Endoskopvorrichtung, endoskopisches System und endoskopischesEndoscope device, endoscopic system and endoscopic
Bildgebungsverfahrenimaging techniques
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskopvorrichtung, ein endoskopisches System und ein endoskopisches Bildgebungsverfahren.The present invention relates to an endoscope device, an endoscopic system and an endoscopic imaging method.
Aus dem Stand der Technik sind Endoskope mit einem Schaft bekannt, die zur Bilderzeugung und -Übertragung Digitaltechnik nutzen. Derartige Endoskope, die auch Videoendoskope genannt werden, haben gemäß einer Bauform an ihrem distalen Ende eine Bilderfassungseinheit, die ein Bild eines Untersuchungsobjektes erfassen kann. Die Bilderfassungseinheit kann durch den Schaft des Endoskops mit elektrischer Energie gespeist werden. Ferner können Bildsignale durch eine Leitung von der Bilderfassungseinheit zum proximalen Ende des Schafts übertragen werden. Hierdurch kann auf optische Elemente wie Linsen, insbesondere Stablinsen, oder optische Fasern zur Bildübertragung durch den Schaft verzichtet werden. Die Bilderfassungseinheit kann als Kamera aufgefasst werden, sie umfasst beispielsweise eine Eingangsoptik und einen Bildsensor.Endoscopes with a shaft are known from the prior art and use digital technology to generate and transmit images. Such endoscopes, which are also called video endoscopes, have an image capture unit at their distal end that can capture an image of an object under examination. The image capture unit can be supplied with electrical energy through the shaft of the endoscope. Furthermore, image signals can be transmitted through a line from the image capture unit to the proximal end of the shaft. This means that optical elements such as lenses, in particular rod lenses, or optical fibers for image transmission through the shaft can be dispensed with. The image capture unit can be viewed as a camera; it includes, for example, an input lens and an image sensor.
Herkömmliche Endoskope haben eine festgelegte Blickrichtung, die durch einen Blickwinkel bezüglich einer Längsachse des Schafts definiert ist, und einen festgelegten Sichtwinkel, definiert durch die verwendete Optik. Blickwinkel und Sichtwinkel definieren somit einen Abbildungsbereich, der durch einen Benutzer des Endoskops betrachtet werden kann. In der Praxis verwenden Benutzer für unterschiedliche Abbildungssituationen unterschiedliche Endoskope mit unterschiedlichen Blickrichtungen, was einen Wechsel des Endoskops während einer therapeutischen oder diagnostischen Aktion erfordert. Typische verwendete Blickwinkel zwischen Längsachse des Schafts und der jeweiligen Blickrichtung sind zum Beispiel 30°, 45°, 75°, 90° und für einige Anwendungen auch 120°. Benutzer sind mit diesen Blickwinkeln vertraut und können daher die Bewegung des Endoskopschafts bei gleichzeitiger Betrachtung des sich ergebenden Bilds intuitiv durchführen.Conventional endoscopes have a fixed viewing direction, which is defined by a viewing angle with respect to a longitudinal axis of the shaft, and a fixed viewing angle, defined by the optics used. Viewing angle and viewing angle thus define an imaging area that can be viewed by a user of the endoscope. In practice, users use different endoscopes with different viewing directions for different imaging situations, which requires changing the endoscope during a therapeutic or diagnostic action. Typical viewing angles used between the longitudinal axis of the shaft and the respective viewing direction are, for example, 30°, 45°, 75°, 90° and, for some applications, 120°. Users are familiar with these viewing angles and can therefore intuitively move the endoscope shaft while viewing the resulting image.
Die Größe des jeweiligen Abbildungsbereichs hängt zudem vom Sichtwinkel ab. Der Sichtwinkel kann auch als Bildwinkel bezeichnet werden. Der Sichtwinkel hängt von der Brennweite des verwendeten Objektivs ab. Außerdem kann er von der Größe bzw. dem Format des verwendeten Bildsensors abhängen. Unterschiedlich große Abbildungsbereiche können durch die Verwendung von Objektiven bzw. Bilderfassungseinheiten mit unterschiedlichen Sichtwinkeln bereitgestellt werden, was beispielsweise durch einen Wechsel eines Endoskops mit einem ersten Sichtwinkel zu einem anderen Endoskop mit einem anderen Sichtwinkel erfordert. Außerdem sind Endoskope mit relativ zu dem Schaft schwenkbarer vorgeschalteter Eingangsoptik bekannt. Hierbei wird zum Beispiel ein distales Prisma geschwenkt, wodurch trotz der Verwendung eines Objektivs mit einem Sichtwinkel von 55° ein Winkelbereich von über 100° abgedeckt werden kann. Das Schwenken verändert dabei den aktuellen Blickwinkel, also die aktuelle Blickrichtung, d. h. der genannte Winkelbereich wird nicht gleichzeitig beobachtet.The size of the respective image area also depends on the angle of view. The angle of view can also be referred to as the angle of image. The angle of view depends on the focal length of the lens used. It can also depend on the size or the format of the image sensor used. Differently sized imaging areas can be provided by using lenses or image capture units with different viewing angles, which requires, for example, changing from an endoscope with a first viewing angle to another endoscope with a different viewing angle. In addition, endoscopes with upstream input optics that can be pivoted relative to the shaft are known. Here, for example, a distal prism is pivoted, which means that an angular range of over 100° can be covered despite the use of a lens with a viewing angle of 55°. The pivoting changes the current viewing angle, i.e. the current viewing direction, i.e. the aforementioned angular range is not observed at the same time.
Ferner möglich ist ein mechanisches Schwenken der distalen Komponenten der Bilderfassungseinheit, beispielsweise eines gesamten Kameramoduls. Dies kann zum Beispiel dann ermöglicht sein, wenn ultrakurzbauende Objektive verwendet werden. Ein solches Kameramodul kann dann als Ganzes innerhalb des Schafts relativ zu dessen Längsachse geschwenkt werden. Im Vergleich zu dem Fall eines Eingangsprismas ist der maximale Schwenkwinkel hierbei lediglich durch mechanische bzw. bauliche Gegebenheiten beschränkt. Es wird aber wiederum nur ein aktueller Blickwinkel bzw. eine aktuelle Blickrichtung gleichzeitig beobachtet.It is also possible to mechanically pivot the distal components of the image capture unit, for example an entire camera module. This can be possible, for example, if ultra-short lenses are used. Such a camera module can then be pivoted as a whole within the shaft relative to its longitudinal axis. In comparison to the case of an input prism, the maximum pivot angle is only limited by mechanical or structural conditions. However, only one current viewing angle or direction of view is observed at a time.
Den beschriebenen Varianten sind zudem die folgenden Eigenschaften gemein. Innerhalb des Endoskops muss ein Teil bewegt werden. Besonders bei der optischen Lösung kann die Beibehaltung der Zentrierung herausfordernd sein. Die Lagerung und die Bewegung bewegter Komponenten erfolgt außerdem auf Grund des beschränkten Platzes mittels sehr filigraner Bauteile, welche leicht beschädigt und somit funktionsuntüchtig werden.The variants described also have the following properties in common. A part has to be moved within the endoscope. Maintaining centering can be particularly challenging with the optical solution. Due to the limited space, the storage and movement of moving components is also carried out using very delicate components, which are easily damaged and thus become inoperable.
Die Abdichtung des gesamten Endoskops für die Autoklavierbarkeit beruht in diesen Fällen auf einem gebogenen, länglichen Deckglas, welches in der Herstellung sehr teuer und beim autoklavdichten Einlöten schwierig handzuhaben ist.In these cases, the sealing of the entire endoscope for autoclavability is based on a curved, elongated cover glass, which is very expensive to manufacture and difficult to handle when soldering it in an autoclave-tight manner.
Am distalen Ende wird Bauraum mit einer lediglich geringen Effizienz ausgenutzt. Das Kameramodul bzw. das Prisma können immer nur in eine ganz bestimmte Blickrichtung orientiert sein. Für alle anderen Blickrichtungspositionen muss Leerraum vorgehalten werden, d.h. der restliche Raum zum Schwenken ist für weitere Funktionsteile wie z.B. die Beleuchtung nicht nutzbar. Für die Gesamtkonstruktion resultieren daraus weitreichende Einschränkungen, da gerade der mittlere Schaftbereich auf Grund seiner Größe den „wertvollsten“ Einbauraum darstellt.At the distal end, the installation space is used with only a low level of efficiency. The camera module or the prism can only be oriented in a very specific viewing direction. Empty space must be reserved for all other viewing directions, ie the remaining space for swiveling cannot be used for other functional parts such as the lighting. This results in far-reaching restrictions for the overall construction, since the middle shaft area represents the “most valuable” installation space due to its size.
Insbesondere für die Beleuchtung kann diese Restriktion problematisch sein. Glasfasern für die Beleuchtung können nur am Rand des Deckglases untergebracht werden. Zusätzlich ist die Gesamtmenge der im Schaft möglichenThis restriction can be particularly problematic for the illumination. Optical fibers for the illumination can only be accommodated at the edge of the cover glass. In addition, the total amount of possible
Glasfasern begrenzt und muss darüber hinaus auf einen großen Winkelbereich aufgeteilt werden, um für alle Orientierungen des Kameramoduls bzw. des Prismas hinreichend Beleuchtungslicht bereitstellen zu können. Dies resultiert in den meisten Applikationen in einer eher schwachen Beleuchtung.glass fibers and must also be divided into a large angular range in order to provide sufficient illumination light for all orientations of the camera module or prism. In most applications, this results in rather weak illumination.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfach und/oder günstiger und/oder benutzerfreundlicher und/oder zuverlässiger Weise einen großen Abbildungsbereich zu erzielen, insbesondere in einer Weise, die bauraumeffizient und/oder einfach in der Handhabung ist, beispielsweise bei einer Fertigung, Verwendung oder Reinigung.The present invention is based on the object of achieving a large imaging range in a simple and/or inexpensive and/or user-friendly and/or reliable manner, in particular in a manner that is space-efficient and/or easy to handle, for example during manufacture, use or cleaning.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Endoskopvorrichtung, ein endoskopisches System und ein endoskopisches Bildgebungsverfahren, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind.This object is achieved according to the invention by an endoscope device, an endoscopic system and an endoscopic imaging method as described herein and defined in the claims.
Die Endoskopvorrichtung umfasst einen Schaft, der sich von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt, und ein distales Endstück, das an dem distalen Ende des Schafts angeordnet ist. Das distale Endstück umfasst mehrere Bilderfassungseinheiten, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind und die einen Gesamtsichtwinkel definieren, wobei der Gesamtsichtwinkel größer ist als Einzelsichtwinkel der Bilderfassungseinheiten.The endoscope device comprises a shaft extending from a proximal end to a distal end and a distal end piece arranged at the distal end of the shaft. The distal end piece comprises a plurality of image capturing units directed in different directions and defining a total viewing angle, wherein the total viewing angle is larger than individual viewing angles of the image capturing units.
Ferner kann ein endoskopisches System vorgesehen sein, das die Endoskopvorrichtung umfasst.Furthermore, an endoscopic system may be provided which comprises the endoscope device.
