CN116709968A - 具有可旋转***管的可旋转内窥镜*** - Google Patents

Abstract

提供了一种内窥镜(1)。内窥镜(1)包括固定的耦合部件(2)和可旋转的杆部件(3)，杆部件(3)包括具有在轴向方向(d1)延伸的杆轴线(C)的杆(4)，其中，杆(4)具有梢端(5)和安装端(6)，其中，杆(4)被配置为将来自安装端(6)的光传输到梢端(5)并将来自梢端(5)的图像信息从传输至安装端(6)。耦合部件(2)和杆部件(3)彼此连接，使得杆部件(3)能够相对于耦合部件(2)围绕杆轴线(C)无限制地旋转360°以上。另外，杆部件(3)具有被配置为接收能量的接收器(7)。

Description

具有可旋转***管的可旋转内窥镜***

技术领域

本发明涉及内窥镜。

背景技术

内窥镜是用于可视化目标内部的仪器。在医学应用中，内窥镜用于视察和检查包括内脏、解剖体腔和关节在内的人体内部。典型的内窥镜包括细长的柔性或刚性***管(所谓的杆)，在该***管内设置有透镜***。在内窥镜的梢端设置有光学***。通过杆来传输被光学***在视场中检视的目标的图像，以供用户检视或供相机接收。一些内窥镜还具有光缆，以用于利用外部光源提供的光来照亮视场。

一些内窥镜被设计为相对于杆的轴线以一定角度(例如30度)而不是直线地进行观看。视场可相对于杆轴线倾斜的角度被定义在杆的轴线与所谓的检视方向(directionof view)之间。检视方向可以是视场指向方向所在的主方向。通过围绕杆的轴线旋转检视方向，可以显著增加观察区域。检视方向可由用户改变，例如相对于杆轴线从0度改变到120度。通过组合检视方向的倾斜和检视方向的旋转，可以在不显著移动内窥镜的杆的情况下检视较大的区域。由此，处理变得更加安全，因为杆的更多运动可能会对身体的关键结构以及内窥镜本身造成更多意外伤害。此外，内窥镜更有可能妨碍可能同时使用的仪器。

现有的刚性内窥镜技术通常由直列式***组成，其中，杆的梢端与内窥镜的相对端处的目镜沿着同一轴线。为了改变检视方向，杆可以相对于用于保持内窥镜的固定主体旋转。然而，由于固定连接的光缆的缘故，这种旋转受限于光传递***。即，在内窥镜的使用过程中，可能会出现用户需要进一步在特定方向上旋转杆但由于内接光纤而受到限位挡块的阻碍。另外，如果光纤在外部连接到可旋转的杆，则存在的问题在于，在杆旋转360°时，光纤会缠绕在杆上。因此，这种内窥镜的操作可能很麻烦。

WO2006052769A1公开了一种具有可旋转***管的可旋转内窥镜***。可旋转***管允许用户在不旋转整个内窥镜的情况下移动视场，从而使***能够克服以前内窥镜***中发现的人体工程学缺陷。

然而，杆的旋转仍然受到限制。因此，本发明的目的在于提供一种内窥镜，该内窥镜具有改进的可操作性以辅助用户操作内窥镜。

发明内容

本发明通过具有权利要求1的特征的内窥镜解决了这个问题。特别地，通过组合可完全旋转的内窥镜和可倾斜的检视方向，可以利用内窥镜的杆的最小移动无缝地跟随目标(例如，内窥镜工具)。因此，可以避免使用自动化***时的潜在伤害。

内窥镜可以具有固定的耦合部件。此外，内窥镜可以具有可旋转的杆部件，杆部件包括具有在轴向方向上延伸的杆轴线的杆，其中，杆具有梢端和安装端，其中，杆被配置为将来自安装端的光传输到梢端并将来自梢端的图像传输到安装端。耦合部件和杆部件可以彼此连接，使得杆部件能够相对于耦合部件围绕杆轴线无限制地旋转360°以上。此外，杆部件可具有被配置为接收能量的接收器。

杆部件能够在无限制阻挡的情况下旋转至少360°，优选无限制地旋转，即不停地旋转任意次数。即，可以提供可完全旋转的内窥镜。因此，内窥镜可具有增加的可操作性，因为用户可以以与杆部件相对于耦合部件的当前位置无关的方式容易调整用于限定视场的检视方向。因此，内窥镜也可以容易实施在诸如机器人***之类的自动化***中。此外，内窥镜可具有极少的旋转部件，这可便于内窥镜的操作。此外，杆部件(即，可旋转的部件)可以具有紧凑的尺寸，因为没有外部线缆径向地连接到杆部件。因此，可以进一步改善内窥镜的操作。优选地，如果杆部件可以无限制地(即，在没有止挡的情况下)旋转，则用户可以更容易以不间断的方式跟踪要可视化的目标。此外，无需移动内窥镜即可获得全方位视野。因此，可以减少手术期间内窥镜占用的空间。即，内窥镜***的紧凑尺寸非常重要，因为手术中的操作空间是有限的。此外，一些仪器可能会使手术区域变得杂乱无章，并且额外的移动电缆会降低手术的自由度，从而降低手术结果。特别地，内窥镜可以被设计成以与杆的轴线成一定角度的方式(例如，角度可以是相对于杆的30°)进行观看。视场可相对于杆的轴线倾斜的角度被定义在杆的轴线与检视方向之间。通过能够围绕杆的轴线完全旋转检视方向，可以显著增加观察区域。此外，检视方向可以相对于杆轴线倾斜，例如在0到120度之间的范围内倾斜。

通常，内窥镜可以提供难以接近的待检查目标的图像。因此，内窥镜可以具有目镜(例如，接目镜)，用户可以在目镜中看到目标(即，目标的图像)。替代地或附加地，内窥镜可以具有光学传感器(例如，图像传感器)。然后，可以在显示装置上显示目标的图像。光学传感器可以设置在杆的梢端处(例如，CCD传感器)或者设置在与耦合部件连接的外壳中。在传感器设置在杆的梢端处的情况下，图像信息可以是通过杆传输的电信号。另一方面，在传感器设置在外壳中的情况下，图像信息可以是通过杆传输的光信息。光学传感器可设置在内窥镜的可旋转部分(例如，杆部件)内。电力供应和/或信号输出可以从固定的部分(例如，耦合部件)传输且/或传输到固定的部分。例如，电力供应可以通过接收器(例如，以无线的方式或通过电刷触点)来实现。从光学传感器的信号传输可以以无线的方式或经由电刷触点来实现。

在整个以下说明中，可以参考以下方向：

轴向方向可以对应于杆的延伸方向(例如，杆轴线可以在轴向方向上延伸)，并且

径向方向可以是垂直于轴向方向的方向。

耦合部件可以被配置为允许杆部件围绕杆轴线无限制地旋转(例如，以在一个方向上围绕杆轴线旋转两圈)。在这种情况下，固定可以意味着固定的耦合部件可以相对于杆部件是静止的。换句话说，耦合部件可由用户或另一支撑装置固定地保持，而杆部件可以围绕杆轴线无限制地旋转。耦合部件(也称为耦合附接件)可以是用于连接杆部件和固定主体(例如，外壳)的耦合机构。固定主体可以包括目镜和/或用于外部相机或检视***连接到内窥镜的连接件。此外，固定主体可以包括光传感器。因此，固定主体可以具有被配置为传输图像信息的图像信息通道。此外，固定主体可以在其外表面上具有抓握部分，从而用户可以在人体工程学方面操作内窥镜。

耦合部件可以具有用于调整内窥镜的对焦(即，目标的图像的对焦)的调整装置。优选地，调整装置是调焦环。因此，通过使调焦环相对于耦合部件旋转，用户可以调整图像的焦点。因此，内窥镜可以提供通过调焦环将图像(可以是基于图像信息的图像)调整至最佳清晰度(甚至对于眼镜佩戴者来说最佳清晰度)的可能性。此外，目镜布置或能够布置在耦合部件处。此外，耦合装置可以连接到耦合部件。耦合装置可以是相对于杆部件固定(即，静止)的主体。图像传感器可以设置在耦合装置内或者可以附接到耦合装置以接收由杆传输的图像信息。耦合部件和耦合装置可以形成为一体元件。

在一实施例中，耦合部件具有用于自动和/或手动调整内窥镜的对焦的调整装置。手动调整对焦可以意味着由用户例如通过上述调焦环来调整对焦。自动调整对焦可以意味着调整装置由用户或算法触发以自动调整对焦。用户可以指定视场内要聚焦的点，并且调整装置可以相应地调整对焦以使该点在焦点上。替代地，可以控制调整装置，使得视场的中心在焦点上。此外，可以控制调整装置，使得视场内的工具总是在焦点上。在任何情况下，调整装置可以由被配置为处理数据的控制单元控制。期望的焦点可以是去往控制单元的输入数据，而去往调整装置的命令可以是输出数据。因此，该算法可以在控制单元上执行并将输入数据处理成输出数据。调整装置可以由致动器(例如马达)操作。即，命令可以操作可用于控制调整装置的致动器。替代地，调整装置可以包括可电调谐的调焦液态透镜。这种可调谐的调焦液态透镜可以通过对流体施加不同的电压来调整焦点。在这种情况下，调整装置可以基于视场内应该聚焦的期望点通过向透镜施加特定电压来调整焦点。在任何情况下，自动调焦可以实现可精确调整的对焦，使得即使移动目标也始终保持在焦点上。

杆部件可包括杆和安装底座，其中，杆可以安装在安装底座上以与安装底座一起围绕杆轴线旋转。安装底座可以形成为圆柱形，其具有与杆轴线对准的安装底座轴向轴线。例如，接收器可以被容纳在安装底座内。杆和安装底座可以形成为一体元件。此外，杆部件可以关于杆轴线轴向对称。因此，重量分布被最佳地平衡，以增加内窥镜的可操作性。

杆可以形成为空心棒状元件。例如，杆可以是细长的圆柱体。此外，杆可以是柔性的或刚性的或二者兼有。柔性杆可以允许在腹腔镜检查、胃镜检查、结肠镜检查、支气管镜检查和关节镜检查中有利地使用内窥镜。此外，具有柔性杆的内窥镜也可以用作心脏导管。即，杆可以沿着扭曲的通道行进以便连续地检查通道和/或通道所通往的目标。可以通过杆经由一根光纤或多根光纤传输图像信息。

刚性杆可以允许将内窥镜用作专门管道镜，并且在医疗领域中用作例如关节镜和膀胱镜。杆可以包括棒状透镜***。在刚性杆内，图像信息可以通过例如由石英玻璃制成的棒状透镜引导穿过棒状透镜***，并且在棒状透镜之间的空气透镜处被折射。这种恰好的光强度设计(即，仅吸收非常少的光的设计)允许使用更小的透镜直径，从而使用更小的杆直径。

在任何情况下，杆可以包括图像信息引导部，图像信息引导部为图像引导部或电导体的形式。图像引导部可以将光信息形式的图像信息传输到设置在内窥镜内的传感器或传输到外部传感器。电导体可以将由设置在杆的梢端处的图像传感器生成的数字图像信息作为数据进行传输。

