DE102008055629A1

DE102008055629A1 - Videokamera bzw. Videoendoskop

Info

Publication number: DE102008055629A1
Application number: DE102008055629A
Authority: DE
Inventors: Marc Henzler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2010-05-06
Also published as: DE202008017608U1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Videokamera bzw. ein Videoendoskop, bei welcher bzw. bei welchem Licht zur Objektbeleuchtung über im Endoskoprohr 22 angeordnete Lichtleitfasern 23 zur Lichtaustrittsseite 24 geführt wird. Das der Objektbeleuchtung dienende Licht wird mittels einer im Kopf 10 befindlichen, aus LEDs 30 bestehenden Lichtquelle erzeugt und über einen kurzen Verbindungslichtleiter 32 den Lichtleitfasern 23 des Endoskops 20 zugeführt. Bei einem Videoendoskop kann dieser Verbindungslichtleiter innerhalb des Kopfes gelegen sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Videokamera bzw. ein Videoendoskop der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Bei endoskopischen Untersuchungen und Operationen sowie beim Einsatz von technischen Endoskopen wird üblicherweise eine von der Steuereinheit abgesetzte Kamera mit integriertem CCD- oder APS-Sensor, nachfolgend Kamerakopf genannt, mit dem Okular des Endoskops verbunden. Das mittels des optischen Systems, vorzugsweise eines Stablinsensystems, des Endoskops aufgenommene Bild wird dem Kamerakopf zugeleitet und auf einem Monitor dargestellt. In gleicher Weise erfolgt die Bildwiedergabe mit Hilfe von Videoendoskopen, bei welchen das optische System eine Einheit mit der Kamera darstellt, wobei in der Regel der Sensor unmittelbar hinter dem Objektiv am distalen Ende des Endoskoprohres angebracht ist und die Sensorsignale über im Endoskoprohr geführte Leiter der im Videoendoskopkopf befindlichen Elektronik zugeführt werden.
Von einer externen Lichtquelle erzeugtes Licht wird über innerhalb des Endoskoprohres ferner vorgesehene Lichtfasern zum distalen Ende des Endoskoprohres zur Ausleuchtung der zu betrachtenden Szene gebracht.
Solche Lichtquellen, z. B. Halogen- bzw. Xenon-Leuchtmittel, erzeugen ein ausreichend helles weißes Licht, das über an die Lichtleiter des Endoskops angekoppelte Lichtleiter zum Untersuchungsobjekt geführt wird.
Die außerhalb des Endoskoprohres befindlichen flexiblen Lichtleiter bestehen aus Glasfasern, die wegen ihrer Bruchanfälligkeit sehr empfindlich sind.
Durch Brüche einzelner Glasfasern im Lichtleiter wird die Übertragungsfähigkeit des Lichtleiters bei längerem und häufigerem Gebrauch immer geringer. Es ergibt sich ein verminderter Lichtstrom, der sich auf das Gesamtsystem negativ auswirkt, da die Ausleuchtung des Objektes, bei medizinischer Anwendung der Körperhöhle, ungenügend wird. In der Praxis muss deshalb der Lichtleiter in regelmäßigen Abständen ersetzt werden, was zu hohen Kosten für den Anwender führt. Dieser Lichtleiter bildet neben dem Endoskop die wesentlichste Schwachstelle des Gesamtsystems.
Darüber hinaus kommt es insbesondere bei medizinischen Endoskopen an den Koppelstellen der Lichtleiter häufig bei Benutzung von lichtstarken Lichtquellen zu Verbrennungen, wodurch die Lichtübertragung gestört oder gar unterbrochen wird. Solche lichtstarken Lichtquellen in Form von Xenon-Lampen werden häufig bei medizinischer Anwendung zur Kompensation der Licht absorbierenden Wirkung des Blutes eingesetzt. Beschädigungen infolge Wärmestaus an den Koppelstellen ergeben sich vor allem bei nicht aufeinander abgestimmten Durchmessern der im Endoskop vorgesehenen internen Lichtleiter und der externen Verbindungslichtleiter.