Zudem kann ein Endoskop mit einer erfindungsgemäßen Endoskopvorrichtung vorgesehen sein.In addition, an endoscope with an endoscope device according to the invention can be provided.
Außerdem kann ein endoskopisches Bildgebungsverfahren bereitgestellt werden, wobei mittels der Endoskopvorrichtung zumindest ein Bild aufgenommen wird. Die erfindungsgemäßen Merkmale gestatten es, in einfach und/oder günstiger und/oder benutzerfreundlicher und/oder zuverlässiger Weise einen großen Abbildungsbereich zu erzielen. Insbesondere kann ein hoher Grad an Bauraumeffizienz und/oder einfacher Handhabung erzielt werden, beispielsweise bei einer Fertigung, Verwendung oder Reinigung. Während auf bewegliche Teile verzichtet werden kann, können dennoch ein großer Abbildungsbereich, eine optimierte Ausleuchtung und ein einfacher Aufbau erzielt werden. Dies kann in einigen Fällen unter Verwendung von Standardbauteilen bzw. ohne Sonderfertigungen wie gebogene Deckgläser oder dergleichen erfolgen.In addition, an endoscopic imaging method can be provided, wherein at least one image is recorded by means of the endoscope device. The features according to the invention make it possible to achieve a large imaging area in a simple and/or inexpensive and/or user-friendly and/or reliable manner. In particular, a high degree of installation space efficiency and/or ease of handling can be achieved, for example during manufacture, use or cleaning. While moving parts can be dispensed with, a large imaging area, optimized illumination and a simple structure can still be achieved. In some cases, this can be achieved using standard components or without special production such as curved cover glasses or the like.
Die Endoskopvorrichtung kann für ein starres Endoskop ausgeführt sein. Die Endoskopvorrichtung kann für ein flexibles Endoskop ausgeführt sein. Die Endoskopvorrichtung kann für ein Videoendoskop ausgeführt sein.The endoscope device can be designed for a rigid endoscope. The endoscope device can be designed for a flexible endoscope. The endoscope device can be designed for a video endoscope.
Unter einer „Endoskopvorrichtung“ soll insbesondere ein, vorzugsweise funktionsfähiger Bestandteil, insbesondere eine Unterbaugruppe und/oder eine Konstruktions- und/oder eine Funktionskomponente eines Endoskops verstanden werden. Vorzugsweise kann die Endoskopvorrichtung das Endoskop zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig ausbilden. Beispielsweise kann die Endoskopvorrichtung dazu eingerichtet sein, zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil in eine insbesondere künstliche und/oder natürliche Kavität, insbesondere Körperkavität, eingeführt zu werden, und zwar insbesondere um diese zu begutachten. Bei der Endoskopvorrichtung kann es sich um eine medizinische und/oder industrielle Endoskopvorrichtung handeln. Unter „eingerichtet“ kann im Rahmen dieser Offenbarung insbesondere speziell programmiert, ausgebildet, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Bauteil zu einer bestimmten Funktion eingerichtet ist, kann im Rahmen dieser Offenbarung insbesondere verstanden werden, dass das Bauteil diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.An “endoscope device” is to be understood in particular as a preferably functional component, in particular a subassembly and/or a construction and/or a functional component of an endoscope. Preferably, the endoscope device can form the endoscope at least partially, preferably at least to a large extent and particularly preferably completely. For example, the endoscope device can be set up to be introduced at least partially and preferably at least to a large extent into a particularly artificial and/or natural cavity, in particular a body cavity, in particular in order to examine it. The endoscope device can be a medical and/or industrial endoscope device. In the context of this disclosure, “set up” can be understood in particular as specifically programmed, designed, configured and/or equipped. In the context of this disclosure, the fact that a component is set up for a specific function can be understood in particular as meaning that the component fulfills and/or carries out this specific function in at least one application and/or operating state.
Unter einem „Schaft“ soll insbesondere ein länglicher Teil eines Endoskops und/oder einer Endoskopvorrichtung verstanden werden, welcher beispielsweise dazu eingerichtet ist, in eine insbesondere künstliche und/oder natürliche Kavität, insbesondere Körperkavität, eingeführt zu werden. Unter einem „länglichen Teil“ soll insbesondere ein Bauteil verstanden werden, dessen Haupterstreckung zumindest um einen Faktor fünf, vorzugsweise zumindest um einen Faktor zehn und besonders bevorzugt zumindest um einen Faktor zwanzig größer ist als eine größte Erstreckung des Bauteils senkrecht zu dessen Haupterstreckung, also insbesondere einem Durchmesser des Bauteils. Unter einer „Haupterstreckung“ eines Bauteils, soll insbesondere dessen längste Erstreckung entlang dessen Haupterstreckungsrichtung verstanden werden. Unter einer „Haupterstreckungsrichtung“ eines Bauteils soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders verläuft, welcher das Bauteil gerade noch vollständig umschließt und welche vorzugsweise durch einen geometrischen Mittelpunkt und/oder durch einen Massenmittelpunkt des Bauteils verläuft. Der Schaft kann eine Längsachse aufweisen. Die Längsachse kann parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Schafts verlaufen.A "shaft" is to be understood in particular as an elongated part of an endoscope and/or an endoscope device, which is designed, for example, to be introduced into a particularly artificial and/or natural cavity, in particular a body cavity. An "elongated part" is to be understood in particular as a component whose main extension is at least a factor of five, preferably at least a factor of ten and particularly preferably at least a factor of twenty larger than a largest extension. of the component perpendicular to its main extension, i.e. in particular a diameter of the component. A "main extension" of a component is to be understood in particular as its longest extension along its main extension direction. A "main extension direction" of a component is to be understood in particular as a direction which runs parallel to a longest edge of a smallest imaginary cuboid which just completely encloses the component and which preferably runs through a geometric center and/or through a center of mass of the component. The shaft can have a longitudinal axis. The longitudinal axis can run parallel to the main extension direction of the shaft.
Der Schaft weist insbesondere einen distalen Endabschnitt und einen proximalen Endabschnitt auf. Der distale Endabschnitt kann dabei das distale Ende umfassen. Ferner kann der proximale Endabschnitt das proximale Ende umfassen. Unter einem „Endabschnitt“ eines Bauteils soll insbesondere ein Abschnitt verstanden werden, welcher sich ausgehend von einem Ende des Bauteils zur Mitte des Bauteils hin, um höchstens 10 cm, vorzugsweise um höchstens 5 cm und besonders bevorzugt um höchstens 3 cm, erstreckt. Unter einem „distalen Endabschnitt“ eines Bauteils soll insbesondere ein Endabschnitt verstanden werden, welcher sich ausgehend von einem distalen Ende des Bauteils in proximaler Richtung erstreckt. Unter einem „proximalen Endabschnitt“ eines Bauteils soll insbesondere ein Endabschnitt verstanden werden, welcher sich ausgehend von einem proximalen Ende des Bauteils in distaler Richtung erstreckt. Unter „distal“ soll insbesondere bei einer Bedienung einem Patienten zugewandt und/oder einem Bediener und/oder Benutzer abgewandt verstanden werden. Insbesondere ist proximal das Gegenteil von distal. Unter „proximal“ soll insbesondere bei einer Bedienung einem Patienten abgewandt und/oder einem Bediener und/oder Benutzer zugewandt verstanden werden.The shaft has in particular a distal end section and a proximal end section. The distal end section can comprise the distal end. Furthermore, the proximal end section can comprise the proximal end. An “end section” of a component is to be understood in particular as a section which extends from one end of the component to the middle of the component by a maximum of 10 cm, preferably by a maximum of 5 cm and particularly preferably by a maximum of 3 cm. A “distal end section” of a component is to be understood in particular as an end section which extends from a distal end of the component in the proximal direction. A “proximal end section” of a component is to be understood in particular as an end section which extends from a proximal end of the component in the distal direction. “Distal” is to be understood in particular as facing a patient and/or facing away from an operator and/or user during operation. In particular, proximal is the opposite of distal. The term “proximal” should be understood to mean, in particular, when operated, facing away from a patient and/or facing an operator and/or user.
Ferner weist die Endoskopvorrichtung insbesondere zumindest eine Handhabe auf. Die Handhabe kann etwa am proximalen Endabschnitt des Endoskopschafts angeordnet sein. Die Handhabe ist insbesondere für eine manuelle Bedienung der endoskopischen Vorrichtung ausgebildet. Die Handhabe umfasst zum Beispiel zumindest einen Handgriff und/oder zumindest ein Bedienelement, wie beispielsweise einen Schalter, Knopf oder dergleichen, welches vorzugsweise am Handgriff angeordnet ist. Das distale Endstück kann von dem Schaft verschieden sein. Das distale Endstück kann einstückig mit dem Schaft ausgeführt sein. Auch bei einstückiger Ausführung kann das distale Endstück strukturell und/oder funktionell von dem Schaft verschieden sein. In einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Mantel und/oder eine Einhausung des distalen Endstücks einstückig mit deinem Mantel des Schafts ausgebildet. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass das distale Endstück von dem Schaft separat ausgebildet und mit dem Schaft verbunden ist, insbesondere fest und/oder unbeweglich und/oder dauerhaft verbunden.Furthermore, the endoscope device has in particular at least one handle. The handle can be arranged, for example, on the proximal end section of the endoscope shaft. The handle is designed in particular for manual operation of the endoscopic device. The handle comprises, for example, at least one handle and/or at least one operating element, such as a switch, button or the like, which is preferably arranged on the handle. The distal end piece can be different from the shaft. The distal end piece can be designed as one piece with the shaft. Even in a one piece design, the distal end piece can be structurally and/or functionally different from the shaft. In some embodiments, at least one casing and/or housing of the distal end piece is designed as one piece with the casing of the shaft. According to the invention, it can also be provided that the distal end piece is designed separately from the shaft and connected to the shaft, in particular firmly and/or immovably and/or permanently connected.
Die Bilderfassungseinheiten weisen insbesondere jeweils eine Blickrichtung und jeweils einen Einzelsichtwinkel auf. Die Blickrichtung kann eine Hauptblickrichtung der jeweiligen Bilderfassungseinheit sein. Beispielsweise kann die Blickrichtung eine Mittelachse einer Eingangsoptik der betreffenden Bilderfassungseinheit sein. Der Einzelsichtwinkel kann ein Winkel sein, der bezüglich der Blickrichtung aufgespannt ist. Insbesondere kann die Mittelachse eine Winkelhalbierende des Einzelsichtwinkels sein. Je nach Ausführung der Bilderfassungseinheiten können diese durch jeweils zwei Einzelsichtwinkel definiert sein, die senkrecht zueinander aufgespannt sind. Diese können beispielsweise einen Sichtwinkel bezüglich einer Querachse bzw. einen Sichtwinkel bezüglich einer Hochachse definieren, die jeweils senkrecht zu der Mittelachse und/oder der Blickrichtung stehen. Insbesondere in Fällen, in denen eine Bilderfassungseinheit einen rechteckigen Bildsensor umfasst, können die beiden zu der Bilderfassungseinheit gehörenden Sichtwinkel einer kurzen und einer langen Seite des rechteckigen Bildsensors zugeordnet sein.The image capture units each have, in particular, a viewing direction and an individual viewing angle. The viewing direction can be a main viewing direction of the respective image capture unit. For example, the viewing direction can be a central axis of an input optics of the relevant image capture unit. The individual viewing angle can be an angle that is spanned with respect to the viewing direction. In particular, the central axis can be a bisector of the individual viewing angle. Depending on the design of the image capture units, these can each be defined by two individual viewing angles that are spanned perpendicular to one another. These can, for example, define a viewing angle with respect to a transverse axis or a viewing angle with respect to a vertical axis, each of which is perpendicular to the central axis and/or the viewing direction. In particular, in cases in which an image capture unit comprises a rectangular image sensor, the two viewing angles belonging to the image capture unit can be assigned to a short and a long side of the rectangular image sensor.