此外，杆可以包括用于将光从安装端引导至梢端的光引导部。可以在安装底座处将光引入光引导部。例如，可以从设置在安装底座中的光源(例如，LED)或从另一个光源接收光。在光源设置在安装底座内的情况下，可以利用由接收器接收的能量来激励光源。在这种情况下，接收器可以无线地接收来自外部能源的能量(更多细节将在下文给出)。替代地，接收器可以无线地接收来自外部光源的光。在这种情况下，可以不利用约束性连接将光传输到接收器(更多细节将在下文给出)。因此，杆部件的无约束/无限制的旋转是可能的。

可以通过杆的梢端发射光以照亮视场。因此，即使在黑暗环境中也可以进行检查和/或视察。

即，杆可以被配置为在沿杆轴线的一个方向上传输用于照明的光并且在沿杆轴线的相反方向上传输图像信息。因此，视场的照明和视场图像信息的获取可以通过单个杆来实现。换句话说，杆可以被配置为以双向方式传输光。因此，内窥镜可以是紧凑的。

梢端也可被称为杆的远端。梢端可以具有开口，光可通过该开口进入和离开杆的内部。开口可以定义出可相对于杆轴线以大于或小于90°倾斜的表面。即，该表面可以不垂直于杆轴线。因此，梢端可以至少部分地朝向径向方向方开口到杆的一侧。

在开口处可以设置有光学***(例如，面镜***和/或棱镜)以用于接收待成像目标的图像信息。图像信息可以是被目标反射的光线。因此，杆的梢端可以被配置为从相对于杆轴线倾斜的特定方向(即，从视场)接收图像信息。此外，光学***可以被配置为将目标的图像信息重定向到图像信息引导部中，即，将图像信息重定向成沿着杆轴线的取向。随后，可以通过杆(即，经由图像信息引导部)将图像信息沿着杆轴线传输到安装端。因此，通过使杆围绕杆轴线旋转，可以使检视方向(以及因此使视场)旋转以便提供围绕梢端的全方位检视。另外，光学***可以被配置为调整检视方向与杆轴线之间的角度以改变检视方向。因此，可以在不移动杆的情况下单独调整检视方向，从而对存在于梢端附近的目标进行整体成像。由此，可以扩大在没有横向和/或纵向移动内窥镜的情况下可由内窥镜成像的区域。

此外，杆的梢端可具有至少一个照明开口以用发射从安装端传输至梢端的光。优选地，照明开口被设置为邻近光学***以照亮视场。即，照明开口可以优选地与光学***指向相同的区域。优选地，照明开口是光学***的一部分。例如，梢端可以具有四个照明开口以便提供足够的视场照明。

杆的安装端也可被称为杆的近端。安装端可以是杆的一部分，杆通过该部分安装到安装底座。杆和安装底座可以是一体元件。由此，可以方便内窥镜的维护(例如，可能不需要重新拧紧杆和安装底座)。替代地，可以从安装端拆除杆。因此，不同的杆可以与相同的安装底座一起使用。因此，通过设置不同的杆(例如，不同长度的杆或不同的光学特性)，可以使内窥镜适用于不同的应用。例如，杆可以通过螺纹连接到安装底座。

为了通过杆经由光引导部传输光，可以使用玻璃纤维。然而，也可以设置能够能使用凝胶作为传输介质来传导光的光引导部。凝胶光引导部或流体光引导部提供更强的光输出，这对于用于照亮大型视场以及用于数字内窥镜检查来说是特别有利的。流体光引导部可能比光纤更适合传输紫外线或红外线。凝胶光引导部或流体光引导部使用起来可能有些笨拙，因为它们不如光纤光引导部灵活。

可以经由图像信息引导部将图像信息(例如，来自待检查目标的反射光线)引导穿过杆，该图像信息引导部可以由多根(例如，数千根)单独的玻璃纤维组成，这些玻璃纤维具有例如7到10pm的直径。在这种情况下，图像的分辨率可能是3,000到42,000或75×45到240×180个像素，这取决于图像引导部的直径。即，可以在每根光纤中传输一个像素的亮度信息和颜色信息。优选地，图像信息引导部可以以杆为中心。即，图像信息引导部的中心轴线可以定位在杆轴线上。图像信息引导部可以被光引导部圆周地包围。

替代地，在杆的梢端处设置图像传感器的情况下，可以经由电导体传输图像信息。电导体可以由金属制成。电导体可以将数字图像信息传输到杆的安装端或安装底座。在安装底座内可以设置图像发送器，图像传送器可以被配置为将图像信息传输到处理***。优选地，图像传送器被配置为无线地传输数字图像信息。

杆部件和耦合部件可旋转地彼此连接。优选地，设置有径向轴承以允许杆部件相对于耦合部件旋转。即，可以防止杆部件相对于耦合部件在任何其它自由度中移动。因此，用户可以安全地操作内窥镜。轴承可以是抗摩擦轴承以允许杆部件顺畅且容易地旋转，例如滚珠轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承或圆锥滚子轴承。

在这种情况下，可无限制地(即，连续地)旋转360°以上可意味着杆部件可以相对于耦合部件围绕杆轴线无限地旋转。换句话说，杆部件可以在同一方向上连续旋转多圈。即，没有设置可阻碍杆部件相对于耦合部件的无限制或连续旋转的止挡部。此外，在杆部件和耦合部件之间可以不存在光纤连接或电线连接。因此，可以显著促进内窥镜的操作。此外，可以容易实现内窥镜的自动化操作。

接收器可以是在没有被束缚到(例如，机械连接到)能量源的情况下接收能量的装置。因此，没有电缆或其它能量传输元件物理地从耦合部件到达杆部件。因此，杆部件和耦合部件可相对于彼此自由旋转。

传输到接收器的能量可以是电磁能或波的形式，例如光或更低频率的电磁能。能量到接收器的传输可以通过电感耦合、谐振电感耦合、电容耦合、磁动力耦合、微波传输或光波传输来实现。在电感耦合的情况下，接收器可以形成为线圈。在谐振电感耦合的情况下，接收器可以形成为调谐线圈或集总元件谐振器。在电容耦合的情况下，接收器可以形成为金属板电极。在磁动力耦合的情况下，接收器可以形成为旋转磁体。在微波传输的情况下，接收器可以形成为包括抛物面天线、相控阵或整流天线旋转磁体在内的天线。在光波传输的情况下，接收器可以形成为光电池。在上述任何一种情况下，接收器可以接收能量，可以通过设置在杆部件内的电路将该能量转换成电能。可将电能提供给杆部件内的光源以产生光。然后可以将光传输到设置在杆内的光引导部(其它细节将在下文给出)。

此外，在光波传输的情况下，接收器可以形成为激光接收器或光传输面。因此，接收器可以被配置为直接接收光，然后该光可以被引导至杆内的光引导部。在这种情况下，接收器可以被配置成将光传输到设置在杆内的光引导部。

此外，可以设置传送器，该传送器可以被配置为将上述形式的一种能量传输到接收器。例如，这种传送器可以设置在耦合部件内。

即，可以在可旋转的杆部件和固定的耦合部件之间形成传输接口。经由该传输接口，可以至少将能量从耦合部件传输到杆部件。在一些实施例中，可以将能量从耦合部件传输到杆部件并且可以将图像信息从杆部件传输到耦合部件。即，传输接口可以双向传输能量和图像信息。在任何情况下，优选地在接口中没有机械连接，使得杆部件可以相对于耦合部件自由旋转。传输接口可由杆部件的接收器和设置在耦合部件内的传送器形成。此外，传输接口可以设置在杆轴线的延伸线上。因此，内窥镜可以是紧凑的。

在一实施例中，耦合部件具有图像信息通道，该图像信息通道被配置为在轴向方向上传输来自杆部件的图像信息。耦合部件的图像信息通道可以与杆对准，使得可以以与杆的旋转位置无关的方式将图像信息从杆传输到耦合部件。即，图像信息通道可以与杆的图像信息引导部对准。例如，图像信息通道可以定位在杆轴线的延伸线上并且关于所述轴线对称。因此，可以以与杆部件相对于耦合部件的位置无关的方式将图像信息适当地从杆部件传输到耦合部件。

此外，耦合部件可以包括透镜***，优选是棒状透镜***，以便进一步将图像信息传输到目镜和/或图像传感器。因此，可以在不过度吸收光(即，信息)的情况下传输图像信息。

在一实施例中，耦合部件具有传送器，该传送器被配置为在轴向方向或径向方向上将能量输入到接收器。如上所述，传送器可以被配置为对应于接收器。此外，接收器和传送器可以在轴向方向上彼此面对。即，传输接口可定义出(杆部件处的)可旋转表面和(耦合部件处的)静止表面，它们可形成为垂直于轴向方向。接收器和传送器可以具有环形形状。因此，图像信息通道可以穿过接收器和传送器的中心。换句话说，接收器和传送器可以圆周地包围图像信息通道。因此，可以以与杆部件和耦合部件的相对位置无关的方式将能量(例如，光、电磁场或波)充分地从传送器传输到接收器。同时，可以将图像信息充分地从杆部件传输到耦合部件。

在一实施例中，耦合部件具有至少一个用于接收来自光源的光的端口，并且其中，耦合部件被配置为将能量以光的形式在轴向方向上传输到杆部件的接收器。光学波导附接到或能够附接到该端口以便将光传输到耦合部件。即，波导(可以是光纤)可以连接到内窥镜的固定的、静止的部分(即，耦合部件)。因此，不存在当杆旋转时将波导缠绕在杆上的问题。在耦合部件内，可以进一步将光传输到接收器。更详细地，传送器(固定部分)可以经由传输接口将光发送到接收器(移动部分)。

光源可以是外部光源，即，其可被设置在单独的外壳内。特别地，氙灯可以用作光源。外部光源可具有约80瓦的功率。特别地，如果在杆的梢端处设置图像传感器，则可能需要强大的光源以充分照亮视场。然而，氙灯在工作过程中会产生大量的热量，其中大部分热量是由光源光谱中的红外线分量引起的。因此，可以防止IR分量到达杆的梢端以防止杆过度升温。因此，光源可以具有可调整的光强度，且/或由风扇冷却。此外，可以在光引导部前方(即，在光进入杆的光引导部之前)通过二向色凹面镜且/或通过热保护滤光片从光谱中去除或减少红外辐射。二向色凹面镜和/或热保护滤光片可以设置在耦合部件内以减少IR分量。因此，内窥镜可以传递待检查目标的改善后的可视化，同时可以防止内窥镜过度升温。

在一实施例中，所述至少一个端口连接到耦合部件，从而在垂直于轴向方向的径向方向上将光输入到耦合部件中，并且其中，耦合部件被配置为优选地通过部分反射面镜阵列或微面镜阵列重定向光以在轴向方向上将其传输到接收器。

即，耦合部件可以被配置为沿着杆轴线的延伸线对从外部光源提供的并在径向方向上输入到耦合部件中的光进行重定向。即，可以在内窥镜内对光仅重定向一次。因此，可以将光直接输入到光引导部中而无需重定向多次。光的重定向可以通过反射面镜(例如微面镜)或棱镜阵列来完成。微面镜可以由光学基板(例如，光纤)中的凹槽形成。

微面镜凹槽可以间隔开，以传输具有匀称光束传输的准直光束。因此，重定向后的光可以被对准，使得光线可以基本上彼此平行。优选地，光线可以由耦合部件重定向，使得它们平行于轴向方向。

