ achtungsfeldes in Geradeausblickrichtung, er läßt je¬ doch weitere Freiheitsgrade nicht zu. Außerdem er¬ scheint die genaue Positionierung der beiden Aufnahmes¬ ysteme zueinander problematisch.DE 39 21 233.5 goes, inter alia, from FIG. 4 shows an electronic stereo endoscope in the straight-ahead direction. For this purpose, two image recording systems that can be moved separately from one another are pivoted out laterally from the coaxial position to the endoscope axis, so that the stereo base can be considerably enlarged. Due to the folding mechanism of both image acquisition systems, which can be swung out to the side, the requirement of the smallest possible endoscope cross section can also be met. The proposed solution offers the surgeon a spatial impression of the observation field in the straight-ahead direction, but it does not allow further degrees of freedom. In addition, the exact positioning of the two recording systems in relation to one another seems problematic.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop mit einem Endoskopschaft, an dessen distalem Ende ein Festkörper-Bildaufnahmesystem angeordnet ist, das in Art einer Seitblickoptik ausgebildet ist, derart wei¬ terzubilden, daß bei möglichst minimalen Endoskopquer- schnitt ein möglichst optimaler räumlicher Eindruck des Sichtfeldes erreichbar ist. Ferner soll die dreidimen¬ sionale Beobachtung möglichst den gesamten Hohlraum, innerhalb dem das Stereoendoskop eingeführt ist, erfas¬ sen. Dem Operateuer soll ein möglichst einfach zu be¬ dienendes Beobachtungswerkzeug gegeben werden, das bspw. die Notwendigkeit von Justierungen an der Optik während des Gebrauchs vollkommen ausschließt und die Handhabung weitgehend vereinfacht, so daß die räumliche Orientierung jederzeit unproblematisch ist. Außerdem sollen möglichst großflächige Bildsensoren mit entspre¬ chend hoher Bildauflösung zum Einsatz kommen. Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, daß das distale Ende eines Seitblickendoskops, das wenigstens zwei Bildaufnehmer aufweist, sowohl in einer Stellung die Seitblickrichtung und in einer zweiten Stellung die Geradeausblickrichtung einnimmt. Durch die Umstellung der Blickrichtung des Bildaufnahmesystems um wenigstens 90° kann bspw. durch zusätzlicher Drehung des Endoskops um dessen Längsachse die Gesamtheit eines Hohlraums erfasst werden.The object of the invention is to further develop an endoscope with an endoscope shaft, at the distal end of which a solid-state image recording system is arranged, which is designed in the form of a side view optic, in such a way that the best possible spatial impression of the endoscope cross section is obtained Field of vision is reachable. In addition, the three-dimensional observation should, if possible, cover the entire cavity within which the stereo endoscope is inserted. The operator should be given an observation tool that is as easy to use as possible, which, for example, completely eliminates the need for adjustments to the optics during use and largely simplifies handling, so that spatial orientation is unproblematic at all times. In addition, the largest possible image sensors with a correspondingly high image resolution are to be used. The invention is based on the basic idea that the distal end of a side view endoscope, which has at least two image recorders, assumes the side view direction in one position and the straight view direction in a second position. By changing the viewing direction of the image recording system by at least 90 °, the entirety of a cavity can be detected, for example, by additionally rotating the endoscope about its longitudinal axis.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet. Erfindungsgemäß weist das Endoskop mit einem an seinem distalen Ende angebrachten Festkörper-Bildaufnahmesystem, das in Art einer Seitblickoptik ausgebildet ist, wenigstens zwei Bildaufnehmer auf. Zusätzlich ist der Endoskopschaft im distalen Bereich derart abwinkelbar, daß die Blickrich¬ tung des Festkörper-Bildaufnahmesystems in etwa paral¬ lel zur Achse des proximalen Teils des Endoskopschaftes ausgerichtet werden kann. Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, die Blickrichtung des Festkörper-Bildaufnah¬ mesystems in etwa koaxial mit der Achse des proximalen Teils des Endoskopschaftes anzuordnen.An inventive solution to this problem is characterized in claims 1 and 2. According to the invention, the endoscope has at least two image recorders with a solid-state image recording system attached to its distal end, which is designed in the manner of a side view optic. In addition, the endoscope shaft in the distal region can be angled such that the viewing direction of the solid-state image recording system can be aligned approximately parallel to the axis of the proximal part of the endoscope shaft. It is also possible according to the invention to arrange the viewing direction of the solid-state image recording system approximately coaxially with the axis of the proximal part of the endoscope shaft.
In anderen Worten ausgedrückt, besteht der allgemeine Erfindungsgedanke darin, ein Stereobildaufnahme-Endos- kop für den Eindringvorgang in den Hohlraum mit mö¬ glichst geringem Querschnitt des Endoskopschaftes zu realisieren, gleichwohl aber für eine möglichst große Stereobasis bei gleichzeitiger Verwendung großflächiger Festkörper-Bildsensoren mit hoher Bildauflösung zu sorgen, um einen möglichst ausgeprägten dreidimensiona¬ len Seheindruck zu gewährleisten. Hierbei sind die Bildaufnahmesysteme im distalen Bereich des Endoskop- schaftes in Seitblickrichtung derart vorgesehen, so daß die lichtempfindlichen Festkörper-Bildsensoren in En- doskoplängsachse hintereinander angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, daß der kleinste Endoskopschaftquer- schnitt nicht von beiden Dimensionen eines Bildsensors abhängt, sondern nur von einer Sensorlängsseite. Eine möglichst geringe Endoskopquerschnittsbemassung ist somit möglich.In other words, the general idea of the invention consists in realizing a stereo image recording endoscope for the penetration process into the cavity with the smallest possible cross-section of the endoscope shaft, but nevertheless for the largest possible stereo base while simultaneously using large-area solid-state image sensors with a high one To ensure image resolution in order to ensure a three-dimensional visual impression that is as pronounced as possible. The imaging systems in the distal area of the endoscope shaft provided in the side view direction such that the light-sensitive solid-state image sensors are arranged one behind the other in the endoscope longitudinal axis. This has the advantage that the smallest cross section of the endoscope shaft does not depend on both dimensions of an image sensor, but only on one long side of the sensor. The smallest possible endoscope cross-sectional dimension is therefore possible.