Die Angabe eines Einzelsichtwinkels kann auch als ein größter Sichtwinkel der betreffenden Bilderfassungseinheit verstanden werden und/oder als ein Sichtwinkel, der einer Diagonalen des betreffenden Bildsensors entspricht. Eine Bilderfassungseinheit kann auch durch einen horizontalen Sichtwinkel, einen vertikalen Sichtwinkel, und einen Diagonalen-Sichtwinkel beschreibbar sein. Angaben, die sich auf einen Sichtwinkel beziehen, können sich auf jede dieser drei Größen beziehen und beziehen sich vorzugsweise auf einen Diagonalen-Sichtwinkel.The specification of an individual viewing angle can also be understood as a largest viewing angle of the relevant image capture unit and/or as a viewing angle that corresponds to a diagonal of the relevant image sensor. An image capture unit can also be described by a horizontal viewing angle, a vertical viewing angle, and a diagonal viewing angle. Specifications that refer to a viewing angle can refer to any of these three sizes and preferably refer to a diagonal viewing angle.
Analog hierzu kann der Gesamtsichtwinkel definiert sein. Es kann sich dabei um einen Diagonalen-Sichtwinkel handeln, der einer Diagonalen eines größten mittels der mehreren Bilderfassungseinheiten gleichzeitig und/oder gemeinsam aufnehmbaren Bilds handeln. Ebenso kann sich die Angabe eines Gesamtsichtwinkels auf einen horizontalen Gesamtsichtwinkel und/oder einen vertikalen Gesamtsichtwinkel beziehen, insbesondere bezogen auf ein mittels der mehreren Bilderfassungseinheiten gleichzeitig und/oder gemeinsam aufnehmbaren Bilds.The overall viewing angle can be defined analogously. This can be a diagonal viewing angle that corresponds to a diagonal of the largest image that can be recorded simultaneously and/or jointly by means of the multiple image capture units. Likewise, the specification of an overall viewing angle can refer to a horizontal overall viewing angle and/or a vertical overall viewing angle, in particular related to an image captured by means of the multiple image acquisition units simultaneously and/or jointly recordable image.
Die mehrere Bilderfassungseinheiten, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind und die einen Gesamtsichtwinkel definieren, vergrößern insbesondere einen Abbildungsbereich der Endoskopvorrichtung, ohne dabei bewegliche Teile vorzusehen oder mangels Bauraums auf eine Ausleuchtung des Abbildungsbereich verzichten zu müssen.The multiple image capture units, which are directed in different directions and which define an overall viewing angle, in particular enlarge an imaging area of the endoscope device without having to provide moving parts or without having to forego illumination of the imaging area due to a lack of installation space.
Die Bilderfassungseinheiten können jeweils durch Kameramodule, die einen Einbau in dem Schaft erlauben, insbesondere Kameramodule mit kurzbauenden Objektiven oder sogenannten CameraCubes mit Waferlevel-Optiken, und/oder Bildsensoren zur Bilderzeugung, insbesondere CCD-Chips oder CMOS-Chips gebildet sein. Die mehrere in verschiedene Richtungen gerichtete Bilderfassungseinheiten können Einzelsichtwinkel von beispielsweise 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100°, 105° oder 110° haben. Die Bilderfassungseinheiten können insbesondere zusammen einen gemeinsamen Abbildungsbereich erfassen. Der Gesamtsichtwinkel kann beispielsweise wenigstens 110°, 115°, 120°, 125°, 130°, 135°, 140°, 145°, 150°, 155°, 160°, 165°, 170°, 175°, 180°, 185°, 190°, 195°, 200°, 205°, 210°, 215°, 220°, 225°, 230°, 235°, 240°, 245°, 250°, 255°, 260°, 265° oder 270° betragen.The image capture units can each be formed by camera modules that allow installation in the shaft, in particular camera modules with short lenses or so-called camera cubes with wafer-level optics, and/or image sensors for image generation, in particular CCD chips or CMOS chips. The multiple image capture units directed in different directions can have individual viewing angles of, for example, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100°, 105° or 110°. The image capture units can in particular together capture a common imaging area. The total viewing angle can, for example, be at least 110°, 115°, 120°, 125°, 130°, 135°, 140°, 145°, 150°, 155°, 160°, 165°, 170°, 175°, 180°, 185°, 190°, 195°, 200°, 205°, 210°, 215°, 220°, 225°, 230°, 235°, 240°, 245°, 250°, 255°, 260°, 265° or 270°.
Zumindest eine der mehreren Bilderfassungseinheiten kann zu dem proximalen Ende gerichtet sein. Die zu dem proximalen Ende gerichtete Bilderfassungseinheit kann einen Abbildungsbereich mit Rückblick ermöglichen, was beispielsweise für eine Anwendung bei einem Blasenhals einer Harnblase oder bei einer Resektoskopie hilfreich ist. Die zumindest eine der mehreren Bilderfassungseinheiten kann einen Blickwinkel von wenigstens 120°, insbesondere bezüglich der Längsachse des Schafts, aufweisen.At least one of the plurality of image capture units may be directed towards the proximal end. The image capture unit directed towards the proximal end may enable a rear-view imaging area, which is useful for example for use in a bladder neck of a urinary bladder or in resectoscopy. The at least one of the plurality of image capture units may have a viewing angle of at least 120°, in particular with respect to the longitudinal axis of the shaft.
Der Gesamtsichtwinkel kann einen Abbildungsbereich definieren, wobei der Abbildungsbereich sich entlang des Schafts erstrecken oder diesen einschließen kann. Eine Grenze des Abbildungsbereichs kann sich parallel zu dem Schaft erstrecken. Vorzugsweise befindet sich der Schaft zumindest teilweise innerhalb des Abbildungsbereichs, wodurch bei der Bildaufnahme der Schaft selbst beobachtbar ist.The overall viewing angle can define an imaging area, wherein the imaging area can extend along the shaft or enclose it. A boundary of the imaging area can extend parallel to the shaft. Preferably, the shaft is located at least partially within the imaging area, whereby the shaft itself can be observed when the image is taken.
Die mehreren Bilderfassungseinheiten können in einer Längsrichtung und/oder bezüglich der Längsachse des Schafts versetzt angeordnet sein. In anderen Worten können die mehreren Bilderfassungseinheiten bezüglich der Längsrichtung und/oder der Längsachse des Schafts hintereinander angeordnet sein. Die in Längsrichtung des Schafts versetzte Anordnung ermöglicht ein schmales distales Endstück. Die dabei überlappenden Abbildungsbereiche ermöglichen mit Hilfe eines Bildstitchingverfahrens die Erzeugung eines kompletten Panoramabildes und/oder Pseudo-Panoramabildes. Innerhalb des Überlappungsbereiches der einzelnen Bildkegel kann ein zusammenhängendes Bild durch einen Interpolationsalgorithmus erzeugbar sein. Bei dem Panoramabild kann es sich dahingehend um ein Pseudo- Panoramabild handeln, dass der Überlappungsbereichen trotz der Interpolation geometrisch womöglich nicht vollständig korrekt ermittelbar ist. Dies kann daran liegen, dass die mehreren Bilderfassungseinheiten nicht auf einer gemeinsamen Drehachse liegen bzw. dass sich deren Mittelachsen nicht alle in einem Punkt schneiden. Das zusammengesetzte Bild kann daher in einigen Ausführungsformen vorranging für die Orientierung geeignet sein.The plurality of image capture units can be arranged offset in a longitudinal direction and/or with respect to the longitudinal axis of the shaft. In other words the multiple image capture units can be arranged one behind the other with respect to the longitudinal direction and/or the longitudinal axis of the shaft. The offset arrangement in the longitudinal direction of the shaft enables a narrow distal end piece. The overlapping image areas enable the generation of a complete panoramic image and/or pseudo-panoramic image with the aid of an image stitching process. Within the overlap area of the individual image cones, a coherent image can be generated using an interpolation algorithm. The panoramic image can be a pseudo-panoramic image in the sense that the overlap areas may not be geometrically completely correctly determined despite the interpolation. This can be because the multiple image capture units are not on a common axis of rotation or because their central axes do not all intersect at one point. The composite image can therefore be suitable primarily for orientation in some embodiments.
Innerhalb eines (Pseudo-)Panoramabildes können die einzelnen Abbildungsbereiche der Bilderfassungseinheiten beispielsweise unterschiedlich markiert sein, etwa verschiedenfarbig, so dass der Benutzer sehen kann, mit welcher Bilderfassungseinheit das Objekt am besten und/oder zweckdienlichsten erfassbar ist. Die Endoskopvorrichtung und/oder das System kann über eine Steuereinheit verfügen, die dazu eingerichtet ist, eine entsprechende Bilddarstellung zu berechnen und zum Beispiel an eine Anzeigeeinheit, insbesondere des Systems, zur Darstellung für einen Benutzerweiterzugeben. Ebenso können mit Hilfe des (Pseudo-) Panoramabilds Instrumente vom Einführen bis zum Arbeitsbereich beobachtet werden, was in der Anwendung einen Zeitvorteil bietet sowie gleichzeitig die Patientensicherheit erhöht, beispielweise durch die Verhinderung von Verletzungen durch Instrumente, die beim Einführen nicht überwacht werden können.Within a (pseudo-)panorama image, the individual imaging areas of the image capture units can be marked differently, for example in different colors, so that the user can see which image capture unit can best and/or most expediently capture the object. The endoscope device and/or the system can have a control unit that is set up to calculate a corresponding image representation and, for example, to forward it to a display unit, in particular of the system, for display to a user. Likewise, with the help of the (pseudo-)panorama image, instruments can be observed from insertion to the work area, which offers a time advantage in use and at the same time increases patient safety, for example by preventing injuries caused by instruments that cannot be monitored during insertion.