光的重定向可以由分配器实现。分配器可以由透光基板形成。分配器可具有与所述至少一个端口连接的至少一个入口和与耦合部件的传送器连接的一个出口。分配器的出口的形状可对应于传送器的形状(例如，可具有围绕杆轴线的延伸线的环形形状)。此外，分配器可以具有部分反射面镜或棱镜阵列，以便在分配器的出口处均匀分配地和传输光。部分反射面镜或棱镜阵列可以设置成在透光基板的整个横截面上延伸。替代地，分配器可以具有微面镜阵列，以便在分配器的出口处均匀地分配和传输光。微面镜阵列可以仅部分地在透光基板的横截面上延伸。优选地，分配器可以将光线对准成基本上平行于轴向方向。

入射的光线和传输的光线的对准可以减少杂散反射，由此可以减少失真。因此，可以提高光传输效率。面镜(微面镜)或棱镜阵列的更多细节可以在Miaomiao Xu和FlongFlua在光学期刊Opt.Express 27,5523-5543(2019)中发表的文献“用于优化和评估具有用于增强现实显示的微结构面镜的几何光引导部的方法(Methods of optimizing andevaluating geometrical lightguides with microstructure mirrors for augmentedreality displays)”中找到，其内容通过引用并入本文。

在一实施例中，耦合部件具有传送器，其中，耦合部件的传送器和杆部件的接收器均形成为光传输面，其中，接收器和传送器在轴向方向上彼此面对并且被配置为传输光，其中，接收器和传送器优选具有圆形形状。

在另一实施例中，接收器和传送器圆周地布置在杆轴线的延伸线上，并且可以具有允许图像信息通道穿过接收器和传送器的通孔。换句话说，接收器和传送器可以形成为配合面，以允许杆部件和耦合部件之间的相对旋转。因此，接收器和传送器可以具有环形形状。

在有用实施例中，传送器和接收器由玻璃、透明塑料或玻璃纤维制成。

此外，传送器和接收器可以由丙烯酸玻璃制成。即，接收器和传送器可以由透光材料制成以减少折射和/或反射。因此，光的非接触传输是可能的。因此，可以在没有限制的情况下容易实现杆部件和耦合部件的相对旋转。

在一实施例中，传送器和接收器在轴向方向上彼此间隔开以在接收器和传送器之间形成间隙，其中，在间隙内设置透明流体。间隙可以在0.5pm和500pm之间，优选地在3pm和20pm之间。

间隙可以允许杆部件和耦合部件的相对运动(例如，旋转)，而没有由于过度发生摩擦而损坏接收器或传送器或两者的危险。同时，流体可以防止光线由于被从固态介质传输到气态介质而被过度折射。即，间隙内设置的流体可以基本上保持光线的方向(例如，平行于轴向方向)。优选地，流体具有与传送器和/或接收器相似的折射率。因此，内窥镜可以表现出改进的耐久性和高的光传输效率。流体可以是气体或高透射性透明流体介质。特别在后一种情况下，光可以被从耦合部件传输到杆部件，而不会在空气和固体介质之间的相变中发生过度折射。因此，可以进一步提高光传输效率。替代地，可在间隙内设置真空。因此，杆部件和耦合部件可包括密封元件以保持间隙内的真空。替代地，杆部件可以与耦合部件直接接触。特别地，接收器可以与传送器直接接触。在这种情况下，杆部件和耦合部件之间可以没有间隙。

在一实施例中，杆部件包括至少一个光源，优选是LED，光源通过由接收器接收的电能进行操作。光源可以包括多个灯，这些灯围绕杆轴线的延伸线圆周地布置。灯可布置在杆部件的安装底座内。因此，如果杆部件旋转，则灯也可以旋转。因此，不需要将光从非移动元件传输到移动元件。例如，灯可以通过光纤连接到杆的光引导部。此外，杆部件可以包括用于将由接收器接收的能量转换成电能的电路。特别地，杆部件可以包括整流电路。

设置在杆部件内的灯可以具有大约10瓦的功率。需要注意的是，内部灯的功率可能低于外部光源的功率。然而，由内部光源产生的光不必通过柔性线缆传输到内窥镜，因此不会像来自外部光源的光那样由于反射和/或折射而衰减。因此，内部灯可以具有较小的功率，同时仍提供足够的光以照亮视场。因此，整个***可以通过减少光传输期间的损失来提高效率。

在一实施例中，优选地利用电感耦合、谐振电感耦合或通过磁动力耦合，通过无线电源向杆部件输入能量。电源或能量源可以是向接收器传输能量的外部传送器。外部传送器可以是线圈，可以通过该线圈传导交流电流，使得线圈根据安培定律产生振荡磁场。接收器可以是线圈，通过该线圈传递磁场以根据法拉第感应定律感应出交变电动势(电压)，由此在接收器中产生交变电流。因此，内窥镜可以具有较轻的重量，因为传送器可以不设置在内窥镜内。因此，可以增加内窥镜的可操作性。外部电源可以设置在内窥镜手术部位附近，以保证内窥镜有足够的电力供应。因此，电源可以设置在待检查患者的病床上。

在一实施例中，耦合部件具有传送器，其中，耦合部件的传送器形成为传送线圈，并且杆部件的接收器形成为接收线圈，其中，接收器和传送器在轴向方向上彼此面对并被配置为传输能量。即，类似于本发明的其它实施方式的光传输面的布置，在本实施例中，接收线圈和发送线圈也可以被布置为在轴向方向上彼此面对。即，线圈可以围绕杆轴线的延伸线圆周地布置。因此，图像信息通道可以穿过线圈的中心。此外，接收线圈和传送线圈可以布置成彼此靠近以确保足够的能量传输。

在另一实施例中，经由可旋转的杆部件和固定的耦合部件之间的电刷触点向杆部件输入电能形式的能量。在该实施例中，杆部件可具有圆柱形接触部分。接触部分可以布置在安装底座处并且可以在轴向方向上延伸。接触部分可以布置在安装底座处的与杆相反的一侧。接触部分可以具有作为接收器的电触点。这些电触点可以设置在接触部分的面向径向方向的圆周表面上。触点可以圆周地布置在接触部分上。耦合部件可具有用于容纳接触部分的容纳部。容纳部可以具有与接触部分的触点相对应的触点。接触部分的触点可被弹簧偏置，使得可确保容纳部的触点与接触部分的触点之间的接触。此外，容纳部可以具有轴承，以用于经由接触部分可旋转地支撑杆部件。

在一实施例中，杆部件具有不同的光源，每个光源具有不同的波长。因此，可以通过组合不同的波长来改善视场的照明。例如，具有UV或IR波长的光可用于使物质之间的差异变得可见。因此，内窥镜可以提高手术期间的准确性。

在一实施例中，内窥镜包括被配置为通过擦拭和/或振动来清洁杆的梢端的清洁装置。梢端可以包括透镜，图像信息可以穿过该透镜。透镜可以在杆的梢端处覆盖杆的开口。换句话说，梢端(例如，透镜)在检查过程中可以位于人体内。因此，梢端可能被水、血液或其它异物污染。清洁装置可以被配置为去除这种污染物，以允许图像信息顺利地进入杆。因此，内窥镜可以提供最佳的图像质量，而无需将内窥镜从人体中取出来进行清洁。清洁装置可以被配置为通过擦拭来清洁梢端。即，清洁装置可以包括被配置为从杆的梢端(例如，从设置在梢端处的透镜)擦去水、血液或其它异物颗粒的擦拭器。在这种情况下，可以以简单的方式配置擦拭器。替代地，擦拭器可执行旋转运动或前后(即，双向)运动。在这种情况下，即使是小的梢端也可以被清除掉不需要的物质。擦拭器可以是柔性元件。因此，可以避免划伤设置在杆的梢端处的透镜或其它元件。此外，可以在杆的梢端设置棱镜。特别地，棱镜可以被配置为定义检视方向。因此，可以移动棱镜以调整检视方向。柔性元件可以相对于棱镜或用于移动棱镜的机构是固定的。当移动棱镜时，柔性元件可以在杆的端部处进行擦拭或刮刷运动。柔性元件可以相对于棱镜是固定或可移动的。移动棱镜的动作可以通过移动整个内窥镜或仅通过移动棱镜来实现。用于清洁的柔性元件可以安装在内窥镜上，也可以安装在用于将内窥镜引导到手术区域的管道或套管针上(其它细节将在下文给出)。因此，如果调整内窥镜的检视方向，则可自动启动柔性元件以清洁杆的梢端。以此方式，可以不受异物干扰地将图像信息引入到杆中。

此外，清洁装置可以通过振动来清洁杆的梢端。即，清洁装置可以被配置为引起梢端的振动，使得将异物从杆的梢端抖落。在这种情况下，清洁装置可以包括被配置为产生振动的压电元件。

可以将振动传输到杆的梢端。特别地，可以通过使棱镜振动来产生振动。换句话说，清洁装置可以被配置为使棱镜振动。然后，棱镜可以将振动传输到杆的梢端，以便去除异物。棱镜振动会导致更大量的材料振动，从而导致梢端的更剧烈的振动。因此，无需在杆的外侧设置可移动部件。因此，内窥镜可以是紧凑的。清洁装置可以每分钟振动15,000至35,000次，优选每分钟振动25,000至32,000次。前一范围允许激发出甚至可以从梢端去除粘性物质的振动。在后一范围内，可能会发出频率约为250至270Hz的声波。据发现，在此范围内，内窥镜的操作不会(由于杆的梢端振动而)受到不利影响，并且可以移除不需要的物质。

此外，清洁装置可以具有擦拭器和振动器的组合，以便通过擦拭和振动从梢端去除不需要的物质。因此，可以从梢端有效地去除任何不需要的物质。

在一实施例中，内窥镜包括清洁流体供应装置，该清洁流体供应装置被配置为将清洁流体和/或气体传输到杆的梢端并且朝向杆的梢端喷射清洁流体和/或气体。

清洁流体供应装置可以是被配置为将诸如水之类的流体传输到杆的梢端的软管或管道。清洁流体供应装置可以布置在杆内或杆外。此外，清洁流体供应装置可以具有喷射末梢，该喷射末梢可以被配置为朝向梢端喷射流体。喷射末梢可以形成为喷嘴。因此，可以精准地朝向梢端喷射流体以从梢端(例如，从设置在梢端处的透镜)去除不需要的物质。除了清洁装置之外，可以额外地设置清洁流体供应装置。在这种情况下，可以从梢端令人满意地去除不需要的物质。此外，清洁流体供应装置可以被配置为清洁设置在杆中或杆内的棱镜。

清洁流体供应装置可以以不与杆一起旋转的方式设置在杆处。换句话说，清洁流体供应装置可以固定到耦合部件。因此，杆可以相对于流体供应装置自由旋转。因此，连接到流体供应装置的软管、端口或其它装置都不能阻碍杆的旋转。棱镜可以以获得最佳对准的方式进行移动，以喷洒清洁流体。换句话说，棱镜可以是可移动的，以便朝向清洁流体供应装置(例如，朝向喷射末梢)定向。此外，清洁流体供应装置也可以被配置为向内窥镜的梢端传输气体。该气体随后可用于去除或擦掉多余的清洁流体。可朝向内窥镜的梢端喷射气体。清洁流体供应装置可被设计成将流体喷洒在清洁装置(例如，柔性擦拭器)上以从清洁装置去除积聚的污垢或流体。以此方式，可确保清洁装置的寿命和有效性。清洁流体可以是液体、气体或其组合。