Ist das Endoskop innerhalb des zu beobachtenden Hohl¬ raumes eingebracht, so ist die am distalen Endoskopende angebrachte Beobachtungseinheit aus einer Seitblick¬ richtung erfindungsgemäß in eine zweite Stellung, die eine Geradeausblickrichtung ermöglicht, überführbar. Zur einfacheren Handhabung des Endoskops für den Opera¬ teur ist vorzugsweise eine definierte Lageänderung des Endoskopschaftes zwischen Seitblickrichtung und Gerade¬ ausblickrichtung vorgesehen. Die Handhabung wird für den Operateur wesentlich vereinfacht und die Zuordnung zwischen Seitblick- und Geradeausblickrichtung wird dadurch vereinfacht. Die Orientierung im Hohlraum durch zwei vorgegebene Blickrichtungseinstellungen wird da¬ durch verbessert.If the endoscope is inserted within the cavity to be observed, the observation unit attached to the distal endoscope end can be transferred from a side view direction to a second position, which enables a straight view direction, according to the invention. To simplify handling of the endoscope for the operator, a defined change in position of the endoscope shaft between the side-viewing direction and the straight-viewing direction is preferably provided. The handling is considerably simplified for the surgeon and the assignment between the side view and the straight view direction is thereby simplified. The orientation in the cavity through two predefined viewing direction settings is thereby improved.
Natürlich kann je nach Anwendungsfall auch eine konti¬ nuierliche Bewegung des Endoskopschaftes in mehrere Richtungen erfolgen.Of course, depending on the application, the endoscope shaft can also move continuously in several directions.
Eine zur Endoskoplängsachse koaxial angeordnete Blick¬ richtung des abgewinkelten Endoskopschaftes am distalen Bereich wird erfindungsgemäß derart ermöglicht, daß durch eine 90° Abwinkelung relativ zur Endoskoplängs¬ achse das Festkörper-Bildaufnahmesystem quasi in Gera¬ deausblickrichtung umklappbar ist. Die diskrete De- formation des Endoskopschaftes kann mit Hilfe (gemäß Anspruch 9) einer im distalen Bereich des Endoskop¬ schaftes vorgesehenen Baueinheit, die in bevorzugter¬ weise aus einem Werkstoff mit thermischen oder mechani¬ schen Gedächtnisvermögen besteht, vorgenommen werden. Hierzu wird der Endoskopschaft, der einen starren und einen sich verformbaren Teil aufweist, während des Einführvorganges in den Hohlraum durch eine längliche Tokarhülse hindurch geführt. Tritt der sich verformbare Teil des Endoskopschaftes im Hohlraum aus der Trokar- hülse hervor, so nimmt er automatisch seine vorgegebene Form an, die derart vorgesehen ist, daß das Bildaufnah¬ mesystem vorzugsweise in Geradeausblickrichtung orien¬ tiert ist.A viewing direction of the angled endoscope shaft at the distal region, which is arranged coaxially with the longitudinal axis of the endoscope, is made possible according to the invention in such a way that the solid-state image recording system can be folded over virtually in the straight line of sight direction by a 90 ° angle relative to the longitudinal axis of the endoscope. The discrete de- Formation of the endoscope shaft can be carried out with the help (according to claim 9) of a structural unit provided in the distal region of the endoscope shaft, which preferably consists of a material with thermal or mechanical memory. For this purpose, the endoscope shaft, which has a rigid and a deformable part, is guided into the cavity through an elongated token sleeve during the insertion process. If the deformable part of the endoscope shaft emerges from the trocar sleeve in the cavity, it automatically assumes its predetermined shape, which is provided in such a way that the image recording system is preferably oriented in the direction of the straight view.
Diese Abwinkelung des Endoskopschaftes im distalen Bereich kann auch gesteuert vorsichgehen, indem inner¬ halb des sich verformbaren Teils des Endoskopschaftes Bowdenzüge oder steuerbare Gelenke vorgesehen sind, die manuell oder motorisch bedienbar sind.This angling of the endoscope shaft in the distal region can also be controlled, by providing Bowden cables or controllable joints within the deformable part of the endoscope shaft, which can be operated manually or by motor.
Neben der Möglichkeit einer 90°-Abwinkelung des Endos¬ kopschaftes im distalen Bereich, die eine zur Endoskop- längsachse parallele aber nicht koaxiale räumliche Beobachtungsmöglichkeit bietet, ist erfindungsgemäß eine weitere Möglichkeit der Abwinkelung des Endoskop¬ schaftes im distalen Bereich vorgesehen, die eine mit der Achse des proximalen Teils des Endoskopschaftes koaxiale Beobachtung in räumlicher Qualität vorsieht.In addition to the possibility of a 90 ° bend of the endoscope shaft in the distal area, which offers a spatial observation possibility parallel to the endoscope's longitudinal axis but not coaxial, a further possibility of bending the endoscope shaft in the distal area is provided according to the invention, one with the Axial of the proximal part of the endoscope shaft provides coaxial observation in spatial quality.
Die vorstehende Beobachtungsvariante weist zusätzlich den Vorteil auf, daß der Operateur einen räumlichen Seheindruck von dem Beobachtungsfeld durch das Endoskop vermittelt bekommt, das sich unmittelbar in Vorstoß- richtung des Endoskops und somit weitgehend koaxial mit der Endoskoplängsachse vor dem distalen Bereich des Endoskops befindet.The above observation variant has the additional advantage that the surgeon is given a spatial visual impression of the observation field by the endoscope, which is immediately Direction of the endoscope and thus largely coaxial with the longitudinal axis of the endoscope in front of the distal area of the endoscope.
Die Handhabung des Endoskops mit koaxialer Anordnung des Festkörper-Bildaufnahmesystems in Geradeausblick¬ richtung ist ähnlich wie bei konventionellen Stablin- senendoskopen. Eine Umgewöhnung auf anderweitige Abbil¬ dungseigenschaften wird mit dieser Endoskoplösung ver¬ meidbar.The handling of the endoscope with the coaxial arrangement of the solid-state image recording system in the straight-ahead direction is similar to that of conventional rod lens endoscopes. With this endoscope solution, getting used to other imaging properties can be avoided.
Diese distale Anordnung des Festkörper-Bildaufnahme¬ systems ist bereits mit nur einem Bildaufnehmer von Vorteil.This distal arrangement of the solid-state image recording system is advantageous with only one image sensor.