Die mehreren Bilderfassungseinheiten können in einer Querrichtung des Schafts versetzt angeordnet sein. In anderen Worten können die Bilderfassungseinheiten bezüglich der Längsrichtung und/oder der Längsachse des Schafts nebeneinander angeordnet sein. Vorzugsweise ist dabei zumindest eine der Bilderfassungseinheiten in einen distalen Halbraum und zumindest eine der Bilderfassungseinheiten in einen proximalen Halbraum gerichtet, insbesondere bezogen auf das distale Endstück. Die in Querrichtung des Schafts versetzte Anordnung ermöglicht ein kompaktes distales Endstück. Die mehreren Bilderfassungseinheiten können durch zwei oder drei Bilderfassungseinheiten gebildet werden. Zwei oder drei Bilderfassungseinheiten können die Bereitstellung eines kompakten Endstücks ermöglichen. Die mehreren Bilderfassungseinheiten können alternativ dazu durch vier, fünf oder mehr Bilderfassungseinheiten gebildet werden. Vier, fünf oder mehr Bilderfassungseinheiten können einen besonders großen Abbildungsbereich bereitstellen.The multiple image capture units can be arranged offset in a transverse direction of the shaft. In other words, the image capture units can be arranged next to one another with respect to the longitudinal direction and/or the longitudinal axis of the shaft. Preferably, at least one of the image capture units is directed into a distal half-space and at least one of the image capture units is directed into a proximal half-space, in particular with respect to the distal end piece. The arrangement offset in the transverse direction of the shaft enables a compact distal end piece. The plurality of image capture units may be formed by two or three image capture units. Two or three image capture units may enable the provision of a compact end piece. The plurality of image capture units may alternatively be formed by four, five or more image capture units. Four, five or more image capture units may provide a particularly large imaging area.
Wenigstens zwei der mehreren Bilderfassungseinheiten können einen ersten Abbildungsbereich und einen zweiten Abbildungsbereich definieren, wobei der erste Abbildungsbereich und der zweite Abbildungsbereich überlappen. Hierdurch kann ein großer Gesamtabbildungsbereich erzielt werden.At least two of the plurality of image capture units may define a first imaging area and a second imaging area, wherein the first imaging area and the second imaging area overlap. This may achieve a large overall imaging area.
Anhand zumindest eines Bilds des ersten Abbildungsbereichs und zumindest eines Bilds des zweiten Abbildungsbereichs kann in einigen Ausführungsformen ein Stereobild eines Überlappungsbereichs des ersten Abbildungsbereichs und des zweiten Abbildungsbereichs erzeugbar sein. Durch die Verwendung geeignet angeordneter und orientierter Bilderfassungseinheiten kann somit bei kompakter Anordnung der Komponenten eine große Funktionsvielfalt erzielt werden. Insbesondere kann sowohl ein großer Gesamtabbildungsbereich bereitgestellt als auch die Durchführung von Stereoendoskopie in einem ausgewählten Winkelbereich ermöglicht werden. Hierfür wird ein Überlapp zwischen den betreffenden Bilderfassungseinheiten geeignet gewählt. Beispielsweise kann der Überlapp für die Erzeugung eines Stereobilds wenigstens 10°, wenigstens 20°, wenigstens 30° oder sogar wenigstens 40° betragen, in einigen Fällen auch wenigstens 50° oder wenigstens 60°.In some embodiments, a stereo image of an overlapping region of the first imaging region and the second imaging region can be generated using at least one image of the first imaging region and at least one image of the second imaging region. By using suitably arranged and oriented image acquisition units, a wide range of functions can be achieved with a compact arrangement of the components. In particular, both a large overall imaging region can be provided and stereoendoscopy can be carried out in a selected angular range. For this purpose, an overlap between the relevant image acquisition units is suitably selected. For example, the overlap for generating a stereo image can be at least 10°, at least 20°, at least 30° or even at least 40°, in some cases also at least 50° or at least 60°.
Ferner kann die Endoskopvorrichtung eine Steuervorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, anhand zumindest eines Bilds des ersten Abbildungsbereichs und zumindest eines Bilds des zweiten Abbildungsbereichs zumindest eine stereoskopische Abstandsmessung durchzuführen. Die stereoskopische Abstandsmessung kann unmittelbar, insbesondere ohne Drehung der Endoskopvorrichtung, ausgeführt werden. Die Steuervorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, ein Echtzeit-Stereobild bereitzustellen. Aufgrund der mehreren Bilderfassungseinheiten mit verschiedener Ausrichtung kann ein Stereobild unmittelbar erfasst werden, insbesondere ohne dass eine Drehung der Endoskopvorrichtung durch einen Benutzer und/oder die sukzessive Aufnahme mehrerer Einzelbilder zur Ermittlung eines Stereobilds notwendig ist. Das distale Endstück kann zumindest ein Leuchtelement umfassen. Das zumindest eine Leuchtelement kann zwischen zwei der mehreren Bilderfassungseinheiten angeordnet sein. Die Anordnung zwischen zwei der mehreren Bilderfassungseinheiten ermöglicht eine gleichmäßige Ausleuchtung eines Abbildungsbereichs, insbesondere eines Überlappungsbereichs von Abbildungsbereichen der Bilderfassungseinheiten.Furthermore, the endoscope device can comprise a control device that is designed to carry out at least one stereoscopic distance measurement based on at least one image of the first imaging area and at least one image of the second imaging area. The stereoscopic distance measurement can be carried out directly, in particular without rotating the endoscope device. The control device can also be designed to provide a real-time stereo image. Due to the multiple image capture units with different orientations, a stereo image can be captured directly, in particular without the need for a user to rotate the endoscope device and/or for the successive recording of multiple individual images to determine a stereo image. The distal end piece can comprise at least one lighting element. The at least one lighting element can be arranged between two of the multiple image capture units. The arrangement between two of the multiple image capture units enables uniform illumination of an imaging region, in particular an overlapping region of imaging regions of the image capture units.
Das zumindest eine Leuchtelement und zumindest eine der mehreren Bilderfassungseinheiten können zumindest im Wesentlichen parallel und/oder in dieselbe Richtung orientiert sein. Dies kann bedeuten, dass das zumindest eine Leuchtelement neben zumindest einer der Bilderfassungseinheiten angeordnet und parallel zu dieser orientiert ist. Die zumindest im Wesentlichen parallele Ausrichtung und/oder Orientierung in dieselbe Richtung des zumindest einen Leuchtelements und der einen der mehreren Bilderfassungseinheiten verbessert eine Ausleuchtung eines Abbildungsbereichs der einen der mehreren Bilderfassungseinheiten.The at least one lighting element and at least one of the multiple image capture units can be oriented at least substantially parallel and/or in the same direction. This can mean that the at least one lighting element is arranged next to at least one of the image capture units and is oriented parallel to it. The at least substantially parallel alignment and/or orientation in the same direction of the at least one lighting element and the one of the multiple image capture units improves illumination of an imaging region of the one of the multiple image capture units.
Das Leuchtelement kann eine Leuchtdiode und/oder eine Laserdiode und/oder einen Lichtleiter umfassen oder durch diese/diesen gebildet sein. Insbesondere in Ausführungsformen, in denen das Leuchtelement einen Lichtleiter umfasst, kann die Endoskopvorrichtung am proximalen Ende und/oder in dessen Nähe einen optischen Anschluss aufweisen, der zur Verbindung mit einer Beleuchtungsvorrichtung eingerichtet ist.The lighting element can comprise a light-emitting diode and/or a laser diode and/or a light guide or can be formed by these. In particular in embodiments in which the lighting element comprises a light guide, the endoscope device can have an optical connection at the proximal end and/or in the vicinity thereof, which is designed for connection to a lighting device.
Das Leuchtelement kann als flächiges Leuchtelement ausgebildet sein. Das Leuchtelement kann insbesondere durch eine flächige Leuchtdiode und/oder eine flächige Laserdiode gebildet sein. Ein flächiges Leuchtelement nutzt einen zur Verfügung stehenden Raum an dem distalen Endabschnitt des Schafts, insbesondere einen zur Verfügung stehenden Raum zwischen den einzelnen Bilderfassungseinheiten, besonders effizient und sorgt dabei für eine gleichmäßige Beleuchtung eines zu untersuchenden Objekts. Das Leuchtelement kann ein optisches Element zur Formung eines Lichtstrahls aufweisen. Das optische Element kann dazu eingerichtet sein, den Lichtstrahl entsprechend einem Abbildungsbereich einer Bilderfassungseinheit, insbesondere zwei oder mehr Abbildungsbereichen verschiedener Bilderfassungseinheiten, zu formen. Das optische Element kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den Lichtstrahl im Wesentlichen überlappend zu zwei angrenzenden Abbildungsbereichen von zwei angrenzenden Bilderfassungseinheiten zu formen. Das optische Element kann beispielsweise durch eine Strahlformungslinse ausgebildet sein. Durch die Ausstattung mit einem solchen optischen Element kann die Effizienz und die Homogenität der Beleuchtung eines zu untersuchenden Objekts verbessert werden. In einigen Ausführungsformen können mehrere Leuchtelemente vorgesehen sein, die unterschiedliche strahlformende optische Elemente aufweisen. Insbesondere können die unterschiedlichen strahlformenden optischen Elemente dazu eingerichtet sein, unterschiedliche Lichtkegel und/oder unterschiedliche Beleuchtungsprofile und/oder unterschiedliche Beleuchtungsbereiche zu definieren. Hierdurch kann ein variierbares Gesamtbeleuchtungsprofil erreicht werden, indem wahlweise einzelne oder mehrere der Leuchtelemente aktiviert und/oder deaktiviert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Beleuchtungsintensität der unterschiedlichen Leuchtelemente unterschiedlich einstellbar sein. Hierdurch können unterschiedliche Gesamtbeleuchtungsprofile durch Überlagerung unterschiedlich intensiver Teilbeleuchtungsbereiche einstellbar sein.The lighting element can be designed as a flat lighting element. The lighting element can be formed in particular by a flat light-emitting diode and/or a flat laser diode. A flat lighting element uses an available space on the distal end section of the shaft, in particular an available space between the individual image capture units, particularly efficiently and ensures uniform illumination of an object to be examined. The lighting element can have an optical element for forming a light beam. The optical element can be designed to form the light beam in accordance with an imaging area of an image capture unit, in particular two or more imaging areas of different image capture units. The optical element can in particular be designed to form the light beam in a way that substantially overlaps two adjacent imaging areas of two adjacent image capture units. The optical element can be formed, for example, by a beam-shaping lens can be formed. By equipping the device with such an optical element, the efficiency and homogeneity of the illumination of an object to be examined can be improved. In some embodiments, several lighting elements can be provided which have different beam-shaping optical elements. In particular, the different beam-shaping optical elements can be set up to define different light cones and/or different lighting profiles and/or different lighting areas. This makes it possible to achieve a variable overall lighting profile by selectively activating and/or deactivating one or more of the lighting elements. Alternatively or additionally, the lighting intensity of the different lighting elements can be set differently. This makes it possible to set different overall lighting profiles by superimposing partial lighting areas of different intensity.
Das distale Endstück kann mehrere Leuchtelemente aufweisen, wobei die Bilderfassungseinheiten und die Leuchtelemente paarweise angeordnet sein können und wenigstens ein erstes Paar und ein zweites Paar umfassen können, wobei eine Anordnung einer Bilderfassungseinheit und eines Leuchtelements des ersten Paars durch Drehung und/oder Spiegelung in eine Anordnung einer Bilderfassungseinheit und eines Leuchtelements des zweiten Paars überführbar sein kann. Diese paarweise Anordnung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des distalen Endstücks.The distal end piece can have a plurality of lighting elements, wherein the image capture units and the lighting elements can be arranged in pairs and can comprise at least a first pair and a second pair, wherein an arrangement of an image capture unit and a lighting element of the first pair can be converted into an arrangement of an image capture unit and a lighting element of the second pair by rotation and/or mirroring. This arrangement in pairs enables a particularly compact design of the distal end piece.