在一实施例中，内窥镜包括飞行时间传感器。

通过使用飞行时间传感器(ToF传感器)，可以估计图像中的不同目标的深度。ToF传感器可与分束器一起使用，以便以更高分辨率对目标进行成像。可以操作内窥镜，使得从多个位置察看观察区域以创建观察区域的深度图。例如，内窥镜可以连续或间歇地移入或移出例如几厘米。当内窥镜移动时，调整装置可以应用反向缩放，使得操作者不受该移动的干扰。以此方式，除了2D图像信息之外，还可以获得深度(即，z坐标)。

在一实施例中，耦合部件包括用于使杆部件相对于耦合部件旋转的致动器。即，可以设置齿轮，以通过致动器使杆部件旋转。传动系可在杆轴线的延伸线上延伸。即，图像信息通道可以圆周地包围传动系。替代地，传动系可以从图像信息通道在径向方向上向外定位并且可以包括螺纹杆，该螺纹杆可以与杆部件处的相应齿轮啮合。因此，可由机器人或远程控制自动操作内窥镜。此外，可以高精度地操作内窥镜。致动器可以是被配置为执行自动或半自动外科手术的机器人***的一部分。换句话说，内窥镜可以有利地由机器人操作。特别地，杆相对于耦合元件的不受限制的可旋转性促进了内窥镜与自动机器人***结合使用。

在有用实施例中，耦合部件包括用于检测杆部件相对于耦合部件的位置的传感器。

该传感器可以确定杆部件和耦合部件的相对位置。优选地，可以使用非接触式传感器***来确定相对位置。例如，可以通过设置在杆部件处的磁轮和设置在耦合部件处的霍尔传感器来确定位置。可以将位置数据传输到自动化操作***以便准确地控制内窥镜。因此，内窥镜可以准确地到达和可视化受关注区域。此外，杆部件相对于耦合部件的相对位置的信息可以在内窥镜的自动化操作和内窥镜的远程操作中是有用的。

根据本发明的另一方面，提供了一种成像***，其包括：被配置为传输光的光学通道，被配置为通过沿第一光路对目标进行成像来生成第一图像数据的第一传感器，以及被配置为通过沿第二光路对目标进行成像来生成第二图像数据的第二传感器，其中，第一传感器和第二传感器是焦点偏移的，并且其中，第一光路和第二光路至少部分地被引导穿过光学通道。成像***可以设置在上述一种内窥镜内(例如，设置在耦合部件内)。光学通道可以在杆内沿着杆的轴线延伸。成像***可以是内窥镜的负责收集图像信息并优选地评估和/或处理图像信息的部分。

成像***可以是光学成像***，并且可以通过使用第一传感器和第二传感器来创建目标的图像数据。即，第一图像数据和第二图像数据可以从相同的视角对目标的相同部分进行成像。这是通过设置可以快速连续地或同时生成第一和第二图像数据的双重传感器成像***来实现的。成像数据优选地包括图像序列，例如视频流。此外，由于第一光路和第二光路被引导穿过同一光学通道，所以第一传感器和第二传感器对目标进行成像的方向(即视角)是相同的。因此，第一图像数据和第二图像数据自动地相互配准以彼此完美地重叠，而不需要执行任何额外的对准或配准过程。由于第一传感器和第二传感器是焦点偏移的，所以与第二图像数据相比，第一图像数据具有不同的焦点(即，在该点出，图像数据清晰地描绘目标)。即，第一传感器可以聚焦到与光学通道的远端相距第一距离d1的点，并且第二传感器可以聚焦到与光学通道的远端相距第二距离d2的另一点。第一距离d1和第二距离d2的差异可以是两个传感器的焦点偏移。焦点偏移可以由成像***的硬件确定。更详细地，焦点偏移可以由成像***内的传感器的布置和/或成像***内的光学***来实现。因此，可以通过传感器的特定布置或通过光学***来缩短或延长焦距和/或光路(将在下文更详细地解释)。

成像***可设置在腹腔镜内，腹腔镜可用于为与人或动物体内器官相关的诊断和治疗提供必要的信息。此外，腹腔镜可用于大型机械的维修，例如检查是否必须更换难以接近的齿轮，而无需拆卸整个机械。成像***的传感器可以被容纳在腹腔镜的摄像头内，使得可以提供具有双重传感器的摄像头，其中，每个传感器具有其自己的焦点。换句话说，传感器可以被单独容纳在摄像头中，使得在杆中没有传感器。因此，例如，杆可以做得很细，使得它可以在狭窄的空腔中毫无问题地操作。因此，传感器可以在操作的过程中位于被视察的空腔的外部。除此之外，这将导致可以有利地改变内窥镜的重量分布，使得与摄像头相比，杆具有相对低的重量。由于内窥镜由用户或机器人保持在摄像头处或摄像头附近，所以可以进一步简化内窥镜的操作。即，每个传感器可以具有自己的对焦，使得传感器相对于彼此发生焦点偏移。例如，每个传感器可能有自己的焦距。即，传感器的焦距可以不同。此外，腹腔镜可具有从摄像头突出的杆，该杆可被带到待成像目标附近。即，例如，杆可以至少部分地***人体或狭窄的空腔中，并且其中，杆可以包括光学通道。杆可以在其近端处连接到摄像头。可以从杆上取下摄像头。换句话说，传感器可以与杆分离。因此，可以容易地对传感器进行更换、改变、修理、维护等，而无需拆卸杆本身。这意味着杆可以继续使用，同时可以仅更换摄像头。杆的远端可以面向待成像目标。杆以及光学通道可以被配置为至少部分地柔性的。此外，杆可以能够可控地移动(例如，能够可控制地弯曲以便重定向杆的远端)。因此，腹腔镜可以适应任何使用环境，并且可以到达位于其它目标后面的区域。在杆内，可以设置光学通道(例如，波导的形式)，该光学通道被配置成以与杆的弯曲无关方式将第一光路和第二光路从杆的近端引导到杆的远端。此外，在杆的远端和/或近端处，可以分别设置光学装置(例如，透镜或透镜阵列)，以便适当地将第一光路和第二光路引导到波导和从波导中引导出来。

第一传感器和第二传感器的偏移焦点(例如，每个传感器的不同焦距)可以通过在每个传感器的至少一个光路中设置至少一个额外透镜来实现。然而，可以在至少一个光路中仅设置一个额外透镜。此外，可以设置另外的透镜或光学***以将来自目标的光适当地引导至传感器。通过使用根据本发明的一个实施例的成像***，提供彼此完美重叠并且可以直接进一步处理而不需要任何额外配准过程的第一和第二图像数据。例如，每个具有不同对焦(例如，焦点)的完全重叠的图像可用于确定目标的形成深度(其它细节将在下文中给出)。

光学通道可以是细长体。此外，光学通道可以是中空的或者由透明材料制成。光学通道可具有面向第一传感器和第二传感器的近端以及面向待成像目标的远端。远端可以从成像***突出并且可以是第一光路和第二光路的出口端口。因此，第一光路和第二光路在远端处彼此对准，使得第一传感器和第二传感器的视角相同。光学通道可以被配置成使得在远端处离开光学通道的光路以发散的方式延伸，优选地具有30°至90°的延伸角，优选地50°至70°的延伸角(即，这些光路一旦离开光学通道，它们可能会变成锥形形状，以便捕捉更大的场景)。例如，光学通道可以由光纤制成。此外，光学通道可以至少部分地是柔性的，使得即使光学通道形成曲线也可以引导光。优选地，光学通道是柔性的，以便符合腹腔镜的用于设置光学通道的杆。因此，可以通过围绕障碍物布置杆而容易对位于障碍物后面的目标成像。成像***可以仅具有一个光学通道。因此，成像***可以是紧凑的，使得仅需要更少的空间来操作成像***。另一方面，由于固有的***要求，立体成像***可能具有两个以上的光学通道，因此可能需要更多的操作空间。

第一和第二传感器可以是也被称为图像传感器或传感器芯片的光传感器，优选为也被称为互补对称金属氧化物半导体(COS-MOS)传感器的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。此外，第一和第二传感器可以是电荷耦合器件(CCD)传感器。第一传感器和第二传感器可以是相同种类的传感器。替代地，与第二传感器相比，第一传感器可以是不同的传感器。通过设置不同种类的传感器，可以获得不同的图像质量和/或不同的图像信息。例如，低分辨率图像数据可用于提供目标的粗略信息，而高分辨率图像可用于进一步处理和提供详细信息。优选地，至少一个传感器的最小分辨率为1080×1920像素。优选地，每个传感器具有相同的分辨率(在下文被称为第一传感器和第二传感器)，然而，成像***可以具有两个以上的传感器，每个传感器具有自己的光路。即，在设置三个传感器的情况下，也设置了三个光路，等等。例如，成像***可以具有三个、四个、五个或更多的传感器。在这种情况下，每个传感器的每个光路至少部分地被引导穿过同一光学通道。如果待成像目标具有大的空间扩展度或者如果要获得待成像目标的非常详细的信息，则更多传感器的使用是特别有用的。此外，每个传感器可以具有其自己的快门，该快门被配置为控制被施加到传感器上的光量。因此，通过调整快门速度，传感器可以适应不同的光照条件。替代地，传感器可以获取图像数据的连续视频流。

在使用CMOS传感器的情况下，图像数据可以是由传感器输出的电压信号。优选地，传感器的每个像素可以具有特定的电压信号。即，CMOS传感器可以输出数字信号。在使用CCD传感器的情况下，图像数据可以是电荷信号。电压信号不易因电磁场而劣化，因此优选使用CMOS传感器作为成像***的传感器。

图像数据可以是传感器的输出。此外，图像数据可以包括一个或多个颜色通道的亮度信息。颜色通道可以代表特定的光谱。例如，图像数据可以包括用于绿色通道、RGB颜色通道和/或NIR(近红外)颜色通道的信息。RGB颜色通道被认为包括绿色通道、红色通道和蓝色通道。此外，每个传感器可以提供包括不同颜色通道的信息的图像数据。即，第一传感器可以提供包括绿色通道的信息的第一图像数据，而第二传感器可以提供包括NIR通道的信息的第二图像数据。此外，每个传感器的不同颜色通道的进一步组合也是可能的，例如NIR-NIR、RGB-RGB、绿-绿、NIR-RGB、绿-NIR、绿-RGB。其中，每个颜色通道可以由不同的波长带定义。为了进一步处理图像数据，成像***可以连接到或能够连接到处理单元(例如，计算机)或者可以具有控制单元。控制单元可以被配置为进一步处理图像数据。例如，控制单元可以确定包含在图像数据中的信息，例如，用于显示亮度分布的直方图。此外，控制单元可以是被配置为控制调焦装置的同一控制单元(参见上文)。此外，图像数据可以包括用于描绘目标的图像或照片。为了应对恶劣的光照条件，成像***可以具有被配置为照亮待成像目标的光源(例如，灯)。更详细地，光源可以与额外的波导耦合，该额外的波导被配置为将光源的光在光学通道内或以平行于光学通道的方式引导到待成像目标。