Außerdem sind derartige Endoskope wegen der externen Lichtquellen und des relativ hohen Gewichtes schwer zu handhaben, da der Benutzer außer dem mit dem Endoskop verbundenen Kamerakopf den mit der externen Lichtquelle verbundenen Lichtleiter halten und führen muss.
Dieser zuletzt genannte Nachteil ist an sich bei einem aus US 6,551,240 B2 bekannten Endoskop vermieden, bei welchem in das distale Ende des Endoskoprohres zur Szenenbeleuchtung LEDs in tegriert sind. Es hat sich allerdings gezeigt, dass diese an sich ideale Konfiguration bei kleinen Endoskopen wegen des geringen Durchmessers des Endoskoprohres nicht geeignet ist, da die zwangsläufig klein dimensionierten LEDs nicht ausreichend Licht erzeugen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Videokamera bzw. ein Videoendoskop der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche bzw. welches die oben erläuterten Nachteile nicht besitzt. Nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Lichtquelle eine aus einer oder mehreren LEDs bestehende Lichtquelle verwendet wird, welche innerhalb des Kamera- bzw. Videoendoskopkopfes angeordnet ist und wobei das von der Lichtquelle erzeugte Licht über eine Optik und einen Verbindungslichtleiter den im Endoskoprohr angeordneten Lichtleitfasern zugeführt wird.
Nach einer ersten mit Anspruch 2 gekennzeichneten Variante ist der Verbindungslichtleiter aus der Kamera herausgeführt und über einen Anschlussstutzen, in welchem die Lichtleitfasern des Endoskoprohres enden, mit dem Endoskoprohr verbunden.
Der Verbindungslichtleiter befindet sich bei dieser Anordnung zwar immer noch außerhalb des Kamerakopfes, ist aber, da sich die Lichtquelle innerhalb des Kamerakopfes befindet, sehr kurz und damit weniger gefährdet.
Günstiger ist die mit Anspruch 3 angegebene Lösung für ein Videoendoskop, bei welcher der Verbindungslichtleiter ein aus Glasfasern bestehender Verteiler ist, welcher die der Lichtquelle zugeordnete Optik mit den im Endoskoprohr gelegenen Lichtleitfasern unmittelbar verbindet, also nicht aus dem Videoendoskopkopf herausgeführt werden muss.
Da auch moderne LEDs noch relativ viel Wärme entwickeln, ist es nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 4 ratsam, diese auf einem Kühlkörper anzuordnen, welcher mit Luft gekühlt wird, die über ein Anschlusskabel des Kamera- bzw. Videoendoskopkopfes zugeführt wird.
Nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 5 ist zur Temperaturregelung in Nachbarschaft der LEDs ein Temperatursensor angeordnet, welcher eine die Kühlluft transportierende, außerhalb des Kamera- bzw. Videoendoskopkopfes vorgesehene Pumpe steuert.
Um etwaige Leckagen des Kühlsystems rechtzeitig festzustellen, wird mit Anspruch 6 vorgeschlagen, in Nachbarschaft der LEDs einen Drucksensor anzuordnen, welcher bei Druckabfall ein Warn- und/oder ein die Stromversorgung unterbrechendes Steuersignal auslöst.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 Längsschnitt eines Kamerakopfes mit angekoppeltem Endoskop und interner Lichtquelle und
2 Längsschnitt eines Videoendoskopes mit interner Lichtquelle.
Die in 1 dargestellte Videokamera weist einen Kamerakopf 10 mit einem angekoppelten Endoskop 20 auf. Das Okular 21 des Endoskops 20 ist mittels eines Befestigungsflansches 14 mit dem Kamerakopf 10 mechanisch und damit optisch mit dem Objektiv 11 verbunden. Hinter dem Objektiv 11 befinden sich im Kamerakopf ein der Bildaufnahme dienender Sensor 12, der zur Verarbeitung der Bildsignale mit der auf einer Platine angeordneten Elektronik 13 elektrisch verbunden ist.