Die Endoskopvorrichtung kann ferner eine Steuervorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das eine Leuchtelement oder die mehreren Leuchtelemente selektiv anzusteuern. Dies kann beispielsweise dazu dienen, ein Beleuchtungsprofil, insbesondere ein Intensitätsprofil, an ein zu untersuchendes Objekt statisch und/oder dynamisch anzupassen. Die Steuervorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, ein Beleuchtungsprofil, insbesondere ein Intensitätsprofil, durch Intensitätssteuerung einzelner Leuchtdioden dynamisch anzupassen. Die Steuervorrichtung kann separat oder in eine weiter unten beschriebenen Steuervorrichtung integriert ausgebildet sein. Allgemein ausgedrückt kann die Steuervorrichtung dazu eingerichtet sein, unterschiedliche Leuchtelemente unterschiedlich anzusteuern, beispielsweise zumindest ein Leuchtelement zu aktivieren und zumindest ein anderes Leuchtelement nicht zu aktivieren/zu deaktivieren, und/oder für zumindest zwei unterschiedliche Leuchtelemente unterschiedliche Beleuchtungsintensitäten einzustellen. Eine Orientierung der mehreren Bilderfassungseinheiten relativ zu dem Schaft und/oder relativ zu dem distalen Endstück kann unveränderlich sein. Eine Vermeidung von beweglichen Bilderfassungseinheiten verringert eine Störanfälligkeit der Endoskopvorrichtung.The endoscope device can further comprise a control device that is designed to selectively control the one light element or the multiple light elements. This can be used, for example, to statically and/or dynamically adapt an illumination profile, in particular an intensity profile, to an object to be examined. The control device can be designed, in particular, to dynamically adapt an illumination profile, in particular an intensity profile, by controlling the intensity of individual light-emitting diodes. The control device can be designed separately or integrated into a control device described further below. Generally speaking, the control device can be designed to control different light elements differently, for example to activate at least one light element and not to activate/deactivate at least one other light element, and/or to set different illumination intensities for at least two different light elements. An orientation of the multiple image capture units relative to the shaft and/or relative to the distal end piece may be fixed. Avoiding movable image capture units reduces the susceptibility of the endoscope device to failure.
Das distale Endstück kann autoklavierfest ausgebildet sein. Die autokavierfeste Ausbildung stellt insbesondere ein abgedichtetes distales Endstück bereit, welches für eine Sterilisation mit einem Autoklav geeignet ist. Das distale Endstück kann Deckgläser aufweisen, die die mehreren Bilderfassungseinheiten und/oder das zumindest eine Leuchtelement gegenüber einer Außenseite des distalen Endstücks abdecken, insbesondere abdichten. Die Deckgläser können in das distale Endstück einlötbar sein.The distal end piece can be designed to be autoclave-resistant. The autoclave-resistant design provides in particular a sealed distal end piece that is suitable for sterilization with an autoclave. The distal end piece can have cover glasses that cover, in particular seal, the multiple image capture units and/or the at least one light element from an outside of the distal end piece. The cover glasses can be soldered into the distal end piece.
Der Schaft kann eine Längsachse und eine Außenwandung aufweisen. Das distale Endstück kann in einer Querrichtung des Schafts radial vorstehen. Eine Eingangsoptik zumindest einer der mehreren Bilderfassungseinheiten kann bezüglich der Längsachse des Schafts radial weiter außen angeordnet sein als die Außenwandung des Schafts. Eine derartige Ausgestaltung des Schafts ermöglicht einen vollständigen Abbildungsbereich entlang des Schafts zu der proximalen Seite des Schafts.The shaft can have a longitudinal axis and an outer wall. The distal end piece can protrude radially in a transverse direction of the shaft. An input optics of at least one of the multiple image capture units can be arranged radially further outward with respect to the longitudinal axis of the shaft than the outer wall of the shaft. Such a design of the shaft enables a complete imaging area along the shaft to the proximal side of the shaft.
Das distale Ende kann an einer distalen Seite eine erste geneigte Fläche aufweisen, die in Bezug auf eine Längsrichtung des Schafts geneigt ist. Zumindest eine der mehreren Bilderfassungseinheiten kann in eine Richtung parallel zu einer Flächennormalen der ersten geneigten Fläche gerichtet sein. Das distale Endstück an einer proximalen Seite kann eine zweite geneigte Fläche aufweisen, die in Bezug auf eine Längsrichtung des Schafts geneigt ist. Die zumindest eine der mehreren Bilderfassungseinheiten kann in eine Richtung parallel zu einer Flächennormalen der zweiten geneigten Fläche gerichtet sein. Derartig geneigte Flächen können ein Einführen und/oder ein Ausführen der Endoskopvorrichtung bei einer humanmedizinischen Anwendung vereinfachen.The distal end may have a first inclined surface on a distal side that is inclined with respect to a longitudinal direction of the shaft. At least one of the plurality of image capture units may be directed in a direction parallel to a surface normal of the first inclined surface. The distal end piece on a proximal side may have a second inclined surface that is inclined with respect to a longitudinal direction of the shaft. The at least one of the plurality of image capture units may be directed in a direction parallel to a surface normal of the second inclined surface. Such inclined surfaces may simplify insertion and/or removal of the endoscope device in a human medical application.
Der Schaft kann ferner eine Wärmeableitung umfassen, die ausgestaltet ist, um Wärme von dem distalen Ende des Schafts zu dem proximalen Ende des Schafts zu übertragen. Die Wärmeableitung kann durch eine Heatpipe (Wärmerohr) gebildet sein, die Wärme über einen Verdampfungs- und Kondensationskreislauf übertragen kann. Die Wärmeableitung kann einen Wärmeeintrag zu einem Untersuchungsobjekt verringern, welcher durch die Bilderfassungseinheiten und/oder Leuchtelemente verursacht wird.The shaft may further comprise a heat dissipation device configured to transfer heat from the distal end of the shaft to the proximal end of the shaft. The heat dissipation device may be formed by a heat pipe that can transfer heat via an evaporation and condensation circuit. The heat dissipation device may provide heat input to an examination object. caused by the image acquisition units and/or lighting elements.
Die Endoskopvorrichtung kann ferner eine Steuervorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, anhand mehrerer an unterschiedlichen Drehpositionen des distalen Endstücks bezüglich einer Längsachse des Schafts mittels der mehreren Bilderfassungseinheiten aufgenommenen Bilder ein Panoramabild, beispielsweise mittels Stitching, zu ermitteln. Ein solches Panoramabild vermittelt dem Benutzer bei einer Untersuchung, insbesondere wenn ein Untersuchungsobjekt eine Harnblase ist, einen guten Überblick über das Untersuchungsobjekt. Die Steuervorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, unterschiedliche Bildbereiche des Panoramabilds, die auf Bildaufnahmen mit unterschiedlichen Bilderfassungseinheiten beruhen, für einen Benutzer unterschiedlich zu markieren. Die unterschiedlichen Markierungen helfen dem Benutzer eine in dem Panoramabild teilweise verzerrte Darstellung besser einschätzen zu können, wobei der Benutzer insbesondere erkennen kann, mit welcher der mehreren Bilderfassungseinheiten ein Untersuchungsobjekt am besten erfasst werden kann.The endoscope device can further comprise a control device which is designed to determine a panoramic image, for example by means of stitching, based on a plurality of images recorded at different rotational positions of the distal end piece with respect to a longitudinal axis of the shaft using the plurality of image acquisition units. Such a panoramic image gives the user a good overview of the object being examined during an examination, in particular when an object being examined is a bladder. The control device can further be designed to mark different image areas of the panoramic image, which are based on images recorded with different image acquisition units, differently for a user. The different markings help the user to better assess a partially distorted representation in the panoramic image, wherein the user can in particular recognize which of the plurality of image acquisition units can best capture an object being examined.
Die Steuervorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere der Leuchtelemente und/oder der Bilderfassungseinheiten in einen Ruhezustand zu versetzen, wenn ein vorbestimmter Bildbereich nicht benötigt wird. Das Versetzen in den Ruhezustand kann bei einer Untersuchung einen Wärmeeintrag zu einem Untersuchungsobjekt verringern.The control device can also be configured to put one or more of the lighting elements and/or the image capture units into a rest state when a predetermined image area is not required. Putting the unit into the rest state can reduce heat input to an examination object during an examination.
Das endoskopisches Bildgebungsverfahren kann teilweise oder vollständig manuell durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren teilweise oder vollständig automatisiert durchgeführt werden.The endoscopic imaging procedure may be performed partially or completely manually. In other embodiments, the procedure may be performed partially or completely automated.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sowie die erfindungsgemäßen Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsformen 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 dem 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.The devices according to the invention and the methods according to the invention should not be limited to the application and embodiments described above. In particular, in order to fulfill a function described herein, they can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from the number stated herein. In addition, in the value ranges specified in this disclosure, values within the stated limits should also be considered disclosed and can be used as desired. It is particularly pointed out that all features and properties described in relation to a device, but also procedures, can be transferred to methods and used in the sense of the invention and are deemed to be disclosed. The same applies in the opposite direction. This means that structural features mentioned in relation to methods, i.e. device-related features, can also be taken into account and claimed within the scope of the device claims and can also be counted as part of the disclosure.
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.The present invention is described below by way of example with reference to the attached figures. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and use them in combination as appropriate within the scope of the claims.
Falls von einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist gegebenenfalls 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 Objekt 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 kann anhand von Zahlenwörtern zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.If there is more than one example of a particular object, only one of them may be provided with a reference symbol in the figures and in the description. The description of this example can be transferred to the other examples of the object accordingly. If objects are named in particular using numerical words, such as first, second, third object, etc., these serve to name and/or assign objects. Accordingly, for example, a first object and a third object, but not a second object, can be included. However, a number and/or sequence of objects can also be derived using numerical words.