光路是允许光线从目标到达传感器的路径。即，光可以被待成像目标反射，被引入光学通道，被引导穿过光学通道，被光学通道输出并被第一和第二传感器捕获。光学路径可以由被相应传感器接收的光线定义。换句话说，可以测量从传感器到待成像目标的光路的长度。此外，在每条光路内可以设置透镜或透镜阵列，这些透镜或透镜阵列被配置为适当地将来自目标的光线引导至每个传感器。此外，成像***可以包括至少一个棱镜，该棱镜被配置为分离第一光路和/或第二光路。优选地，棱镜被配置为分束棱镜。棱镜可以被配置为过滤特定波长的光，即，仅传输特定波长的光。因此，被传输到传感器的波长可以是预定的。例如，只有对应于绿色通道的波长可以被棱镜透射。此外，棱镜还可以增加其中一个光路相对于另一个光路的长度。因此，通过具有多个任务的棱镜，可以用最少的组件来实现成像***。此外，成像***可包括在光路或光学通道中的至少一个光圈，该光圈被配置为控制成像***的孔径。即，光圈开得越大，则图像的景深越浅，反之亦然。一般来说，光圈开得越大，则图像数据的质量越好，并且包含的信息也越多。因此，优选调整光圈以使其具有最大开口。因此，景深可能相对较窄。此外，成像***可以针对每个光路具有一个光圈。

通过为每个传感器设置不同的焦距来实现第一传感器和第二传感器的偏移焦点。第一传感器和第二传感器的焦距可以是沿相应光路从设置在成像***内的光学透镜的主轴线到焦点的距离。光学透镜可以被配置为将图像投射到传感器上。每个传感器都可以分配给一个单独的透镜。即，在存在两个传感器的情况下，成像***可以具有两个光学透镜。此外，焦距可以是成像***会聚或发散光的强度的量度。正焦距表示***会聚光，而负焦距表示***发散光。焦距较短的***会使光线弯曲得更厉害，从而使光线在更短的距离内聚焦或更快地发散。例如，第一传感器和第二传感器的焦距比可以在0.1到1的范围内，优选地在0.3到0.7的范围内。在此范围内，可以存档目标的最佳成像。换句话说，通过具有上述比率，第一传感器的焦点与第二传感器的焦点之间的距离处于最佳范围内。更详细地，如果第一图像数据和第二图像数据被组合或相互比较，上述比率确保目标的信息不会由于完全失焦而丢失。换句话说，该比率确保目标的聚焦部分之间的距离不会过大。

根据本发明，可以接收或生成至少两个图像数据，它们在没有利用任何额外配准过程的情况下彼此完美配准。即，由至少两个传感器生成的目标图像数据可以具有相同的尺寸、相同的位置并且可以从相同的视点来成像。因此，目标的某些部分可以在第一图像数据上位于焦点上，而目标的某些其它部分可以在第二图像数据上位于焦点上。此外，目标的一些部分可以部分地在第一图像数据上位于焦点上并且部分地在第二图像数据上位于焦点上。因此，通过将两个图像数据相互组合或比较，可以生成整体图像或整体数据，与目标的单个图像或目标的立体图像相比，该整体图像或整体数据包括目标的更多信息(例如，更多细节、深度信息等)。方便了图像数据的所述组合或比较，因为两个图像数据彼此配准以完美重叠。即，在图像数据被进一步处理之前，不需要将图像数据彼此配准。换句话说，第一图像数据和第二图像数据可以包括目标的完全相同的部分(即场景)。因此，本发明提供了一种高效的方式来生成完美重叠并因此可以轻松处理的图像数据。优选地，传感器的焦点偏移由成像***预先(即，在目标成像之前)确定。即，焦点偏移可以由成像***的硬件来设定。

优选地，第一光路和第二光路具有不同的长度。因此，与第二传感器的焦点相比，第一传感器的焦点位于不同的位置。优选地，至少一个传感器与光学通道的近端之间的距离和/或与传感器之间的距离可以是可调的。因此，每个传感器的焦距可以不同，即，从各个传感器到目标的由各个图像数据清晰描绘的点的距离可以不同。

提供不同长度的光路是实现第一传感器和第二传感器的不同焦距(即，第一传感器和第二传感器的焦点偏移)的简单且稳健的方式。例如，传感器可以与光学通道的近端相距不同的距离。即，与第二传感器相比，第一传感器可以在成像***内布置成更远离光学通道的近端。因此，可以使用相同的传感器和相同的图像设定(例如，光圈、快门速度等)，同时通过成像***内传感器的不同位置来确保不同的焦点(即，第一传感器和第二传感器的焦点偏移)。因此，可以使用相同的组件来获取第一图像数据和第二图像数据。因此，可以简化成像***并且可以降低制造成本。

优选地，第一传感器和第二传感器还被配置为同时对目标进行成像。即，可以同时生成或获取第一图像数据和第二图像数据。因此，第一图像数据和第二图像数据彼此完美地配准，因为在获取第一图像数据时的时间和获取第二图像数据时的时间之间，目标不可能移动或改变其形状。即，第一图像数据和第二图像数据可以仅在它们各自的焦点(即，聚焦/失焦)方面彼此不同。因此，成像***可以针对设置在成像***内的两个传感器仅包括一个快门。因此，可以进一步简化***，同时确保第一图像数据和第二图像数据的完美重叠。

优选地，***还包括布置在第一光路和/或第二光路中并且被配置为改变第一传感器和/或第二传感器的对焦的调焦***。因此，可以调整至少一个传感器的对焦(例如，焦点或焦距)。换句话说，可以改变第一传感器的焦点和/或第二传感器的焦点之间的距离。因此，成像***可以适用于具有不同空间扩展度的不同目标。此外，成像***可以适用于不同的应用。例如，如果在腹腔镜检查期间使用成像***(即，与腹腔镜结合)，则第一传感器聚焦在从杆的远端测量的6cm的距离处，并且第二传感器可以聚焦在从杆的远端测量的9cm的距离处。因此，传感器的焦点偏移为3cm。取决于具体应用，焦点偏移可以是正的或负的。因此，成像***可用于多种应用，并且可使用成像***对多个目标成像。例如，调焦***可以被配置为调整至少一个传感器的焦点，使得可以获得第一传感器的焦点和第二传感器的焦点之间的以上定义的比率。

优选地，***还包括调焦装置，该调焦装置被配置为控制调焦***使得可以调整第一传感器和/或第二传感器的对焦(例如，焦距)。调焦装置可以是被配置为供用户的手抓握的调焦环。因此，调焦装置可以暴露于成像***的外部(并且暴露于腹腔镜的外部)以供用户抓握。调焦环的位置(即，旋转)可以取决于待成像目标与传感器的距离。距目标的距离越大，调焦环必须旋转得越多，以便以清晰的方式在其中一个传感器上描绘目标的至少一部分，反之亦然。调焦装置的尺寸可以设定为使得只有用户的几个手指(例如，2个手指)可以与其接触，同时用户手的其它手指可以保持成像***(即，腹腔镜)。因此，有利地可以通过一只手来操作成像***。即，用户不需要用双手操作成像***，以便调整对焦并保持成像***。因此，成像***具有改进的可操作性。此外，可以通过控制单元自动地操作调焦装置。更详细地，调焦装置可以由控制单元控制，以便在获取图像数据之前根据特定应用调整每个传感器的对焦。替代地或附加地，调焦装置可以由控制单元控制以便以预定步长(即，增量)调整每个传感器的焦距。在每一步中，可以通过第一传感器和第二传感器获取图像数据。步长可以在0.1mm到5mm的范围内，优选地在0.5mm到2mm的范围内。调焦装置可以设置在内窥镜的摄像头处。因此，可以不在杆处设置调焦装置。这有助于将杆的重量保持在较低水平。因此，可以提高整个内窥镜的可操作性。此外，在内窥镜的操作过程中，调焦装置位于被视察的腔体(例如，人体)的外部。因此，用户或机器人可以容易地接近调焦装置。

优选地，第一图像数据和第二图像数据代表相同的场景，例如，目标的完全相同的部分。取决于传感器的对焦(例如，焦距)和/或所使用的不同种类的传感器，第一图像数据的视场可以小于第二图像数据的视场，反之亦然。为了在第一图像数据和第二图像数据内提供目标的相同视场，可以调整覆盖较大视场的图像数据以准确地包括目标的相同视场(例如，通过切掉图像数据的一部分，例如外缘)。因此，可以以简单的方式比较或组合两个图像数据。例如，图像数据的边缘可以用作两个图像数据中的参考点。换句话说，由第一图像数据与第二图像数据代表的目标的部分恰好重叠。因此，可以进一步改进和简化图像数据的进一步处理。

优选地，成像***还包括控制单元，该控制单元被配置为基于第一图像数据和第二图像数据生成目标的深度信息。换句话说，成像***可以包括用于进一步处理图像数据的控制单元。控制单元可以是类似于计算机的装置并且可以被配置为接收输入数据，以处理输入数据以及输出处理后的数据。特别地，目标的包括2D坐标的图像数据(例如，多个图像数据)可以是输入数据，并且目标的第三坐标(即，深度信息或3D形状信息)可以是输出数据。深度信息的生成是一个可以使用多个图像数据的示例。即，控制单元可以输出目标的深度图(例如，3D图像数据)。具体地，深度图可以是点的散点图，每个点具有用于描述目标的每个点的空间位置或坐标的三个坐标。即，控制单元可以被配置为基于第一图像数据和第二图像数据来确定深度图。

此外，控制单元可以被配置成将图像数据划分成分别由一个或几个(例如，大于9个)像素构成的片段，这里，片段也被称为块。此外，控制单元可以被配置为将第一图像数据的块与第二图像数据的块进行比较。块可以是矩形或方形块。特别地，控制单元可以被配置为确定目标在每个块中被描绘的清晰度(即，确定每个块的清晰度)。块可以具有多个尺寸。即，各个图像数据中提供的块的尺寸可以根据由图像数据描绘的目标和/或具体应用(例如，手术的种类)而变化。即，在存在大量纹理的区域中，块尺寸可能较小(例如，5x5像素)，而在像素强度更均匀的图像数据区域中，即几乎没有纹理，像素尺寸可能更大(例如，50×50或最多1000个像素)。例如，大量纹理可能位于图像数据的描绘了大量边缘的区域中。因此，成像***可以以高效的方式工作，因为在存在大量纹理的区域中，块尺寸为小(即分辨率高)以获得该区域的高精度信息，而在存在较少纹理的区域中，块尺寸更大，以加速由控制单元执行的过程。

优选地，第一图像数据中的至少一个或每个第一块的位置对应于第二图像数据中的至少一个或每个第二块的位置。优选地，所述至少一个第一块优选地与所述至少一个第二块具有相同的尺寸，优选为20×20个像素的尺寸。

即，第一块在第一图像数据内的位置与第二块在第二图像数据内的位置相同。更详细地，如果第一图像数据和第二图像数据彼此配准，则第一块和第二块彼此重叠。因此，对于每个块，可通过控制单元确定深度值(即，z坐标)，即，针对每个块，确定3D空间中的x、y和z坐标。一个块可具有一个或几个像素的尺寸。然而，所需的计算资源取决于图像数据中包含的块数量。因此，优选地，每个块可具有20×20个像素的尺寸。通过具有这个尺寸，在确保深度图高精度的同时确保***的效率。

此外，控制单元可以被配置为确定第一图像数据的每个块和第二图像数据的每个块的清晰度。需要注意的是，多个块可能具有相同的清晰度。每个块的清晰度与相应块的熵成正比。换句话说，清晰度是熵的同义词。第一图像数据的块可被视为第一块，并且第二图像数据的块可被视为第二块。第一块和第二块可以彼此完美重叠(即，描绘同一场景/目标的同一部分)。换句话说，第一块和第二块(也被称为一对块)可以位于第一图像数据内和第二图像数据内的相同位置。如上所述，可以预先设定第一传感器和第二传感器的焦距。因此，第一传感器和第二传感器的焦距是已知的。通过使用下面的公式，控制单元可以确定目标的由第一块和第二块描绘的部分的深度(即，z坐标)。