Der Einsatz derartiger Stereoendoskope mit möglichst großer Stereobasis, zum Erzielen eines intensiven räum¬ lichen Seheindrucks dient dem Operateur in erster Linie zur besseren Abschätzung von räumlichen Beabstandungen. Insbesondere das Hantieren von weiteren endoskopischen Werkzeugen, zur Durchführung inkorporaler Behandlungen im Sichtkegel des Stereoendoskops wird durch die Räum¬ lichkeit des Seheindruckes entscheidend vereinfacht. Der Operateur ist somit in der Lage mit wenigstens zwei in dem Hohlraum eingebrachten Werkzeugen derart zu agieren, als würde der Operateur einen direkten Ein¬ blick zu der zu behandelnden Stelle besitzen. Ferner ist es möglich, absolute Vermessungen durch das erfin¬ dungsgemäße Stereoendoskop vorzunehmen. Neben der be¬ reits erwähnten entscheidenden Verbesserung zur kon¬ trollierten Durchführung komplizierter Operationste¬ chniken mittels Endoskopwerkzeugen innerhalb von Hohl¬ räumen, bspw. Magen, Blase, Darm etc., kann mit dem erfindungsgemäßen Stereoendoskop durch die räumliche Beobachtung der gesamten Innenseite von schlauchförmi- gen Hohlräumen wie Darmgefäße eine verbesserte Diagnose durchgeführt werden.The use of such stereo endoscopes with as large a stereo base as possible, in order to achieve an intensive spatial visual impression, primarily serves the operator to better estimate spatial spacing. In particular, the handling of further endoscopic tools for carrying out incorporeal treatments in the viewing cone of the stereo endoscope is decisively simplified by the spatiality of the visual impression. The surgeon is thus able to operate with at least two tools inserted in the cavity as if the surgeon had a direct view of the area to be treated. Furthermore, it is possible to carry out absolute measurements using the stereo endoscope according to the invention. In addition to the decisive improvement already mentioned for the controlled implementation of complicated surgical techniques by means of endoscope tools within cavities, for example stomach, bladder, intestine, etc., the stereo endoscope according to the invention can be used for spatial Observation of the entire inside of tubular cavities such as intestinal vessels an improved diagnosis can be carried out.
Gemäß Anspruch 3 weist das am distalen Ende des Endos¬ kops angebrachte Festkörper-Bildaufnahmesystem wenig¬ stens zwei Bildaufnehmer auf, die im wesentlichen aus einem Objektiv und einem lichtempfindlichen Festkörper- Bildsensor, bspw. einem CCD-Array, bestehen. Die je¬ weils paarweise zugeordneten Bildaufnehmer sind dabei derart zueinander angeordnet, so daß zumindest die optischen Achsen ihre Objektive einen Konvergenzwinkel einschließen, der bspw. über steuerbare Mikrostellele- mente einstellbar ist. Durch die Änderung des Konver¬ genzwinkels ist es bspw. möglich, den Abstand zwischen der Objektivebene und dem Entfernungspunkt, an dem sich die Sichtfelder beider BildaufnahmeSysteme überschnei¬ den, in einem gewissen Bereich zu variieren. Somit ist der Operateur in der Lage, das optische System in sei¬ nen räumlichen Abbildungsqualitäten optimal an den Ent¬ fernungsbereich vor der Objektivebene anzupaßen, auf den sich das Beobachtungs-interesse, bspw. bedingt durch die Vornahme eines Operationsvorganges mittels weiterer Endoskopwerkzeuge, bezieht.According to claim 3, the solid-state image recording system attached to the distal end of the endoscope has at least two image recorders, which essentially consist of an objective and a light-sensitive solid-state image sensor, for example a CCD array. The image recorders, each assigned in pairs, are arranged with respect to one another such that at least the optical axes enclose their lenses with a convergence angle, which can be set, for example, via controllable micro-adjusting elements. By changing the convergence angle, it is possible, for example, to vary the distance between the objective plane and the distance point at which the fields of view of the two image recording systems overlap in a certain range. The surgeon is thus able to optimally adapt the optical system in its spatial imaging qualities to the distance in front of the objective plane to which the interest in observation relates, for example due to the fact that an operation is being carried out using further endoscope tools.
Ebenso sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß Anspruch 15 die Veränderbarkeit der Stereobasis der Bildaufnehmer vor, so daß die räumlichen Betrachtungs¬ qualitäten an die aktuellen Gegebenheiten des Sichtfel¬ des angepaßt werden können.A preferred embodiment also provides for the changeability of the stereo base of the image recorders, so that the spatial viewing qualities can be adapted to the current conditions of the field of view.
Zur Beleuchtung der zu beobachtenden inkorporalen Kör¬ perstellen dienen vorzugsweise Lichtleiterausgänge, die jeweils in Blickrichtung der Festkörper-Bildaufnahmes- ysteme angeordnet sind. Eine symmetrische Anordnung der Lichtausgänge um die Bildaufnahmesysteme ermöglicht ferner eine homogene Ausleuchtung, die insbesondere für stereoskopische Aufnahmen unabdingbar sind.To illuminate the incorporeal body sites to be observed, light guide outputs are preferably used, each in the direction of view of the solid-state image recording systems are arranged. A symmetrical arrangement of the light outputs around the image recording systems also enables homogeneous illumination, which is essential, in particular, for stereoscopic recordings.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, daß die Bildaufnehmer, zumindest aber die Festkörper-Bildsen¬ soren mechanisch vorzugsweise auf einer einzigen Lei¬ terplatte angebracht sind. Eine derartige Kombination verhindert eine ungewollte DeJustierung und garantiert für eine ungestörte Übertragung der durch die Bildauf¬ nehmer gewonnenen Bildsignale, die durch die Festkör¬ per-Bildsensoren in elektrische Signale umgewandelt und über entsprechende Leitungen entlang des Endoskopschaf¬ tes zur einer proximal angebrachten Videobildverarbei- tungseinheit weitergeleitet werden.It has proven to be particularly advantageous that the image recorders, or at least the solid-state image sensors, are mechanically preferably mounted on a single printed circuit board. Such a combination prevents unwanted de-adjustment and guarantees an undisturbed transmission of the image signals obtained by the image recorders, which are converted into electrical signals by the solid-state image sensors and via corresponding lines along the endoscope shaft to a proximally attached video image processing unit to get redirected.