Es zeigen schematisch:They show schematically:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines endoskopischen Systems mit einer Endoskopvorrichtung;Fig. 1 is a perspective view of an endoscopic system with an endoscope device;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten;Fig. 2 is a perspective view of a distal end of the endoscope device according to an embodiment with two image acquisition units;
Fig. 3 eine Seitenansicht des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten;Fig. 3 is a side view of the distal end of the endoscope device according to the embodiment with two image acquisition units;
Fig. 4 eine Vorderansicht des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten; Fig. 5 eine Seitenansicht des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten bei einer Anwendung;Fig. 4 is a front view of the distal end of the endoscope device according to the embodiment with two image acquisition units; Fig. 5 is a side view of the distal end of the endoscope device according to the embodiment with two image acquisition units in an application;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines distalen Endes einer Endoskopvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten;Fig. 6 is a perspective view of a distal end of an endoscope device according to another embodiment with three image acquisition units;
Fig. 7 eine Seitenansicht des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der weiteren Ausführungsformen mit drei Bilderfassungseinheiten;Fig. 7 is a side view of the distal end of the endoscope device according to the further embodiments with three image acquisition units;
Fig. 8 eine Vorderansicht des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der weiteren Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten;Fig. 8 is a front view of the distal end of the endoscope device according to the further embodiment with three image acquisition units;
Fig. 9 eine Seitenansicht des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der weiteren Ausführungsformen mit drei Bilderfassungseinheiten bei einer Anwendung;Fig. 9 is a side view of the distal end of the endoscope device according to the further embodiments with three image acquisition units in an application;
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines distalen Endes einer Endoskopvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten, wobei zwei Leuchtelemente als flächige Leuchtelemente ausgebildet sind;Fig. 10 is a perspective view of a distal end of an endoscope device according to a further embodiment with three image capture units, wherein two light elements are designed as flat light elements;
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines distalen Endes einer Endoskopvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit zwei in Querrichtung versetzten Bilderfassungseinheiten von einer distalen Seite betrachtet; undFig. 11 is a perspective view of a distal end of an endoscope device according to another embodiment with two image acquisition units offset in the transverse direction, viewed from a distal side; and
Fig. 12 eine weitere perspektivische Darstellung des distalen Endes der Endoskopvorrichtung gemäß der weiteren Ausführungsformen mit zwei in Querrichtung versetzten Bilderfassungseinheiten von einer proximalen Seite betrachtet.Fig. 12 is a further perspective view of the distal end of the endoscope device according to the further embodiments with two image acquisition units offset in the transverse direction, viewed from a proximal side.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines endoskopischen Systems 100 mit einer Endoskopvorrichtung 10. Das beispielhaft dargestellte endoskopische System 100 umfasst die Endoskopvorrichtung 10, einen Haltegriff 102, ein Verbindungskabel 104 und eine Versorgungseinheit 106, die über das Kabel 104 mit der Endoskopvorrichtung 10 verbunden ist. Das endoskopisches System 100 und/oder die Endoskopvorrichtung 10 sowie die Versorgungseinheit 106 können Teil eines medizinischen Systems sein. Die Versorgungseinheit 106 kann mit einer nicht dargestellten Anzeige verwendbar sein. Zudem kann die Versorgungseinheit 106 dazu eingerichtet sein, von der Endoskopvorrichtung 10 erhaltene Bilddaten weiterzuleiten und oder zu verarbeiten.Fig. 1 shows a perspective view of an endoscopic system 100 with an endoscope device 10. The endoscopic system 100 shown as an example comprises the endoscope device 10, a handle 102, a connecting cable 104 and a supply unit 106, which is connected to the endoscope device 10 via the cable 104. The endoscopic system 100 and/or the endoscope device 10 and the supply unit 106 can be part of a medical system. The supply unit 106 can be used with a display (not shown). In addition, the supply unit 106 can be set up to forward and/or process image data received from the endoscope device 10.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des distalen Endes 16 der Endoskopvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten 20, Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des distalen Endes 16 der Endoskopvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten 20 und Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des distalen Endes 16 gemäß der Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten 20, wobei ein Gehäuse der Endoskopvorrichtung 10 jeweils lediglich durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, sodass ein Inneres des distalen Endstücks 18 gezeigt ist. Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des distalen Endes 18 der Endoskopvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform mit zwei Bilderfassungseinheiten 20 bei einer Anwendung.Fig. 2 shows a perspective view of the distal end 16 of the endoscope device 10 according to an embodiment with two image capture units 20, Fig. 3 shows a side view of the distal end 16 of the endoscope device 10 according to the embodiment with two image capture units 20 and Fig. 4 shows a front view of the distal end 16 according to the embodiment with two image capture units 20, wherein a housing of the endoscope device 10 is only indicated by a dashed line, so that an interior of the distal end piece 18 is shown. Fig. 5 shows a side view of the distal end 18 of the endoscope device 10 according to the embodiment with two image capture units 20 in use.
Die Endoskopvorrichtung 10 umfasst einen Schaft 12, der sich von einem proximalen Ende 14 zu einem distalen Ende 16 erstreckt, und ein distales Endstück 18, das an dem distalen Ende 16 des Schafts 12 angeordnet ist. Das distale Endstück 18 umfasst zwei Bilderfassungseinheiten 20, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind und die einen Gesamtsichtwinkel 0 definieren, wobei der Gesamtsichtwinkel 0 größer ist als Einzel Sichtwinkel a, ß der Bilderfassungseinheiten 20. Die beispielhaft dargestellte Endoskopvorrichtung 10 ist für ein starres Videoendoskop ausgeführt. In Fig. 1 sind die mehrere Bilderfassungseinheiten 20 der Endoskopvorrichtung 10 nicht dargestellt.The endoscope device 10 comprises a shaft 12 that extends from a proximal end 14 to a distal end 16, and a distal end piece 18 that is arranged at the distal end 16 of the shaft 12. The distal end piece 18 comprises two image capture units 20 that are directed in different directions and that define a total viewing angle θ, wherein the total viewing angle θ is greater than the individual viewing angles α, β of the image capture units 20. The endoscope device 10 shown as an example is designed for a rigid video endoscope. The multiple image capture units 20 of the endoscope device 10 are not shown in Fig. 1.
Die zwei Bilderfassungseinheiten 20, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind und die einen Gesamtsichtwinkel 0 definieren, vergrößern einen Abbildungsbereich A der Endoskopvorrichtung 10, ohne dabei bewegliche Teile vorzusehen. Fig. 5 zeigt eine Anwendung in einer Harnblase, wobei der Abbildungsbereich A durch eine Strichpunktlinie gekennzeichnet ist.The two image acquisition units 20, which are directed in different directions and which define a total viewing angle 0, enlarge an imaging area A of the endoscope device 10 without providing any moving parts. Fig. 5 shows an application in a urinary bladder, wherein the imaging area A is indicated by a dash-dot line.
Der Schaft 12 ist starr ausgestaltet und ist in das Innere von Organismen wie beispielsweise der in Fig. 5 dargestellten Harnblase einführbar. Das distale Ende 16 des Schafts 12 und das proximale Ende 14 des Schafts 12 liegen einander bezüglich einer Längsachse 32 des Schafts 12 gegenüber und das distale Endstück 18 ist integral mit dem Schaft 12 ausgebildet.The shaft 12 is rigid and can be inserted into the interior of organisms such as the urinary bladder shown in Fig. 5. The distal end 16 of the shaft 12 and the proximal end 14 of the shaft 12 are opposite each other with respect to a longitudinal axis 32 of the shaft 12 and the distal end piece 18 is formed integrally with the shaft 12.
Die zwei Bilderfassungseinheiten 20 sind jeweils durch Kameramodule gebildet. Die mehreren in verschiedene Richtungen gerichtete Bilderfassungseinheiten 20 haben vorliegend, wie in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellt, Einzelsichtwinkel a, ß von jeweils 100°, wobei der Gesamtsichtwinkel 0 135° beträgt. Die Bilderfassungseinheiten 20 können zusammen einen gemeinsamen Abbildungsbereich A erfassen. Die weiter zu dem proximalen Ende 14 liegende Bilderfassungseinheit 20 ist etwas zu dem proximalen Ende 14 gerichtet. Wie in Fig. 5 dargestellt definiert der Gesamtsichtwinkels 0 den Abbildungsbereich A, wobei die zu dem proximalen Ende 14 gerichtete Bilderfassungseinheit 20 einen teilweisen Rückblick ermöglicht.The two image capture units 20 are each formed by camera modules. The multiple image capture units 20 directed in different directions have, as shown in Fig. 3 and Fig. 5, individual viewing angles α, β of 100° each, with the total viewing angle θ being 135°. The image capture units 20 can together capture a common imaging area A. The image capture unit 20 further towards the proximal end 14 is directed slightly towards the proximal end 14. As shown in Fig. 5, the total viewing angle θ defines the imaging area A, with the image capture unit 20 directed towards the proximal end 14 enabling a partial look back.
Die Bilderfassungseinheiten 20 sind in der Längsrichtung 32 des Schafts versetzt angeordnet. Die Bilderfassungseinheiten 20 definieren wie in Fig. 5 dargestellt einen ersten Abbildungsbereich und einen zweiten Abbildungsbereich, wobei der erste Abbildungsbereich und der zweite Abbildungsbereich überlappen und wobei der erste Abbildungsbereich und der zweite Abbildungsbereich den Abbildungsbereich A bilden. Anhand eines Bilds des ersten Abbildungsbereichs und eines Bilds des zweiten Abbildungsbereichs ist ein Stereobild des Überlappungsbereichs erzeugbar und eine stereoskopische Abstandsmessung ist ausführbar. Die Endoskopvorrichtung 10 umfasst eine Steuervorrichtung 11 , die dazu eingerichtet ist, die stereoskopische Abstandsmessung durchzuführen. Alternativ kann die stereoskopische Abstandsmessung teilweise oder vollständig durch eine Steuervorrichtung der Versorgungseinheit 106 durchgeführt werden. Die stereoskopische Abstandsmessung erfolgt dabei unmittelbar, ohne dass eine Drehung der Endoskopvorrichtung 12 notwendig ist.The image capture units 20 are arranged offset in the longitudinal direction 32 of the shaft. The image capture units 20 define, as shown in Fig. 5, a first imaging region and a second imaging region, wherein the first imaging region and the second imaging region overlap and wherein the first imaging region and the second imaging region form the imaging region A. Based on an image of the first imaging region and an image of the second imaging region, a stereo image of the overlap region can be generated and a stereoscopic distance measurement can be carried out. The endoscope device 10 comprises a control device 11 which is set up to carry out the stereoscopic distance measurement. Alternatively, the stereoscopic distance measurement can be carried out partially or completely by a control device of the supply unit 106. The stereoscopic distance measurement takes place directly, without rotation of the endoscope device 12 being necessary.
Das distale Endstück 18 umfasst zwei Leuchtelemente 26, wobei ein weiter zu dem proximalen Ende 14 liegendes Leuchtelement 26 zwischen den zwei Bilderfassungseinheiten 20 angeordnet ist, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Abbildungsbereich A bereitzustellen. Die Leuchtelemente 26 sind jeweils durch eine Leuchtdiode gebildet.The distal end piece 18 comprises two light elements 26, wherein a light element 26 located further towards the proximal end 14 is arranged between the two image capture units 20 in order to provide uniform illumination of the imaging area A. The light elements 26 are each formed by a light-emitting diode.
Die Orientierung der Bilderfassungseinheit 20 relativ zu dem Schaft 12 und relativ zu dem distalen Endstück 18 ist unveränderlich. Das distale Endstück 18 ist autoklavierfest ausgebildet. Das distale Endstück 18 weist für die Bilderfassungseinheiten 20 und die Leuchtelemente 20 jeweils ein Deckglas 21 auf, das in ein Gehäuse der Endoskopvorrichtung eingelötet ist. Das distale Endstück 18 steht in einer Querrichtung 24 des Schafts 12 radial vor. Die radial vorstehende Ausgestaltung des distalen Endstücks 18 ist optional. Der Schaft 12 kann in der Querrichtung 24 des Schafts 12 die gleiche Abmessung aufweisen wie das distale Endstück 18.The orientation of the image acquisition unit 20 relative to the shaft 12 and relative to the distal end piece 18 is unchangeable. The distal end piece 18 is designed to be autoclavable. The distal end piece 18 has The image capture units 20 and the light elements 20 each have a cover glass 21 which is soldered into a housing of the endoscope device. The distal end piece 18 protrudes radially in a transverse direction 24 of the shaft 12. The radially protruding design of the distal end piece 18 is optional. The shaft 12 can have the same dimensions as the distal end piece 18 in the transverse direction 24 of the shaft 12.