其中，d是目标的在第一块和第二块中被描绘的部分的未知距离(即，深度或z坐标)，d₁是第一传感器的焦距，I₁是第一块的清晰度，d₂是第二个传感器的焦距，I₂是第二块的清晰度。

必须仔细选择第一传感器和第二传感器的焦距以及块尺寸，以便使用上述公式获得有用的深度信息。优选地，焦距取决于所执行的特定应用(例如，所执行的特定手术或腹腔镜检查)。例如，第一传感器的焦距可以是从杆的远端测量的6cm，且第二传感器的焦距可以是从杆的远端测量的9cm。第一传感器的焦距可以是根据手术类型确定的经验值(例如对于腹腔镜检查，它可以是从腹腔镜末梢(即，杆的远端)测量的6cm)。

图像的清晰度可以由特定块的图像的信息密度(例如，熵)来表达。控制单元可以被配置为将以上公式应用于第一图像数据和第二图像数据的每对块(即，应用于每个第一块和每个对应的第二块)。因此，可以由控制单元确定图像数据的每对块的深度值。通过具有深度信息，控制单元可以被配置为使用深度信息以及相应的一对块的x坐标和y坐标来创建深度图。换句话说，控制单元可以被配置为基于每对块的x、y和z坐标来创建3D模型。

替代地或附加地，控制单元可以被配置为使用景深合成方法(focus stackingmethod)来创建3D模型。可用于创建深度图的另一种方法是所谓的对焦/离焦测距(depthfrom focus/defocus)。此外，控制单元可以被配置为执行上述一个或多个方法以便基于至少两个2D图像数据(即，第一图像数据和第二图像数据)来创建深度信息(即，3D图像数据)。具体地，控制单元可以被配置为组合至少两种用于创建深度图的方法。特别地，与图像数据的其它块相比，在图像数据的具有相对多的纹理的块中可以应用以上公式。此外，与图像数据的其它区域相比，在图像数据的具有相对少的纹理的区域中可以应用用于从光影中恢复形状的方法(shape from lightning method)。因此，通过对图像数据的不同部分应用不同的方法，可以显著提高深度图生成性能。因此，本发明的至少一个实施例可以将有两个传感器获得的图像数据的相对对焦差异转换成3D形状信息。换句话说，可以通过比较由每个传感器生成的相应块(即，一个像素或像素阵列)的对焦/离焦来计算/确定图像数据内的所有块的3D坐标。可选地，控制单元可以被配置为通过对得到的深度图进行滤波来进一步处理深度图。更详细地，为了删除错误的深度信息，控制单元可以被配置为比较深度图的彼此相邻的深度信息。在一个深度和与其相邻的深度相比过高或过低(即，超过终止前阈值)的情况下，控制单元可以被配置为删除这种深度信息，因为该深度信息很可能是错误的。因此，控制单元输出的深度图可具有增加的准确度。

优选地，控制单元还被配置为通过比较第一图像数据的至少一个第一块的熵和第二图像数据的至少一个第二块的熵来生成深度信息。图像的清晰度是熵的同义词。熵是图像数据内包含的信息的示例(即，图像数据的块的清晰度的度量)。即，第一图像数据和第二图像数据可以基于它们的熵相互比较。因此，控制单元可以被配置为确定第一图像数据的熵和第二图像数据的熵。具体地，熵越高，各个图像数据越清晰。因此，熵越低，相应的图像数据越不清晰(即，模糊)。熵可由以下公式确定：

其中，k是一个通道或波段的级数(例如，被观察的灰色通道或绿色通道)，并且p_k是与灰度级k相关的概率。此外，可以使用RGB通道和/或NIR通道作为频带。上述公式中用于确定目标的特定部分的深度的清晰度I₁和I₂可以分别用熵代替。即，通过使用上面的公式，确定第一块的熵H₁并确定第二块(以及每个进一步的块对)的熵H₂。然后，在用于确定目标的在第一块和第二块中被描绘的特定部分的深度的公式中，使用H₁和H₂来代替I₁和I₂。即，熵是清晰度的同义词。

在下文中，概述了用于提高深度估计精度的三个可选特征：

优选地，控制单元可以被配置为监控对至少一个传感器的对焦的调整。例如，控制单元可以检测调焦装置的操作。可以由人类用户且/或通过操作成像***的机器人来调整对焦。即，如果调整其中至少一个传感器的对焦，则控制单元可以监控调整量。

换句话说，控制单元可以检测每个传感器的焦点的偏移(即，距离)。基于图像数据，控制单元可以(例如，使用边缘检测)检测图像数据的哪一部分被清晰描绘。此外，例如，控制单元可以了解被检查目标的被清晰描绘的部分距内窥镜的梢端的距离是多少。通过组合对焦点在图像数据内的位置和图像数据的哪一部分被清晰描绘的认知，控制单元可以改进深度估计。换句话说，控制单元可以获得图像数据的哪一部分当前被清晰描绘以及每个传感器的聚焦点位于何处的信息。因此，控制单元可以确定图像数据的被清晰描绘部分的深度。可以实时进行监控。因此，深度估计的持续改进是可能的。可以通过提供光学编码器、电气测量装置和/或其它机械传感器来实现对焦点调整的监控。通过使用上述装置中的至少一种，可以有效地测量对焦调整。此外，可以通过使用这些测量装置的组合来提高测量精度。

优选地，控制单元可以被配置为监控成像***的运动。即，成像***的空间位置可以由控制单元监控。例如，如果在内窥镜中设置成像***，则控制单元可以检测内窥镜的空间位置。优选地，实时检测位置。该信息随后可用于提高深度估计精度。空间位置可以通过光学***、电磁***和/或通过监控致动器来检测。致动器可用于通过机器人来操作成像***。即，如果机器人在操作成像***期间使成像***移动，则控制单元可以检测这种移动并且可以因此确定成像***的当前空间位置。此外，成像***可以包括加速度传感器和/或旋转传感器。因此，可以准确地监测成像***的运动。基于已知的成像***的空间位置和关于图像数据的哪一部分被清晰地描绘的信息(参见上文概述)，可以进一步提高深度估计精度。

优选地，控制单元可以被配置为使用图像数据内的已知目标的尺寸来推断深度信息。即，控制单元可以被配置为通过了解目标的尺寸来确定(例如，从内窥镜的梢端)到已知目标的距离。该目标可以是存在于被视察的空腔内的标记。此外，标记可以设置于在检查期间(例如手术期间)额外使用的仪器上。此外，目标可以是器械本身或存在于被视察腔体中的其它目标。因此，可以执行光学校准以提高深度估计精度。

为了减少深度估计的错误结果，深度估计精度的提高是有用的。由于深度估计可以基于第一图像数据和第二图像数据的部分对比度，所以有时会出现错误结果(参见上文概述)。例如，先前定义的三个特征可用于检查深度估计是否正确。后一特征可以是有利的，因为不存在为执行光学校准而需要的额外结构装置。换句话说，光学校准可以由控制单元实现而不需要任何额外的传感器等。然而，可以执行上述特征中的两个或所有三个特征以提高深度估计精度。

此外，如上所述地获得的信息也可用于补偿成像***(例如，包括成像***的内窥镜)的失真。上述特征中的至少一个特征可以通过使用计算机视觉技术来实现。计算机视觉是一种跨学科的科学领域，其涉及计算机如何从数字图像或视频中获得高层次的理解。从工程的角度来看，它可以寻求对人类视觉***可完成的任务进行理解和自动化。计算机视觉任务可以包括用于获取、处理、分析和理解数字图像的方法以及从现实世界中提取高维数据以产生数字或符号信息(例如，以决策的形式)的方法。在这种情况下，理解可能意味着将视觉图像(图像数据)转化为对思维过程有意义并可以引发适当行动的世界的描述。这种图像理解可以看作是通过使用借助几何、物理学、统计学和学习理论构建的模型从图像数据中分离出符号信息的过程。

优选地，光学通道是可旋转的，使得第一传感器和第二传感器的视场是可变的。特别地，仅光学通道的远端可以被配置为旋转。即，光学通道可以仅部分地旋转。传感器可以相对于光学通道的旋转是固定的。替代地，设置在光学通道远端处的光学装置(例如，透镜或透镜阵列)可以被配置为通过旋转来改变视场。因此，光学通道的近端可以固定地保持在成像***内，而远端可以旋转以指向待成像目标。光学通道的可旋转部分可从成像***突出。光学通道可具有初始位置，在该位置，光学通道直线延伸而没有任何曲率。此外，光学通道可以在初始位置围绕光学通道的轴线旋转。具体地，光学通道可以被配置为使得在初始位置，光路可以相对于光学通道的轴线倾斜约20°至40°，优选约30°。此外，一旦光路离开光学通道，光路就可以具有锥体形状。所述锥体可以通过使光学通道的至少一部分围绕中心轴线旋转而倾斜。具体地，通过旋转，光路可以相对于光学通道的中心轴线偏移30°。此外，至少光学通道的远端可以相对于传感器是可移动的。因此，即使在狭窄空间或空腔中，成像***仍可以用于多种应用。即，仅光学通道的一部分指向待成像目标以便获取第一图像数据和第二图像数据。因此，即使难以接近的目标也可以由成像***成像。此外，由于能够使视场围绕光学通道的轴线旋转并且由于能够使视场相对于光学通道的轴线倾斜，所以可以实现被视察的空腔的全方位检视。例如，包括成像***的内窥镜不需要在腔内移动以获得腔的整体印象。

优选地，第一传感器和第二传感器布置成使得它们相对于彼此倾斜。即，至少两个传感器相对于彼此倾斜。例如，当传感器的光敏表面彼此倾斜时，传感器相对于彼此倾斜。与其中传感器彼此共面的配置相比，通过倾斜可以实现成像***变得更紧凑的效果。优选地，传感器被容纳在摄像头中，该摄像头与***到被视察的空腔中的杆元件分开。因此，由于传感器以倾斜方式布置，所以摄像头可以具有紧凑的尺寸。即，可以限制摄像头在杆的方向上的延伸，以确保紧凑的摄像头。特别地，传感器可以相对彼此大致倾斜90°。