Die elektronische Ansteuerung der Festkörper-Bildsen¬ soren in Form von geeigneten Taktsignalen, die für eine einwandfreie Funktion der Sensoren notwendig sind, und die Bereitstellung der Versorgungsspannung können für zwei oder mehr Sensoren über identische Signalleitungen bzw. Versorgungsleitungen geleitet werden, da die not¬ wendigen EingangsSignale für die Festkörper-Bildsensor¬ en identisch sind. Die Verwendung von mehr als einem Bildaufnahmer führt somit nicht zu einer Verdopplung der Eingangs-Signalleitungen, so daß der Endoskopquer- schnitt auf ein Minimum gehalten werden kann. Pro Bild¬ aufnehmer muß nur eine Ausgangssignalleitung vorgesehen werden, um die Videobildinformation nach proximal zu übertragen.The electronic control of the solid-state image sensors in the form of suitable clock signals, which are necessary for the sensors to function properly, and the provision of the supply voltage for two or more sensors can be conducted via identical signal lines or supply lines, since the necessary ones Input signals for the solid-state image sensors are identical. The use of more than one image pickup thus does not lead to a doubling of the input signal lines, so that the endoscope cross section can be kept to a minimum. Only one output signal line has to be provided per image sensor in order to transmit the video image information proximally.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß gemäß An¬ spruch 20 die für das taktweise Auslesen der Festkör- per-Bildsensoren erforderlichen Taktsignale in einer elektronischen Aufbereitungseinheit, die im distalen Bereich des Endoskopschaftes angebracht ist, aufberei¬ tet werden.It has proven to be advantageous that, according to claim 20, the data required for the intermittent reading of the solids The clock signals required by image sensors are processed in an electronic processing unit which is attached in the distal region of the endoscope shaft.
Die von zwei Bildaufnahmesystemen aufgenommen einzelnen Objektfelder werden wie bereits besprochen in elektri¬ sche Signale umgewandelt und an eine proximal ange¬ brachte Kontroll-, Verarbeitungs- und Darstellungsein¬ heit weitergeleitet. Die proximalseitige Kontrollein¬ heit sorgt für die Generierung der Takte zum Auslesen der Bildaufnehmer, die Verarbeitungseinheit für die zweikanalige Weiterverarbeitung der durch die Bildauf¬ nehmer gewonnenen Bildsignale die sodann als Videosig¬ nale einer Darstellungseinheit zugeleitet werden.The individual object fields recorded by two image recording systems are, as already discussed, converted into electrical signals and forwarded to a control, processing and display unit mounted proximally. The proximal-side control unit ensures the generation of the clocks for reading out the image recorders, the processing unit for the two-channel further processing of the image signals obtained by the image recorders, which are then fed as video signals to a display unit.
Bspw. können die Videosignale der beiden Bildaufnahmes- ysteme abwechselnd je 50 mal/sec auf einen Monitor übertragen werden. Mit einem derartigen Monitor, der mittels einer durch Infrarotstrahlen gekoppelten Brille zu betrachten ist, die mit einer Flüssigkristallschicht ausgestattet ist, können beide aufgenommenen Objektfel¬ der, die synchron mit der Bildschirmfrequenz abwech¬ selnd auf dem Bildschirm erscheinen mit dem zugeordnet¬ en Auge betrachtet werden. Hierzu nimmt durch synschro- ne Abdunkelung der Brille das Bild bspw. des rechten Bildaufnahmesystems das rechte Auge und im nächsten Augenblick das des linken Bildaufnahmesystem das linke Auge wahr. Im Gehirn werden die visuellen Informationen bei entsprechend hoher Bildwiedergabefrequenz zu einem dreidimensionalen Bild verarbeitet. Somit kann ein dreidimensionales Bild nach dem vorgenannten "Ein- Monitor-Shutter-Prinzip" erzeugt werden. Durch Betrach¬ ten des Bildschirmes kann der Operateur ohne Anstren- gung und augenermüdenden Benutzung von Durchblicken- doskopen den Vorgang innerhalb eines Hohlraumes beob¬ achten während er mit weiteren Werkzeugendoskopen ar¬ beitet. Operationen werden dadurch erheblich erleich¬ tert, in dem das dreidimensionale Abbild auf dem Moni¬ tor quasi einen direkten Blick durch die Bauchdecke ermöglicht.E.g. the video signals of the two image recording systems can be alternately transmitted 50 times / sec to a monitor. With such a monitor, which is to be viewed by means of glasses coupled by infrared rays and equipped with a liquid crystal layer, both recorded object fields which appear on the screen in alternation with the screen frequency can be viewed with the associated eye . For this purpose, the image of, for example, the right image recording system perceives the right eye and, in the next instant, that of the left image recording system the left eye through synchronized darkening of the glasses. In the brain, the visual information is processed into a three-dimensional image at a correspondingly high image reproduction frequency. A three-dimensional image can thus be generated according to the aforementioned “one-monitor-shutter principle”. By looking at the screen, the surgeon can effortlessly observation and eye-tiring use of view-through telescopes observe the process within a cavity while it is working with further tool endoscopes. Operations are made considerably easier by the fact that the three-dimensional image on the monitor virtually enables a direct view through the abdominal wall.