Das distale Endstück 18 hat an einer distalen Seite eine erste geneigte Fläche 36, die in Bezug auf die Längsrichtung 22 des Schafts 12 geneigt ist, und an einer proximalen Seite eine zweite geneigte Fläche 38, die in Bezug auf die Längsrichtung 32 des Schafts 12 geneigt ist. Die Bilderfassungseinheiten 20 sind jeweils in eine Richtung parallel zu einer Flächennormalen der ersten geneigten Fläche 36 oder der zweiten geneigten Fläche 38 gerichtet. Die Leuchtelemente 26 sind jeweils an weiteren separaten geneigten Flächen angeordnet. Durch diese Ausgestaltung werden scharfe Kanten vermieden.The distal end piece 18 has a first inclined surface 36 on a distal side, which is inclined with respect to the longitudinal direction 22 of the shaft 12, and a second inclined surface 38 on a proximal side, which is inclined with respect to the longitudinal direction 32 of the shaft 12. The image capture units 20 are each directed in a direction parallel to a surface normal of the first inclined surface 36 or the second inclined surface 38. The light elements 26 are each arranged on further separate inclined surfaces. This design avoids sharp edges.
Der Schaft 12 umfasst ferner eine Wärmeableitung 40, die ausgestaltet, um Wärme von dem distalen Ende 16 des Schafts 12 zu dem proximalen Ende 14 des Schafts 12 zu übertragen. Die Wärmeableitung 40 ist durch eine Heatpipe (Wärmerohr) gebildet, die Wärme über einen Verdampfungs- und Kondensationskreislauf übertragen kann, sodass ein Wärmeeintrag durch die Bilderfassungseinheiten 20 und die Leuchtelemente 26 zu einem Untersuchungsobjekt verringert werden kann. Die Wärmeableitung 40 kann alternativ auch über einen Wärmetauscher gebildet werden, der Wärme über einen Spülkreislauf übertragen kann.The shaft 12 further comprises a heat dissipation 40 which is designed to transfer heat from the distal end 16 of the shaft 12 to the proximal end 14 of the shaft 12. The heat dissipation 40 is formed by a heat pipe which can transfer heat via an evaporation and condensation circuit so that heat input through the image acquisition units 20 and the light elements 26 to an examination object can be reduced. The heat dissipation 40 can alternatively also be formed by a heat exchanger which can transfer heat via a flushing circuit.
Die Endoskopvorrichtung 10 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 11, die dazu eingerichtet ist, anhand mehrerer an unterschiedlichen Drehpositionen des distalen Endstücks 18 bezüglich der Längsachse 32 des Schafts 12 mittels der mehreren Bilderfassungseinheiten 20 aufgenommenen Bilder ein Panoramabild zu ermitteln, um den Benutzer bei Untersuchung, insbesondere bei dem Untersuchungsobjekt der Harnblase wie in Fig. 5 dargestellt, einen guten Überblick über das Untersuchungsobjekt zu vermitteln, wenn der Benutzer die Endoskopvorrichtung 10 um deren Längsachse 32 dreht. Die Steuervorrichtung 11 ist ferner dazu eingerichtet, unterschiedliche Bildbereiche des Panoramabilds, die auf Bildaufnahmen mit unterschiedlichen Bilderfassungseinheiten 20 beruhen, für den Benutzer unterschiedlich zu markieren. Durch die unterschiedliche Markierung kann der Benutzer erkennen, mit welcher Bilderfassungseinheit 20 das Untersuchungsobjekt am genauesten erfasst werden kann. In Fig. 6 bis Fig. 9 ist eine weitere beispielhaft dargestellte Endoskopvorrichtung 10‘ als alternative Ausführungsform der oben beschriebenen Endoskopvorrichtung 10 gezeigt. Die Endoskopvorrichtung 10‘ entspricht weitestgehend der zuvor beschriebenen in Fig. 2 bis Fig. 5 dargestellten Endoskopvorrichtung 10, wobei die Endoskopvorrichtung 10‘ drei Bilderfassungseinheiten 20 umfasst und ein verschieden ausgestaltetes distales Endstück 18‘ aufweist. Bezüglich der Beschreibung kann auch auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.The endoscope device 10 further comprises a control device 11, which is designed to determine a panoramic image based on several images recorded at different rotational positions of the distal end piece 18 with respect to the longitudinal axis 32 of the shaft 12 by means of the several image acquisition units 20, in order to give the user a good overview of the examination object during examination, in particular in the case of the examination object of the urinary bladder as shown in Fig. 5, when the user rotates the endoscope device 10 about its longitudinal axis 32. The control device 11 is also designed to mark different image areas of the panoramic image, which are based on images recorded with different image acquisition units 20, differently for the user. The different markings enable the user to recognize which image acquisition unit 20 can capture the examination object most accurately. In Fig. 6 to Fig. 9, another example of an endoscope device 10' is shown as an alternative embodiment of the endoscope device 10 described above. The endoscope device 10' largely corresponds to the previously described endoscope device 10 shown in Fig. 2 to Fig. 5, wherein the endoscope device 10' comprises three image capture units 20 and has a differently designed distal end piece 18'. With regard to the description, reference can also be made to the above statements.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des distalen Endes 16 der Endoskopvorrichtung 10‘ gemäß einer Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten 20, Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht des distalen Endes 16 der Endoskopvorrichtung 10‘ gemäß der Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten 20 und Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht des distalen Endes 16 gemäß der Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten 20, wobei ein Gehäuse der Endoskopvorrichtung 10‘ jeweils lediglich durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, sodass ein Inneres des distalen Endstücks 18‘ gezeigt ist. Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des distalen Endes 18‘ der Endoskopvorrichtung 10‘ gemäß der Ausführungsform mit drei Bilderfassungseinheiten 20 bei einer Anwendung.Fig. 6 shows a perspective view of the distal end 16 of the endoscope device 10' according to an embodiment with three image capture units 20, Fig. 7 shows a side view of the distal end 16 of the endoscope device 10' according to the embodiment with three image capture units 20 and Fig. 8 shows a front view of the distal end 16 according to the embodiment with three image capture units 20, wherein a housing of the endoscope device 10' is only indicated by a dashed line, so that an interior of the distal end piece 18' is shown. Fig. 9 shows a side view of the distal end 18' of the endoscope device 10' according to the embodiment with three image capture units 20 in use.
Das distale Endstück 18‘ umfasst drei Bilderfassungseinheiten 20, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind und die einen Gesamtsichtwinkel 0‘ definieren, wobei der Gesamtsichtwinkel 0‘ größer ist als Einzelsichtwinkel a, ß, y der Bilderfassungseinheiten 20. Die drei in verschiedene Richtungen gerichtete Bilderfassungseinheiten 20 haben Einzelsichtwinkel a, ß, y von jeweils 100° und sind so angeordnet, dass der Gesamtsichtwinkel 0‘ 200° beträgt. Die am weitesten zu dem proximalen Ende 14 gelegene Bilderfassungseinheit 20 hat einen Blickwinkel von 130° bezüglich der Längsachse 32 des Schafts 12. Der resultierende Gesamtsichtwinkel 0‘ definiert einen Abbildungsbereich, der den Schaft 12 einschließt. Dies ermöglicht einen vollständigen Rückblick, der beispielsweise für eine Anwendung bei einem Untersuchungsobjekt einer Harnblase wie in Fig. 9 dargestellt hilfreich ist, um einen Blasenhals der Harnblase zu betrachten.The distal end piece 18' comprises three image capture units 20 which are directed in different directions and which define a total viewing angle 0', wherein the total viewing angle 0' is greater than the individual viewing angles a, ß, y of the image capture units 20. The three image capture units 20 directed in different directions have individual viewing angles a, ß, y of 100° each and are arranged such that the total viewing angle 0' is 200°. The image capture unit 20 furthest from the proximal end 14 has a viewing angle of 130° with respect to the longitudinal axis 32 of the shaft 12. The resulting total viewing angle 0' defines an imaging area which encloses the shaft 12. This enables a complete rear view, which is useful, for example, for an application with an examination object of a urinary bladder as shown in Fig. 9 in order to view a bladder neck of the urinary bladder.
Fig. 9 zeigt die drei Bilderfassungseinheiten 20, die jeweils einen ersten Abbildungsbereich, einen zweiten Abbildungsbereich und einen dritten Abbildungsbereich definieren, wobei sich der erste Abbildungsbereich und der zweite Abbildungsbereich, sowie der zweite Abbildungsbereich und der dritte Abbildungsbereich überlappen, sodass zwei Überlappungsbereiche vorliegen. In beiden Überlappungsbereichen kann die zuvor beschriebene stereoskopische Abstandsmessung ausgeführt werden.Fig. 9 shows the three image capture units 20, each defining a first imaging area, a second imaging area and a third imaging area, wherein the first imaging area and the second imaging area, as well as the second imaging area and the third imaging area overlap, so that two overlap areas are present. In The previously described stereoscopic distance measurement can be carried out between both overlapping areas.
Die Bilderfassungseinheiten 20 sind in einer Längsrichtung 34 des Schafts 12 angeordnet. Das distale Endstück 18‘ und der Schaft 12 sind zweiteilig ausgeführt. Das distale Endstück 18‘ umfasst vier Leuchtelemente 26, wobei zwei der Leuchtelemente 26 zwischen den Bilderfassungseinheiten 20 angeordnet sind. Zwei der Leuchtelemente 26 und eine der Bilderfassungseinheiten 20, sowie ein weiteres Leuchtelement 26 und eine weitere der Bilderfassungseinheiten 20 sind jeweils im Wesentlichen parallel in dieselbe Richtung gerichtet. Das distale Endstück 18‘ steht in der Querrichtung 24 des Schafts 12 radial derart vor, dass eine Eingangsoptik der weitesten zu dem proximalen Ende 14 gelegenen Bilderfassungseinheit 20 bezüglich der Längsachse 32 des Schafts 12 radial weiter außen angeordnet ist als eine Außenwandung 34 des Schafts 12. Eine derartige Ausgestaltung des Schafts 12 ermöglicht einen Abbildungsbereich A‘ entlang des Schafts 12 zu der proximalen Seite des Schafts 12.The image capture units 20 are arranged in a longitudinal direction 34 of the shaft 12. The distal end piece 18' and the shaft 12 are designed in two parts. The distal end piece 18' comprises four light elements 26, two of the light elements 26 being arranged between the image capture units 20. Two of the light elements 26 and one of the image capture units 20, as well as a further light element 26 and a further of the image capture units 20 are each directed essentially parallel in the same direction. The distal end piece 18' projects radially in the transverse direction 24 of the shaft 12 such that an input optic of the image acquisition unit 20 located furthest from the proximal end 14 is arranged radially further outward with respect to the longitudinal axis 32 of the shaft 12 than an outer wall 34 of the shaft 12. Such a design of the shaft 12 enables an imaging area A' along the shaft 12 to the proximal side of the shaft 12.