90°可以表示传感器的布置在它们之间形成90°±10°的角度。因此，考虑到可接受的公差水平，可以有效地制造成像***。

优选地，第一传感器和第二传感器被配置为使用RGB光谱、绿色光谱和/或NIR光谱来生成第一图像数据和第二图像数据。因此，根据具体应用，可以使用在给定条件下包含大量信息的光谱。具体地，绿色光谱在相对较差的光照条件下具有大量信息。另一方面，NIR光谱在几乎暗光条件下提供了大量信息。因此，在不同光照条件下，可以通过图像数据容易识别或确定形状和信息。此外，第一传感器和第二传感器可以使用不同的光谱/通道。例如，第一传感器可以使用绿色光谱，而第二传感器可以使用NIR光谱。因此，即使在变化的光照条件下，也可以确定深度信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述成像***的腹腔镜。换句话说，腹腔镜可以是包括包含上述成像***的摄像头的内窥镜。用于容纳成像***的摄像头可以通过摄像头适配器连接到腹腔镜。调焦环可以布置在腹腔镜的摄像头适配器上，以桥接摄像头和腹腔镜的镜管(telescope)。镜管可以是腹腔镜的杆。光学通道可以布置在该杆内。此外，杆可以是柔性的，以允许光学通道在腹腔镜(例如，镜管)的远端处旋转或者可以从腹腔镜的远端突出。此外，腹腔镜可包括光源。光源可以是可调整的，以便照亮光学通道的远端所指向的区域。因此，即使在恶劣的光照条件下，也可以适当地生成第一图像数据和第二图像数据。光源可以优选地是LED光源。因此，可以提供一种如下腹腔镜，其可以使用单个摄像头来获取至少两个焦点偏移的图像数据。因此，腹腔镜可以具有高度集成的设计并且可以用于广泛的应用领域。腹腔镜可以被配置为由机器人操作。即，腹腔镜可以具有被配置为接收来自机器人的操作命令并且将信息(例如，图像数据)发送给机器人的接口。因此，腹腔镜可用于至少部分自动化的手术环境中。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于对目标进行成像的方法，其中该方法包括：通过使用第一传感器沿第一光路对目标进行成像来生成目标的第一图像数据，以及通过使用第二传感器沿第二光路对目标进行成像来生成目标的第二图像数据，其中第一传感器和第二传感器是焦点偏移的，并且其中，第一光路和第二光路至少部分地被引导穿过同一光学通道。

优选地，该方法还包括将第一图像数据和第二图像数据划分为块的步骤，其中，第一图像数据的块和第二图像数据的块彼此对应。换句话说，第一图像数据的一个块覆盖与第二图像数据的对应块完全相同的区域。第一图像数据和第二图像数据的对应块可以被视为一对块。

优选地，该方法还包括将第一图像数据和第二图像数据相互比较以便生成深度信息的步骤。

优选地，通过比较至少一对块来将图像相互比较。

优选地，第一图像数据和第二图像数据是同时生成的。

此外，本发明还涉及一种使用上述内窥镜的方法。该方法可包括提供上述内窥镜并使杆部件在一个方向上旋转超过360°。

因此，可以通过360°的可检视性对感兴趣区域进行整体研究。此外，由于用户可以旋转杆部件而无需考虑旋转运动的停止或限制，因此可以促进内窥镜的可操作性。

此外，本发明还涉及上述一种内窥镜作为管道镜的使用，其用于在非医疗领域中对难以触及的目标进行目视视察。即，管道镜可用于目视视察工作，其中，目标区域无法通过其它方式进入，或者进入可能需要破坏性、耗时和/或昂贵的拆卸活动。管道镜可用于无损检测技术以识别缺陷或瑕疵。此外，管道镜可用于飞机发动机、航改工业燃气轮机、蒸汽轮机、柴油发动机以及汽车和卡车发动机的目视视察。由于安全和维护要求，燃气轮机和蒸汽轮机需要特别注意。发动机的管道镜视察可用于防止不必要的维护，这些不必要的维护对于大型涡轮机来说可能会变得极其费钱。它们还用于制造机加工或铸件，以视察关键内表面的毛刺、表面光洁度或完整的通孔。此外，管道镜可用于执法和建筑视察的法医应用以及用于视察***内孔的***造。替代地，上述一种内窥镜可用于医疗领域。内窥镜可用于视觉检查和诊断，或辅助手术，如关节镜检查。特别地，内窥镜可用于微创手术(例如，作为腹腔镜)。例如，内窥镜可用于检查喉咙或食道等内部器官。特别地，内窥镜可用于视察人体或动物器官，如膀胱、肾脏和支气管，或用于视察检查关节、结肠、腹部和骨盆。

根据本发明的另一方面，可以提供一种内窥镜***，其包括上述一种内窥镜、用于向内窥镜传输光的外部光源以及用于显示由内窥镜传输的图像信息的显示装置。

根据本发明的另一方面，可以提供一种内窥镜***，其包括根据上述配置中的任一配置的内窥镜以及具有套管的套管针，套管被配置成至少部分地容纳内窥镜，使得内窥镜能够相对于套管针移动，其中，套管具有远侧开口，该远侧开口被配置为使得内窥镜可至少部分地穿过远侧开口，其中，套管包括清洁装置，清洁装置设置在远侧开口处并且被配置为当梢端经过远侧开口时至少清洁杆的梢端。

套管针可以是医疗或兽医设备，其包括尖锥(其可以是金属或塑料的尖头或非刃尖)、套管(基本上是空心管)和密封件。套管针可在腹腔镜手术期间穿过人或动物的腹部而放置。套管针可用作随后放置其它器械的入口，例如抓紧器、剪刀、缝合器、内窥镜等。套管针还可允许气体或流体从体内器官逸出。

内窥镜可放入套管针的套管中。特别地，内窥镜的杆可以放入套管中。在这种状态下，套管和内窥镜的杆可以彼此同轴。套管可在轴向方向上延伸。此外，内窥镜可以在轴向方向上前后移动，其中，套管可以被固定地保持。换句话说，内窥镜和套管可以相对于彼此定位，使得内窥镜的梢端和套管的梢端开口彼此对准。即，内窥镜的梢端和套管的梢端开口也可以被布置在轴向方向上的大致相同的位置。例如，在该相对位置，清洁装置可以清洁内窥镜的梢端。清洁装置可以在构造上类似于上述清洁装置。此外，套管针可以具有如上所述的清洁流体供应装置。因此，内窥镜可以被配置为具有紧凑的尺寸(即，没有清洁装置和/或清洁流体供应装置)，其中，仍然可以通过套管针清洁内窥镜的梢端。

以上定义的实施例的单独特征可以重新排列或与其它特征交换以形成新的实施例。所述特征的所有优点和变形类似地适用于新的实施例。

附图说明

下面将参照附图详细解释本发明。然而，实施例的详细解释是为了更好的理解，而不是旨在将本发明的范围限制到下文说明的实施例。

图1是根据本发明实施例的内窥镜的示意图。

图2是根据本发明实施例的内窥镜的示意图。

图3是根据本发明实施例的内窥镜的示意图。

图4是根据本发明实施例的内窥镜的示意图。

图5是根据本发明实施例的光引导部的示意图。

图6是根据本发明实施例的内窥镜的示意图。

图7是根据本发明实施例的内窥镜***的示意图。

具体实施方式

在下文中，将说明本发明的关于附图的实施例。每个实施例中存在的类似特征仅说明一次，并且类似特征的说明适用于每个实施例。

图1是根据本发明实施例的内窥镜1的示意图。更详细地，在图1中描绘了沿轴向方向的示意性截面图。内窥镜1包括可旋转的杆部件3和固定的耦合部件2。杆部件3包括杆4和安装底座15。杆4具有在轴向方向d1上延伸的杆轴线C。此外，杆4是中空部件，其包括光引导部16和图像引导部17。特别地，图像引导部17以杆轴线C为中心并且在圆周上被光引导部16包围。光引导部16被配置为将来自杆部件3的安装端6的光传输到杆部件3的梢端5(参见附图中的箭头)。此外，图像引导部17被配置为将来自梢端5的图像信息传输到安装端6(参见附图中的箭头)。在安装端6处，杆4安装在安装底座15上。

杆部件3以能够相对于耦合部件不受限制地旋转360°以上的方式连接到耦合部件2。即，不存在可以限制杆部件3相对于耦合部件2在一个方向上无限制旋转的挡块。图像信息在轴向方向d1上被从杆部件3传输到耦合部件2。特别地，通过设置在杆部件3内的图像引导部17和设置在耦合部件2内的图像信息通道8来传输图像信息。在一些实施例中，图像引导部17和图像信息通道8可以类似地配置。另外，光也在轴向方向d1上被从耦合部件2传输到杆部件3，但与图像信息相比是在相反方向上传输的。通过耦合部件2的传送器9将光传输到杆部件3的接收器7。在本实施例中，接收器7和传送器9是隔着间隙11彼此相对地布置的光传输面。换句话说，接收器7和传送器9在轴向方向d1上彼此面对。在间隙11内填充有高透光性透明流体，以在杆部件3相对于耦合部件2旋转时减少接收器7和传送器9之间的摩擦，并且确保充分透光性并减少因折射导致的损失。形成接收器7和传送器9的光传输面具有围绕杆轴线C的延伸线的环形形状。此外，杆轴线C的延伸线是它们的中心。因此，图像信息通道8穿过传送器9。以相同的方式，图像引导部17穿过接收器7。因此，与杆部件3和耦合部件2相对彼此的旋转位置无关地，保证了从耦合部件2到杆部件3的光传输和从杆部件3到耦合部件2的图像信息传输。换句话说，在杆部件3和耦合部件2之间不存在用于将光从耦合部件2传输到杆部件3或者用于将图像信息从杆部件3传输到耦合部件2的机械连接。在一些实施例中，还通过接收器7和传送器9传输图像信息。

此外，耦合部件2具有用于与外部光源18(图1中未描绘)连接的端口10。因此，可以将光输入到耦合部件2。可以分配光，以将其传输到传送器9。下文将参考图5解释其它细节。

此外，在图1的右侧描绘了耦合装置。耦合装置包括图像传感器，可以将图像信息传输到该图像传感器。此外，耦合装置包括用于连接其它处理装置和/或目镜的端口。图1的左侧示意性地描绘了待成像目标。

在附图中未描绘的其它实施例中，耦合部件2可具有一个或多个光源。即，可以在固定部分(即，耦合部件2)中产生光，并且可以经由传送器9和接收器7将光传输到杆部件3。另外，耦合部件2可以具有冷却装置，以便将光源产生的热量从光源中带走。

在其它实施例中，内窥镜1可以包括被配置为收集和处理图像数据的成像***(未在附图中单独描绘)。即，耦合部件2和杆部件3提供内窥镜的机械操作部分，而成像***提供图像数据的收集或接收途径以及图像数据的处理和评估。

图2是根据本发明另一实施例的内窥镜1的示意图。图2所示的内窥镜与上述实施例的不同之处在于，在可旋转的部分(例如，杆部件3)和固定的部分(例如，耦合部件2)之间不存在光传输。特别地，杆部件3包括灯(光源)12，利用由接收器7从外部电源或能量源13接收的电能向灯(光源)12供电。在本实施例中，外部能量源13是感应能量传送器，其被定位成靠近内窥镜1，使得杆部件3的接收器7可以接收由感应能量传送器传输的能量。在杆部件3内设置有转换能量电路以使灯12操作。灯12连接到杆4的光引导部16。从杆部件3以非接触方式将图像信息传输到连接构件2。因此，杆部件3可以容易相对于耦合部件2连续地旋转。

图3是根据本发明另一实施例的内窥镜1的示意图。本实施例与图2所示实施例的不同之处在于，接收器7和传送器9形成为线圈。即，接收器7是电力接收线圈并且传送器是传送线圈。这两个线圈被布置成在轴向方向d1上彼此面对。特别地，电力接收线圈和传送线圈围绕杆轴线C的延伸线圆周地布置。在线圈的中心处，图像信息通道8和图像引导部17穿过相应的线圈。因此，在杆部件3和耦合部件2相对彼此的每个相对位置处，能量可被传输到杆部件3，并且图像信息可被传输到耦合部件2。与上述实施例类似，杆部件3包括电路，特别是整流电路，以便转换能量并使灯12操作。此外，耦合部件2包括用于电力供应的连接部，以便向传送线圈提供电能。