Gemäß Anspruch 22 ist es vorgesehen, daß der distale Endbereich des Endoskops mit dem Festkörper-Bildaufnah¬ mesystem für die Stereobetrachtung als vom Instrument lösbare Stereovideosonde ausgeführt ist, welches ein magnetisches Element enthält, durch das die Sonde z.B. unter Verwendung eines zweiten äußeren Magneten an, beispielsweise der Bauchdecke positionierbar und be¬ festigbar ist. Hiermit wird es möglich Beobachtung¬ spositionen einzunehmen, an die man mit einem einzigen Endoskopeinstich nicht hinkommt, ohne dabei weitere Einstiche vornehmen zu müssen. Ist erst einmal die Videosonde in das Körperinnere eingebracht und mittels eines äußeren Magneten unterhalb der bspw. Bauchdecke fixiert, so kann durch Verschieben des äußeren Magneten die Videosonde an fast beliebige Stellen unterhalb der Bauchdecke gebracht werden.According to claim 22 it is provided that the distal end region of the endoscope with the solid-state image recording system for stereo viewing is designed as a detachable stereo video probe which contains a magnetic element through which the probe e.g. can be positioned and fastened using a second external magnet, for example the abdominal wall. This makes it possible to assume observation positions that cannot be reached with a single endoscope puncture without having to make further punctures. Once the video probe is inserted into the inside of the body and fixed below the abdominal wall, for example, by means of an external magnet, the video probe can be brought to almost any location below the abdominal wall by moving the outer magnet.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs¬ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla¬ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er¬ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen: Fig. 1: in einem Hohlraum eingebrachtes Stereo¬ endoskop mit 90° Abwinkelung des Endoskopschaftes,The invention is described below by way of example without limitation of the general inventive concept by means of exemplary embodiments with reference to the drawing, to which reference is expressly made with regard to the disclosure of all details according to the invention not explained in detail in the text. Show it: 1: stereo endoscope inserted into a cavity with 90 ° angle of the endoscope shaft,
Fig. 2 a, b: Querschnittsdarstellung des erfindungsge¬ mäßen Seitblickendoskopkopfes2 a, b: cross-sectional representation of the side view endoscope head according to the invention
Fig. 3 a, b: Seitenansicht eines Stereo-Seitblicken- doskops mit zweifachen Ablenkung im dista¬ len Bereich des Endoskopschaftes zur koa¬ xialen Ausrichtung des Endoskopschaftes zur Endoskoplangsachse und3 a, b: side view of a stereo side view doscope with double deflection in the distal area of the endoscope shaft for coaxial orientation of the endoscope shaft to the endoscope longitudinal axis and
Fig. 4: Querschnittsdarstellung durch den distalen Endoskopbereich mit Geradeaus- und Seit¬ blickoptik.4: Cross-sectional representation through the distal endoscope area with straight and side view optics.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels In Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung abgebildet, die ein Stereoseitblickendoskop zeigt, das durch eine Trokarhülse (1) in das Innere eines menschlichen Hohl¬ raumes durch die Bauchdecke (2) eingeführt ist. Nachdem der beweglich ausgebildete Teil des Endoskopschaftes (4) ganz aus der Trokarhülse (1) im Körperinneren her¬ ausragt, klappt der distale Bereich um etwa 90° zur Endoskoplangsachse um. Der Klappmechanismus kann bspw. durch in dem beweglichen Teil des Endoskopschaftes eingebrachte Erinnerungsmaterialien, mit thermischem oder mechanischem Gedächtnisvermögen ausgelöst werden. Ebenso können geeignet angebrachte Bowdenzüge im inne¬ ren des Endoskopschaftes die Umlenkung des distalen Bereichs bewirken.DESCRIPTION OF AN EXEMPLARY EMBODIMENT A cross-sectional view is shown in FIG. 1, which shows a stereo side-view endoscope that is inserted through a trocar sleeve (1) into the interior of a human cavity through the abdominal wall (2). After the moveable part of the endoscope shaft (4) protrudes completely from the trocar sleeve (1) inside the body, the distal area folds about 90 ° to the longitudinal axis of the endoscope. The folding mechanism can be triggered, for example, by memory materials with thermal or mechanical memory inserted in the movable part of the endoscope shaft. Suitable Bowden cables in the interior of the endoscope shaft can likewise deflect the distal region.
Die zur Stereobetrachtung erforderlichen Bildaufnahme- systeme bestehen aus einem Paar identisch ausgebildeter Bildaufnehmer, die jeweils einen Festkörper-Bildsensor (5) aufweisen, vor den in Blickrichtung jeweils ein Objektiv (6) angebracht ist. Die Festkörper-Bildsensor¬ en, sind auf einer gemeinsamen Leiterplatine (7) ange¬ ordnet, damit ungewollte DeJustierungen vermeidbar sind. Der Festkörper-Bildsensor (5) ist in aller Regel ein CCD-Array in Form eines Chips. Es können jedoch auch lichtempfindliche Sensorelemente verwand werden, sogenannte "Die-Elemente" , die keine weiteren Ge¬ häuseelemente aufweisen.The image acquisition required for stereo viewing Systems consist of a pair of identically designed image recorders, each of which has a solid-state image sensor (5), in front of which a lens (6) is attached in the viewing direction. The solid-state image sensors are arranged on a common printed circuit board (7) so that unwanted misadjustments can be avoided. The solid-state image sensor (5) is usually a CCD array in the form of a chip. However, light-sensitive sensor elements can also be used, so-called "die elements", which have no further housing elements.
Die Festkörper-Bildsensoren sind in Achsrichtung des Endoskopschaftes hintereinander angeordnet, so daß die Möglichkeit der gegenseitigen Beabstandung in fast beliebigen Bereichen variierbar ist.The solid-state image sensors are arranged one behind the other in the axial direction of the endoscope shaft, so that the possibility of mutual spacing can be varied in almost any area.
Durch die gegenseitige Überlappung beider Objektfelder die in der Fig. 1 als schraffierter Bereich dargestellt ist, ist eine räumliche Betrachtungsweise durch das Endoskop möglich.Due to the mutual overlap of both object fields, which is shown as a hatched area in FIG. 1, a spatial view through the endoscope is possible.
Wird das Endoskop an seinem starren Endoskopschaft (3) durch die Trokarhülse aus dem Hohlraum wieder ent¬ nommen, so richtet sich der verformbare Abschnitt (4) des distalen Bereichs des Endoskops wieder parallel zur Endoskopachse aus, so daß die in der Fig. 1 dargestellt Orientierung der Blickrichtung, die im ausgefahrenen Zustand des Endoskops koaxial zur Achse des starren Endoskopschaftes (3) verläuft, wieder in eine Seit¬ blickrichtung zurückklappt. Durch Drehung des Endoskop¬ schaftes um seine Längsachse ist es möglich noch bevor der Bildaufnahmekopf in der Trokarhülse (1) verschwin¬ det, den gesamten Hohlraum in einem 360°-Schwenk zu beobachten.If the endoscope on its rigid endoscope shaft (3) is removed again from the cavity through the trocar sleeve, the deformable section (4) of the distal area of the endoscope is again aligned parallel to the endoscope axis, so that it is shown in FIG. 1 Orientation of the viewing direction, which extends coaxially to the axis of the rigid endoscope shaft (3) when the endoscope is extended, folds back into a side viewing direction. By rotating the endoscope shaft about its longitudinal axis, it is possible even before the image recording head disappears in the trocar sleeve (1) to close the entire cavity in a 360 ° swivel observe.