Fig. 10 zeigt eine weitere beispielhaft dargestellte Endoskopvorrichtungen 10“ als alternative Ausführungsform der oben beschriebenen Endoskopvorrichtung 10 und Endoskopvorrichtung 10‘. Die weitere Endoskopvorrichtung 10“ entspricht weitestgehend der Endoskopvorrichtung 10‘ gemäß der obigen Beschreibung und der Darstellungen in Fig. 6 bis Fig. 9, wobei jedoch zwei der Leuchtelemente 26, die zwischen den Bilderfassungseinheiten 20 angeordnet sind, durch flächige Leuchtelemente 26, vorliegend beispielhaft Leuchtdioden, ausgebildet sind. Die übrigen einzelnen Merkmale der Endoskopvorrichtung 10“ sind also bereits bei der in Fig. 6 bis Fig. 9 dargestellten Endoskopvorrichtung 10‘ beschrieben. Auf eine weitere Beschreibung der einzelnen Merkmale wird daher verzichtet.Fig. 10 shows a further example of an endoscope device 10" as an alternative embodiment of the endoscope device 10 and endoscope device 10' described above. The further endoscope device 10" largely corresponds to the endoscope device 10' according to the above description and the representations in Fig. 6 to Fig. 9, but two of the light elements 26 arranged between the image capture units 20 are formed by flat light elements 26, in this case light-emitting diodes by way of example. The other individual features of the endoscope device 10" have therefore already been described for the endoscope device 10' shown in Fig. 6 to Fig. 9. A further description of the individual features is therefore omitted.
Die flächigen Leuchtelemente 26, die zwischen den Bilderfassungseinheiten 20 angeordnet sind, sind so gebildet und entlang des Schafts 12 angeordnet, dass sie einen rechteckigen zur Verfügung stehenden Raum zwischen den Bilderfassungseinheiten 20 weitestgehend einnehmen. Die flächigen Leuchtelemente 26 umfassen ferner jeweils ein als Strahlformungslinse ausgebildetes optisches Element 27, das einen Lichtstrahl 27a der flächigen Leuchtelemente 26 entsprechend den Abbildungsbereichen formt. Der jeweilige Lichtstrahl 27a ist, wie in Fig. 10 dargestellt, pyramidenförmig gebildet. Durch eine solche Verwendung von flächigen Leuchtelementen 27 können die Abbildungsbereiche gleichmäßiger ausgeleuchtet werden, und insbesondere zusätzlich selektiv ansteuerbar ausgeführt werden, um ein Intensitätsprofil der als Leuchtdioden ausgebildeten Leuchtelemente 27 anzupassen, sodass ein zu untersuchendes Objekt individuell ausgeleuchtet werden kann. Die Ansteuerung kann von der oben erwähnten Steuervorrichtung 11 übernommen werden.The planar lighting elements 26, which are arranged between the image capture units 20, are formed and arranged along the shaft 12 in such a way that they largely occupy a rectangular space available between the image capture units 20. The planar lighting elements 26 also each comprise an optical element 27 designed as a beam-forming lens, which forms a light beam 27a of the planar lighting elements 26 in accordance with the imaging areas. The respective light beam 27a is formed in a pyramid shape, as shown in Fig. 10. By using planar lighting elements 27 in this way, the imaging areas can be illuminated more evenly, and in particular can also be designed to be selectively controllable in order to adapt an intensity profile of the light elements 27 designed as light-emitting diodes so that an object to be examined can be individually illuminated. The control can be carried out by the control device 11 mentioned above.
In Fig. 11 und Fig. 12 ist eine weitere beispielhaft dargestellte Endoskopvorrichtung 10‘“ als weitere alternative Ausführungsform der oben beschriebenen Endoskopvorrichtungen 10, 10‘, 10“ gezeigt. Die Endoskopvorrichtung 10‘“ entspricht weitestgehend der zuvor beschriebenen, in Fig. 2 bis Fig. 5 dargestellten, Endoskopvorrichtung 10, wobei die Endoskopvorrichtung 10‘“ zwei in einer Querrichtung versetzte Bilderfassungseinheiten 20 umfasst und ein verschieden ausgestaltetes distales Endstück 18‘“ aufweist. Bezüglich der Beschreibung kann auch auf die obigen Ausführungen verwiesen werden.In Fig. 11 and Fig. 12, another endoscope device 10'" is shown as an example as a further alternative embodiment of the endoscope devices 10, 10', 10" described above. The endoscope device 10'" largely corresponds to the previously described endoscope device 10 shown in Fig. 2 to Fig. 5, wherein the endoscope device 10'" comprises two image capture units 20 offset in a transverse direction and has a differently designed distal end piece 18'". With regard to the description, reference can also be made to the above statements.
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Darstellung eines distalen Endes 16 der Endoskopvorrichtung 10‘“ gemäß einer weiteren Ausführungsform mit zwei in Querrichtung versetzten Bilderfassungseinheiten 20 von einer distalen Seite betrachtet. Fig. 12 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des distalen Endes 16 der Endoskopvorrichtung 10‘“ gemäß der weiteren Ausführungsformen mit zwei in Querrichtung versetzen Bilderfassungseinheiten 20 von einer proximalen Seite.Fig. 11 shows a perspective view of a distal end 16 of the endoscope device 10'" according to a further embodiment with two image capture units 20 offset in the transverse direction, viewed from a distal side. Fig. 12 shows a further perspective view of the distal end 16 of the endoscope device 10'" according to the further embodiment with two image capture units 20 offset in the transverse direction, viewed from a proximal side.
Das distale Endstück 18‘“ umfasst zwei Bilderfassungseinheiten 20, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind, wobei eine zu einem proximalen Ende 14 und die andere zu einem distalen Ende 16 gerichtet ist. Die weiter zu dem proximalen Ende 14 gelegene Bilderfassungseinheit 20 hat einen Blickwinkel von mehr als 120° bezüglich der Längsachse 32 des Schafts 12. Der resultierende Abbildungsbereich schließt den Schaft 12 ein. Dies ermöglicht einen vollständigen Rückblick.The distal end piece 18'" comprises two image acquisition units 20 directed in different directions, one directed towards a proximal end 14 and the other directed towards a distal end 16. The image acquisition unit 20 located further towards the proximal end 14 has a viewing angle of more than 120° with respect to the longitudinal axis 32 of the shaft 12. The resulting imaging area includes the shaft 12. This enables a complete rear view.
Die Bilderfassungseinheiten 20 sind in einer Querrichtung 34 des Schafts 12 versetzt angeordnet und das distale Endstück 18‘“ und der Schaft 12 sind integral ausgeführt. Das distale Endstück 18‘“ umfasst zwei Leuchtelemente 26, wobei die zwei Leuchtelemente 26 jeweils zu einer der Bilderfassungseinheiten 20 im Wesentlichen parallel in dieselbe Richtung gerichtet sind. Die Bilderfassungseinheiten 20 und die Leuchtelemente 26 sind zudem paarweise angeordnet, wobei ein erstes Paar 28 und ein zweites Paar 30 gebildet ist und die Anordnung der Bilderfassungseinheit 20 und des Leuchtelements 26 des ersten Paars 28 durch Drehung und Spiegelung in eine Anordnung der Bilderfassungseinheit 20 und des Leuchtelements 26 des zweiten Paars 30 überführbar ist.The image capture units 20 are arranged offset in a transverse direction 34 of the shaft 12 and the distal end piece 18'" and the shaft 12 are integrally formed. The distal end piece 18'" comprises two light elements 26, wherein the two light elements 26 are each directed substantially parallel to one of the image capture units 20 in the same direction. The image capture units 20 and the light elements 26 are also arranged in pairs, wherein a first pair 28 and a second pair 30 are formed and the arrangement of the image capture unit 20 and the light element 26 of the first pair 28 can be converted into a Arrangement of the image capture unit 20 and the lighting element 26 of the second pair 30 can be transferred.
Das distale Endstück 18‘“ steht in der Querrichtung 24 des Schafts 12 radial derart vor, dass eine Eingangsoptik der weitesten zu dem proximalen Ende 14 gelegenen Bilderfassungseinheit 20 bezüglich der Längsachse 32 des Schafts 12 radial weiter außen angeordnet ist als die Außenwandung 34 des Schafts 12. Eine derartige Ausgestaltung des Schafts 12 ermöglicht einen Abbildungsbereich entlang des Schafts 12 zu der proximalen Seite des Schafts 12.The distal end piece 18'" projects radially in the transverse direction 24 of the shaft 12 such that an input optic of the image acquisition unit 20 located furthest from the proximal end 14 is arranged radially further outward with respect to the longitudinal axis 32 of the shaft 12 than the outer wall 34 of the shaft 12. Such a design of the shaft 12 enables an imaging area along the shaft 12 to the proximal side of the shaft 12.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, wie in einem endoskopischen Bildgebungsverfahren mittels der Endoskopvorrichtung 10 zumindest ein Bild aufgenommen wird.From the above description it follows how at least one image is recorded in an endoscopic imaging method using the endoscope device 10.
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
10 Endoskopvorrichtung10 endoscope device
12 Schaft12 shaft
14 proximales Ende14 proximal end
16 distales Ende16 distal end
18 distales Endstück18 distal end piece
20 Bilderfassungseinheit20 image acquisition unit
21 Deckgläser21 cover glasses
22 Längsrichtung22 longitudinal direction
24 Querrichtung24 transverse direction
26 Leuchtelement26 light elements
27 optisches Element27 optical element
27a Lichtstrahl27a light beam
28 erstes Paar28 first pair
30 zweites Paar30 second pair
32 Längsachse32 longitudinal axis
34 Außenwandung34 outer wall
36 erste geneigte Fläche36 first inclined surface
38 zweite geneigte Fläche38 second inclined surface
40 Wärmeableitung a, ß, Y Einzelsichtbereich40 Heat dissipation a, ß, Y Single viewing area
0 Gesamtsichtbereich0 total field of view
A AbbildungsbereichA imaging area
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5547455A (en)* | 1994-03-30 | 1996-08-20 | Medical Media Systems | Electronically steerable endoscope |
| US20150216403A1 (en)* | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Verathon Inc. | Cystoscopy system including a catheter endoscope and method of use |
| US10973391B1 (en)* | 2017-05-22 | 2021-04-13 | James X. Liu | Mixed reality viewing of a surgical procedure |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202010016900U1 (en)* | 2010-12-22 | 2011-05-19 | Peer Medical Ltd. | Multi-camera endoscope |
| DE102018120696A1 (en)* | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Karl Storz Se & Co. Kg | Endoscope with a movable component |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5547455A (en)* | 1994-03-30 | 1996-08-20 | Medical Media Systems | Electronically steerable endoscope |
| US20150216403A1 (en)* | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Verathon Inc. | Cystoscopy system including a catheter endoscope and method of use |
| US10973391B1 (en)* | 2017-05-22 | 2021-04-13 | James X. Liu | Mixed reality viewing of a surgical procedure |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102023121124A1 (en) | 2025-02-13 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68918751T2 (en) | Image acquisition and processing device. | |
| EP3791774B1 (en) | Observation device, in particular medical observation apparatus, with a control unit and use of an input module | |
| DE112012001170B4 (en) | Endoscope camera and endoscope device | |
| DE102004061875A1 (en) | Device for diagnostic support | |
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| DE102009038021A1 (en) | Image processing system with an additional to be processed together with the image information scale information | |
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