图4是根据本发明另一实施例的内窥镜1的示意图。本实施例具有与前述实施例类似的基本结构。然而，本实施例与图3所示的实施例的不同之处在于，能量传输是通过电刷触点14实现的。即，杆部件3可以具有形成为圆柱形部件的接触部分。接触部分在其外表面上具有圆周触点。圆周触点被设置成圆周地围绕杆轴线C的延伸线。耦合部件2具有与杆部件3的接触部分的形状相对应的容纳部。容纳部的尺寸被设定成使得接触部分可以被容纳在耦合部件内。容纳部具有被弹簧偏置的触点，使得这些触点被压靠在接触部分的圆周触点上。因此，可以将电能从耦合部件2传输到杆部件3而不阻碍杆部件3相对于耦合部件2的无限制旋转。在其它实施例中，接触部分可以由耦合部件2经由轴承支撑。

图5是根据本发明实施例的光引导部16的示意图。特别地，在图5中描绘了光引导部16或分配器的一部分，该部分被配置为重定向从外部光源18输入到内窥镜1中的光。来自外部光源18的光经由端口10被输入到内窥镜。因此，在径向方向d2上输入光。因此，光必须被重新定向以在轴向方向d1上定向。为此，光引导部16或分配器可以被配置为将光从径向方向d2重定向到轴向方向d1上并且均匀地分配光，使得它可以被传送器9均匀地传输。在这种情况下，光分配器可以布置在耦合装置2内。在下文中，将解释如何实现光的重定向的两种可能性。在图5中描述的每种情况下，被重定向的光来自左侧，并且应该被重定向为朝向图5的下侧。

在图5的左侧，使用部分反射面镜阵列20来实现光的重定向。即，部分反射面镜设置在光引导部的横截面中。因此，一部分光在期望的方向(例如，轴向方向d1)上被反射。另一部分光通过反射面镜传输，并然后被面镜阵列的下一个面镜反射。因此，重定向后的光具有基本上彼此平行的光线，并因此具有均匀分布的光强度。

在图5的右侧，使用微面镜阵列21来实现光的重定向。即，面镜被设置成部分地延伸到光引导部的横截面中。因此，仅到达其中一个微面镜的光被反射。与上述情况类似，重定向的光具有基本平行的光线和均匀分布的光强度。

此外，可以实施以上定义的两种重定向方法的组合来重定向光。此外，上述光的重定向可以被实施为使用分配器来重定向从外部光源18输入到耦合部件2的光。另外，上述光的重定向也可以被实施为在内窥镜1的其它位置重定向光。例如，可以在杆4的梢端5处实施上述光的重定向，以将光朝向待成像目标引导。

图6是根据本发明另一实施例的内窥镜1的示意图。本实施例基本上对应于图1中描绘的实施例。与图1的不同之处在于，在本实施例中，内窥镜包括清洁装置19和清洁流体供应装置27。清洁装置19包括弹性元件22，弹性元件22被配置为擦拭杆4的梢端5。因此，弹性元件22可以从杆的梢端移除不需要的物质，以确保图像信息不受干扰地进入杆4。弹性元件22可以由振动驱动。振动被引入到设置在杆4的梢端5处的棱镜。在一实施例中，清洁装置19包括被配置为(例如，经由棱镜)将振动施加到弹性元件19的压电元件。为了支持或加强清洁装置19的清洁作用，设置了被配置为向梢端5供应流体的流体供应装置27。流体供应装置27被配置为朝向杆的梢端5喷射流体。流体供应装置27在其下游端包括喷嘴以将流体精准地引导至梢端5。

另外，本实施例还包括调整装置28，以用于调整内窥镜1的对焦。调整装置28可以由用户通过调焦环手动地操作，并且也可以由计算机通过命令自动地操作。命令由控制单元(图中未描绘)发出并且被配置成使由内窥镜成像的图像中的预选点或目标处于焦点处。

本实施例的任何特征都可以单独在图1所示的实施例中实施。图7是根据本发明另一实施例的内窥镜***100的示意图。内窥镜***100包括根据任何前述实施例的内窥镜1以及套管针23。套管针具有套管24。套管24具有远侧开口26。内窥镜1可经由其杆4***到套管针23中。然后，杆4和套管24彼此同轴。内窥镜1和套管针23可在轴向方向d1上相对彼此移动。套管针23具有被设置在套管24的梢端开口26处的清洁装置19。在防杆4的梢端5穿过套管针的远侧开口26的情况下，可以操作清洁装置19以清洁杆4的梢端5。此外，套管针具有被配置为向套管针23的远侧开口26供应流体的清洁流体供应装置27。只要梢端5穿过远侧开口26，就可以将清洁流体喷射到杆的梢端5。清洁装置19和/或清洁流体供应装置27可以与上述实施例中的清洁流体供应装置相同。

附图标记

1内窥镜

2耦合部件

3杆部件

4杆

5梢端

6安装端

7接收器

8图像信息通道

9传送器

10端口

11间隙

12光源

13电源

14电刷触点

15安装底座

16光引导部

17图像引导部

18外部光源

19清洁装置

20反射面镜阵列

21微面镜阵列

22弹性元件

23套管针

24套管

26远侧开口

27清洁流体供应装置

28调整装置

100内窥镜***

C杆轴线

d1轴向方向

d2径向方向

Claims (24)

1.一种内窥镜(1)，其包括：

固定的耦合部件(2)；以及

可旋转的杆部件(3)，其包括杆(4)，所述杆具有在轴向方向(d1)上延伸的杆轴线(C)，其中，所述杆(4)具有梢端(5)和安装端(6)，其中，所述杆(4)被配置为将来自所述安装端(6)的光传输到所述梢端(5)并且将来自所述梢端(5)的图像信息传输到所述安装端(6)，

其中，所述耦合部件(2)和所述杆部件(3)彼此连接，使得所述杆部件(3)能够相对于所述耦合部件(2)围绕所述杆轴线(C)无限制地旋转360°以上，并且其中，所述杆部件(3)具有被配置为接收能量的接收器(7)。

2.根据权利要求1所述的内窥镜(1)，

其中，所述耦合部件(2)具有图像信息通道(8)，所述图像信息通道被配置为在所述轴向方向(d1)上传输来自所述杆部件(3)的所述图像信息。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜(1)，其中，所述耦合部件(2)具有传送器(9)，所述传送器被配置为在所述轴向方向(d1)上或在径向方向(d2)上向所述接收器(7)输入能量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述耦合部件(2)具有至少一个用于接收来自光源的光的端口(10)，并且其中，所述耦合部件(2)被配置为在所述轴向方向(d1)上将能量以光的形式传输到所述杆部件(3)的所述接收器(7)。

5.根据权利要求4所述的内窥镜(1)，其中，所述至少一个端口(10)连接到所述耦合部件(2)，以便在垂直于所述轴向方向(d1)的径向方向(d2)上向所述耦合部件(2)输入光，并且其中，优选地通过部分反射面镜阵列(20)或通过微面镜阵列(21)，所述耦合部件(2)被配置为重定向光以便将其在所述轴向方向(d1)上传输到所述接收器(7)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述耦合部件(2)具有传送器(9)，其中，所述耦合部件(2)的所述传送器(9)和所述杆部件(3)的所述接收器(7)各自形成为光传输面，其中，所述接收器(7)和所述传送器(9)在所述轴向方向(d1)上彼此面对并且被配置为传输光，其中，所述接收器(7))和所述传送器(9)优选地具有圆形形状。

7.根据权利要求6所述的内窥镜(1)，其中，所述接收器(7)和所述传送器(9)圆周地布置在所述杆轴线(C)的延伸线上，并且具有用于供所述图像信息通道穿过所述接收器(7)和所述传送器(9)的贯通孔。

8.根据权利要求6或7所述的内窥镜(1)，其中，所述传送器(9)和所述接收器(7)由玻璃、透明塑料或玻璃纤维制成。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述传送器(9)和所述接收器(7)在所述轴向方向(d1)上彼此间隔开，以在所述接收器(7)和所述传送器(9)之间形成间隙(11)，其中，在所述间隙(11)内设置有透明流体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述杆部件(3)包括至少一个光源(12)，优选是LED，所述光源通过由所述接收器(7)接收的电能进行操作。

11.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，优选地利用电感耦合、谐振电感耦合或通过磁动力耦合，通过无线电源(13)向所述杆部件(3)输入能量。

12.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述耦合部件(2)具有传送器(9)，其中，所述耦合部件(2)的所述传送器(9)形成为传送线圈，并且所述杆部件(3)的所述接收器(7)形成为接收线圈，其中，所述接收器(7)和所述传送器(9)在所述轴向方向(d1)上彼此面对，并且被配置为传输能量。

13.根据权利要求1至3中任一项或10所述的内窥镜，其中，在所述可旋转的杆部件(3)和所述固定的耦合部件(2)之间经由电刷触点(14)向所述杆部件(3)输入电能形式的能量。

14.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述杆部件(3)具有不同的光源(12)，每个光源具有不同的波长。

15.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其还包括清洁装置(19)，所述清洁装置被配置为通过擦拭和/或振动来清洁所述杆(4)的所述梢端(5)。

16.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其还包括清洁流体供应装置(27)，所述清洁流体供应装置被配置为将清洁流体和/或气体传输到所述杆(4)的所述梢端(5)，并且朝向所述杆(4)的所述梢端(5)喷射所述清洁流体和/或气体。

17.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述耦合部件(2)具有用于自动和/或手动调整所述内窥镜(1)的对焦的调整装置(28)。

18.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其还包括飞行时间传感器。

19.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其中，所述耦合部件(2)包括用于使所述杆部件(3)相对于所述耦合部件(2)旋转的致动器。

20.根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)，其包括成像***，其中，所述成像***包括：

光学通道，其被配置为传输光；

第一传感器，其被配置为通过沿第一光路对目标进行成像来生成第一图像数据；以及

第二传感器，其被配置为通过沿第二光路对所述目标进行成像来生成第二图像数据，

其中，所述第一传感器和所述第二传感器是焦点偏移的，并且其中，所述第一光路和所述第二光路至少部分地被引导穿过所述光学通道。

21.根据权利要求20所述的内窥镜(1)，其中，所述成像***还包括控制单元，所述控制单元被配置为基于所述第一图像数据和所述第二图像数据生成所述目标的深度信息。

22.根据权利要求21所述的内窥镜(1)，其中，所述控制单元还被配置为通过比较所述第一图像数据的至少一个第一块的熵和所述第二图像数据的至少一个第二块的熵来生成所述深度信息，其中，所述第一图像数据中所述至少一个第一块的位置对应于所述第二图像数据中所述至少一个第二块的位置。

23.一种内窥镜***(100)，其包括：

根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)以及具有套管(24)的套管针(23)，所述套管被配置为至少部分地容纳所述内窥镜，使得所述内窥镜能够相对于所述套管针(23)移动，其中，所述套管(24)具有远侧开口(26)，所述远侧开口被配置为使得所述内窥镜(1)可以至少部分地穿过所述远侧开口(26)，其中，所述套管(24)包括清洁装置(19)，所述清洁装置设置在所述远侧开口(26)处并被配置为当所述梢端(5)经过所述远侧开口(26)时至少清洁所述杆(4)的所述梢端(5)。

24.一种内窥镜使用方法，其包括：

提供根据前述权利要求中任一项所述的内窥镜(1)；以及

使所述杆部件(3)相对于所述耦合部件(2)在一个方向上旋转超过360°。