Unter Verwendung eines durchsichtigen Materials für die Trokarhülse 1 können mit dieser Vorrichtung auch Seit¬ blick-Beobachtungen vorgenommen werden, gleichwohl der distale Bereich des Endoskops bereist vollkommen in der Trokarhülse steckt.Using a transparent material for the trocar sleeve 1, side view observations can also be made with this device, although the distal region of the endoscope is already completely in the trocar sleeve.
In Fig. 2 a ist eine deutlichere Querschnittsdarstel¬ lung durch den distalen Bereich des Endoskops wieder¬ gegeben.2 a shows a clearer cross-sectional representation through the distal area of the endoscope.
Die parallel angeordneten Festkörper-Bildsensoren (5) , sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte (7) angeordnet. Den lichtempfindlichen Bildsensoren (5) gegenüberlie¬ gend sind jeweils Objektivlinsen (6) zugeordnet, die den Lichteinfall durch die Eintrittsfenster (7) ent¬ sprechend auf die lichtempfindlichen Bildsensoren (5) abbilden. Zur Beleuchtung der zu untersuchenden Objekte sind in Blickrichtung und symmetrisch zu den Bildauf¬ nehmern Lichtleiterausgänge (8) vorgesehen, die für eine ausreichende Beleuchtung beider Objektfelder sor¬ gen. Durch die Variation der Stereobasis Sb, kann der räumliche Eindruck verstärkt bzw. abgeschwächt werden. Hierzu sind die Bildaufnehmer bewegbar zueinander ange¬ ordnet.The parallel solid-state image sensors (5) are arranged on a common printed circuit board (7). Opposite the light-sensitive image sensors (5) are objective lenses (6), which map the light through the entrance window (7) to the light-sensitive image sensors (5). To illuminate the objects to be examined, light guide outputs (8) are provided in the line of sight and symmetrically to the image recorders, which ensure adequate illumination of both object fields. The spatial impression can be enhanced or weakened by varying the stereo base Sb. For this purpose, the image recorders are arranged so as to be movable relative to one another.
In Figur 2 b ist ähnlich zu Fig. 2 a eine Querschnitts¬ darstellung wiedergegeben, bei der ein modifiziertes optisches System dargestellt ist, mit dem prinzipiell auch geringere Stereobasen realisierbar sind. Die Be¬ zugsziffern sind an die vorgehenden Figuren angelehnt. Unter Verwendung von sogenannten Kantenprismen 9 können die Strahlenverläufe weitgehend verlustfrei umgelenkt werden, sodaß bei fest eingestellter Beabstandung der Festkörper-Bildsensoren 5 eine von diesem Abstand ab¬ weichende Stereobasis Sb einstellbar ist. Ferner ist in der Anordnung der Figur 2 b ein Bildaufnehmer in Gera¬ deausblick-Richtung angebracht.FIG. 2 b shows, similar to FIG. 2 a, a cross-sectional representation in which a modified optical system is shown, with which, in principle, smaller stereo bases can also be realized. The reference numbers are based on the preceding figures. Using so-called edge prisms 9, the beam paths can be deflected largely without loss so that when the spacing of the solid-state image sensors 5 is set, a stereo base Sb deviating from this spacing can be set. Furthermore, in the arrangement in FIG. 2 b, an image sensor is attached in the direction of the outlook.
In Fig. 3 a ist ein Seitenanblick eines Stereoendoskops dargestellt, dessen Blickrichtung koaxial mit der star¬ ren Endoskopachse nach zweimaliger Abwinkelung im ver¬ formbaren Teil des Endoskops, verläuft. Durch die bei¬ den Biegebereiche (4) , die jeweils gegenläufige Biege¬ linien aufweisen, kann der ursprünglich in Seitblick¬ richtung orientierte distale Bereich des Endoskops derart orientiert werden, daß die Blickrichtung durch das Bildaufnahmesystem koaxial mit der starren Endos¬ kopachse verläuft. Abermals kann der quasi "S-förmige" Biegeverlauf im distalen Bereich des Endoskops durch formgebende Materialien, die bspw. über ein Gedächtnis¬ vermögen verfügen, hervorgerufen werden. Ebenso sind gesteuerte Biegekurven über Bowdenzugen oder steuerbare Gelenke erzielbar.FIG. 3 a shows a side view of a stereo endoscope, the viewing direction of which extends coaxially with the rigid endoscope axis after being bent twice in the deformable part of the endoscope. Due to the two bending areas (4), each of which has opposing bending lines, the distal region of the endoscope, which was originally oriented in the lateral view, can be oriented such that the viewing direction through the image recording system is coaxial with the rigid endoscope axis. Once again, the quasi "S-shaped" bending curve in the distal area of the endoscope can be brought about by shaping materials which, for example, have a memory. Controlled bending curves can also be achieved via Bowden cables or controllable joints.
Das Einbringen des an sich nicht geradlinigen Endoskop- kopfes erfolgt ebenfalls mit Hilfe einer Trokarhülse (1) , die während des Einführvorgangs in einen Hohlraum eine geradlinige Formgebung des Endoskopschaftes er¬ zwingt (siehe hierzu Figur 3b) . Tritt der distale Be¬ reich in Vorschubrichtung aus der Trokarhülse heraus, so nimmt der distale Bereich automatisch seine vorgege¬ bene Form in der beschriebenen Weise ein.The endoscope head, which is not straight per se, is also introduced with the aid of a trocar sleeve (1), which forces the endoscope shaft to have a straight shape during the insertion process (see FIG. 3b). If the distal area emerges from the trocar sleeve in the advancing direction, the distal area automatically assumes its predetermined shape in the manner described.
Als weitere besondere Ausführungsform sind in beiden der vorgenannten Endoskopen Führungskanäle vorgesehen, durch die insbesondere im abgewinkelten Zustand der distalen Bereiche Werkzeuge in den Beobachtungsbereich einbringbar sind (nicht dargestellt) . Hiermit kann mit nur einem Endoskopeingriff sowohl eine räumliche Beob¬ achtung als auch Manipulationen mit geeigneten Werk¬ zeugen vorgenommen werden.As a further special embodiment, guide channels are provided in both of the aforementioned endoscopes, through which, in particular in the angled state distal areas tools can be introduced into the observation area (not shown). This allows both spatial observation and manipulation with suitable tools to be carried out with only one endoscope intervention.
Es ist jedoch auch denkbar, daß eine Vielzahl von Bild¬ aufnahmesystemen in dem distalen Bereich des Endoskop¬ schaftes vorgesehen werden können. Als besonders geeig¬ nete Ausführungsform zeigt die Fig. 4 neben den Bild¬ aufnehmern in der Seitblickrichtung ein zusätzlicher Bildau nahmer in der Geradeaus-Blick-Richtung, so daß eine simultane Beobachtung in beiden Blickrichtungen möglich ist.However, it is also conceivable that a large number of image recording systems can be provided in the distal region of the endoscope shaft. As a particularly suitable embodiment, FIG. 4 shows, in addition to the image recorders in the side-gaze direction, an additional image sensor in the straight-ahead gaze direction, so that simultaneous observation in both gaze directions is possible.
Durch einen Strahlteiler 9 in Form eines quaderformigen Kantenprismas sind zwei im rechten Winkel zueinander stehende Festkörper-Bildsensoren 5* und 5" synchron mit dem Abbild der jeweiligen Objektfelder mittels der zugehörigen Objektive 6' und 6" zu beaufschlagen. Zu den einzelnen Bildaufnahmesysteme, die in Figur 4 nur im Querschnitt dargestellt sind, sind in nebeneinander¬ angeordneter Weise weitere Bildaufnahmesysteme in der gleichen 90°-Anordnung zu denken. By means of a beam splitter 9 in the form of a cuboidal edge prism, two solid-state image sensors 5 * and 5 "which are at right angles to one another are to be applied synchronously with the image of the respective object fields by means of the associated objectives 6 'and 6". For the individual image recording systems, which are only shown in cross section in FIG. 4, further image recording systems in the same 90 ° arrangement are to be thought of in a manner arranged side by side.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Endoskop mit einem Endoskopschaft, an dessen dista¬ lem Ende ein Festkörper-Bildaufnahmesystem angeordnet ist, das in Art einer Seitblickoptik ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper-Bildauf¬ nahmesystem wenigstens zwei Bildaufnehmer aufweist, und daß der Endoskopschaft im distalen Bereich derart ab¬ winkelbar ist, daß die Blickrichtung des Festkörper- Bildaufnahmesystems oder zumindest eines Bildaufnehmers in etwa parallel zur Achse des proximalen Teils des Endoskopschaftes ist.1. Endoscope with an endoscope shaft, at the distal end of which a solid-state image recording system is arranged, which is designed in the manner of a side view optic, characterized in that the solid-state image recording system has at least two image recorders, and that the endoscope shaft in the distal region can be angled such that the viewing direction of the solid-state imaging system or at least one imaging device is approximately parallel to the axis of the proximal part of the endoscope shaft.
2. Endoskop mit einem Endoskopschaft, an dessen dista¬ lem Ende ein Festkörper-Bildaufnahmesystem angeordnet ist, das in Art einer Seitblickoptik ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper-Bildaufnah¬ mesystem wenigstens einen Bildaufnehmer aufweist, und daß der Endoskopschaft im distalen Bereich derart ab¬ winkelbar ist, daß die Blickrichtung des Festkörper- Bildaufnahmesystems in etwa koaxial mit der Achse des proximalen Teils des Endoskopschaftes ist.2. Endoscope with an endoscope shaft, at the distal end of which a solid-state image recording system is arranged, which is designed in the manner of a side view optic, characterized in that the solid-state image recording system has at least one image sensor, and that the endoscope shaft in the distal region can be angled such that the viewing direction of the solid-state image recording system is approximately coaxial with the axis of the proximal part of the endoscope shaft.
3. Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper-Bildaufnah¬ mesystem zwei Bildaufnehmer zur Stereobetrachtung der¬ art aufweist, daß die optischen Achsen der beiden Bild¬ aufnehmer zueinander einen Konvergenzwinkel aufweisen, so daß die, aus zwei Blickrichtungen aufgenommenen Objektfelder annähernd identisch sind. 3. Endoscope according to claim 1 or 2, characterized in that the solid-state image recording system has two image recorders for stereo viewing such that the optical axes of the two image recorders have an angle of convergence with respect to one another, so that those recorded from two viewing directions Object fields are approximately identical.
4. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufnehmer einen Festkörper-Bildsensor und eine Abbildungsoptik auf¬ weist.4. Endoscope according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image sensor has a solid-state image sensor and an imaging optics.
5. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnehmer im dista¬ len Bereich des Endoskops axial hintereinander angeord¬ net sind.5. Endoscope according to one of claims 1 to 4, characterized in that the image recorders are axially arranged one behind the other in the dista¬ len area of the endoscope.
6. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konvergenzwinkel zwi¬ schen den Bildaufnehmern durch steuerbare Mikrostell- elemente einstellbar ist.6. Endoscope according to one of claims 1 to 5, characterized in that the angle of convergence between the image sensors is adjustable by controllable micro-adjusting elements.
7. Endoskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Mikrostell- elemente die Lage der Abbildungsoptik eines Bildaufneh¬ mers justieren.7. Endoscope according to claim 6, characterized in that the controllable micro-adjusting elements adjust the position of the imaging optics of a Bildaufneh¬ mers.
8. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Bereich des Endoskopschaftes Lichtleiterausgänge in Blickrichtung aufweist, die symmetrisch zu den Bildaufnehmern ange¬ ordnet sind und das Objektfeld ausleuchten.8. Endoscope according to one of claims 1 to 7, characterized in that the distal region of the endoscope shaft has light guide outputs in the viewing direction, which are arranged symmetrically to the image recorders and illuminate the object field.
9. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Endoskopschaft im distalen Bereich eine Baueinheit vorgesehen ist, die eine diskrete, vorgebbare Gestalt des Endoskopschaftes im distalen Bereich im abgewinkelten Zustand bestimmt, und daß während des Einführvorgangs des Endoskops mit Hilfe einer länglichen Trokarhülse der gesamte Endos¬ kopschaft eine gestreckte Form annimmt. 9. Endoscope according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least in the endoscope shaft in the distal area a unit is provided which determines a discrete, predeterminable shape of the endoscope shaft in the distal area in the angled state, and that during the insertion process of the endoscope With the help of an elongated trocar sleeve, the entire endoscope shaft assumes an elongated shape.
10. Endoskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit zur Abwinke¬ lung des Endoskopschaftes im distalen Bereich aus einem Werkstoff mit thermischem oder mechanischem Gedächtnis¬ vermögen besteht.10. Endoscope according to claim 9, characterized in that the unit for angling the endoscope shaft in the distal region consists of a material with thermal or mechanical memory.
11. Endoskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinkelung des Endos¬ kopschaftes im distalen Bereich über Bowdenzüge oder steuerbare Gelenke erfolgt.11. Endoscope according to claim 9, characterized in that the bending of the Endos¬ stem shaft in the distal region via Bowden cables or controllable joints.
12. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper-Bildsensoren mechanisch verbunden sind.12. Endoscope according to one of claims 1 to 11, characterized in that the solid-state image sensors are mechanically connected.
13. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper-Bildsensoren der Bildaufnehmer auf einer einzigen Leiterplatte auf¬ gebracht sind.13. Endoscope according to one of claims 1 to 12, characterized in that the solid-state image sensors of the image recorders are brought up on a single printed circuit board.
14. Endoskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper-Bildsensoren bilderfassende Festkörperelemente, bspw. Halbleiter¬ chips (Die) oder CCD-Arrays sind, die auf einem einzi¬ gen Keramikträger aufgebracht sind.14. Endoscope according to claim 13, characterized in that the solid-state image sensors are image-capturing solid elements, for example. Semiconductor chips (die) or CCD arrays which are applied to a single ceramic carrier.
15. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand und damit die Stereobasis der Bildaufnehmer veränderbar ist.15. Endoscope according to one of claims 1 to 14, characterized in that the mutual distance and thus the stereo base of the image sensor can be changed.
16. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Endoskopschaft im dista- len Bereich ein zusätzlicher Bildaufnehmer in Gerade¬ ausblickrichtung vorgesehen ist.16. Endoscope according to one of claims 1 to 15, characterized in that in the endoscope shaft in the dis- In the area, an additional image sensor is provided in the straight view direction.
17. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper-Bildsensoren zum Erfassen und Auslesen der Bildinformation mehrere Taktsignale und VersorgungsSpannungen als Eingangs¬ signale benötigen und zumindest ein AusgangsSignal liefern, das die Bildinformation enthält.17. Endoscope according to one of claims 1 to 16, characterized in that the solid-state image sensors for detecting and reading out the image information require a plurality of clock signals and supply voltages as input signals and deliver at least one output signal which contains the image information.
18. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die EingangsSignale für zwei oder mehr Festkörper-Bildsensoren identisch sind, so daß für mehr als ein Sensor die Anzahl der Signal¬ leitungen für Eingangssignale von der proximalseitigen Versorgungseinheit zur distalen Instrumentenspitze konstant bleibt.18. Endoscope according to one of claims 1 to 17, characterized in that the input signals for two or more solid-state image sensors are identical, so that for more than one sensor the number of signal lines for input signals from the proximal supply unit to the distal instrument tip is constant remains.
19. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß pro Festkörper-Bildsensor jeweils eine Ausgangssignalleitung zur Bildinformati¬ onsübertragung von distal- zur proximalseitigen Weiter¬ verarbeitung notwendig ist.19. Endoscope according to one of claims 1 to 18, characterized in that one output signal line for image information transfer from distal to proximal-side further processing is necessary for each solid-state image sensor.
20. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Aufbe¬ reitungseinheit für die zum Auslesen der Festkörper- Bildsensoren erforderlichen Taktsignale im Endoskop¬ schaft im distalen Bereich vorgesehen ist.20. Endoscope according to one of claims 1 to 19, characterized in that an electronic processing unit is provided for the clock signals required for reading out the solid-state image sensors in the endoscope shaft in the distal region.
21. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungseinheit die gemeinsamen Taktsignale für zwei oder mehr Festkör¬ per-Bildsensoren zusammen aufbereitet und bereitstellt. 21. Endoscope according to one of claims 1 to 20, characterized in that the processing unit prepares and provides the common clock signals for two or more solid-state image sensors together.
22. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Endbereich des Endoskops mit dem Festkörper-Bildaufnahmesystem für die Stereobetrachtung als vom Instrument lösbare Stereo¬ videosonde ausgeführt ist, welches ein magnetisches Element enthält, durch das die Sonde z.B. unter Verwen¬ dung eines zweiten äußeren Magneten an beispielsweise der Bauchdecke positionierbar und befestigbar ist.22. Endoscope according to one of claims 1 to 21, characterized in that the distal end region of the endoscope with the solid-state image recording system for stereo viewing is designed as a stereo detachable video probe which contains a magnetic element through which the probe e.g. can be positioned and fastened, for example, to the abdominal wall using a second outer magnet.
23. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Stereovideoeinheit mit einer proximalen Kontroll-, Verarbeitungs- und Darstel¬ lungseinheit verbunden ist, so daß die Kontrolleinheit die Versorgungen und die Takte zum Auslesen der Bild¬ aufnehmer bereitstellt, die Verarbeitungseinheit die zweikanalige Weiterverarbeitung der Bildsignale der beiden Bildaufnehmer des Stereoendoskops und die Aufbe¬ reitung der Videosignale zur Stereodarstellung über¬ nimmt und einer Darstellungseinheit, die auf dem Ein- Monitor/Shutter-Prinzip oder dem Zwei-Monitor-Prinzip beruht, die stereoskopische Darstellung ermöglicht. 23. Endoscope according to one of claims 1 to 22, characterized in that the stereo video unit is connected to a proximal control, processing and presen- tation unit, so that the control unit provides the supplies and the clocks for reading out the image recorders, which Processing unit takes over the two-channel further processing of the image signals of the two image recorders of the stereo endoscope and the processing of the video signals for stereo display and a display unit which is based on the one-monitor / shutter principle or the two-monitor principle, which enables stereoscopic display .
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