Das Endoskop 20 besteht in herkömmlicher Weise aus einem Endoskoprohr 22 mit Okular 21, in dessen Innern eine Stablinsenoptik 26 angeordnet ist. Im Mantelbereich des Endoskoprohres 22 sind Lichtleitfasern 23 angeordnet, welche das beim Anschlussstutzen 25 eingespeiste Licht der am distalen Ende befindlichen Lichtaustrittsseite 24 zuführen.
Die Lichtquelle in Form von LEDs 30 ist innerhalb des Kamerakopfes 10 angeordnet. Ihr zugeordnet ist eine das Licht sammelnde Optik 31 in Form eines Glaskörpers, dessen Austrittsseite über einen kurzen aus dem Kamerakopf 10 herausgeführten Lichtleiter 32 mit dem Anschlussstutzen 25, auf welchen der Lichtleiteranschluss 33 aufgeschraubt ist, verbunden ist. Im Anschlussstutzen 25 enden die Lichtleitfasern 23 des Endoskopes 20.
Damit wird das von der internen Lichtquelle erzeugte Licht auf kurzem Wege über einen wenig gefährdeten kurzen Lichtleiter 32 zum Endoskop 20 geführt.
Zur Vermeidung eines Wärmestaus innerhalb des Kamerakopfes 10 sind die LEDs 30 auf einem lamellierten Kühlkörper 34 angeordnet, welcher luftgekühlt ist. Die Kühlluft wird über innerhalb des Anschlusskabels 40 befindliche Leitungen 43, welche in Düsen 44 münden, zu- und abgeführt. Das Anschlusskabel 40, in welchem in Einzelnen nicht dargestellte elektrische Leitungen geführt sind, ist mit seinem Kabelschuh 41 an das rückwärtige Ende des Kamerakopfes 10 mittels einer der Zugentlastung dienenden Schraube 42 angeschraubt.
2 zeigt im Längsschnitt ein erfindungsgemäß gestaltetes Videoendoskop, bei welchem Endoskop und Kamera unmittelbar miteinander kombiniert sind.
Die den in 1 dargestellten Bauelemente entsprechenden Bauelemente sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit den gleichen Endziffern der zweistelligen Dezimalzahlen bezeichnet, um hierdurch die Beschreibung zu vereinfachen und das Verständnis zu erleichtern.
Das Videoendoskop besteht im Wesentlichen aus einem Videoendoskopkopf 50, welcher einerseits mit einem Endoskoprohr 62 und andererseits mit einem Anschlusskabel 80 verbunden ist.
Das Objektiv 51 zur Bildaufnahme ist am distalen Ende des Endoskoprohres 62 angeordnet. Die Bildaufnahme und -verarbeitung erfolgt mittels eines hinter dem Objektiv 51 befindlichen Sensors und einer nachfolgenden Elektronik, z. B. in Form eines Vorverstärkers 54, welche über eine innerhalb des Endoskoprohres 62 geführten Leiter mit der auf einer im Videoendoskopkopf 50 befindlichen Elektronik 53 für Bildverarbeitung und Steuerung verbunden ist.
Auch bei dieser Gestaltung dient der Objektbeleuchtung eine innerhalb des Videoendoskopkopfes 50 gelegene Lichtquelle in Form von LEDs 70, deren Licht mittels einer Sammeloptik 71 über einen Glasfaserverteiler 72 und die im Mantel des Endoskoprohres 62 angeordneten Lichtleitfasern 63 zur Lichtaustrittseite 64 am distalen Ende des Endoskoprohres 62 geführt wird.
Anders als bei der in 1 dargestellten Videokamera ist der die Optik 71 mit den Lichtleitfasern 63 verbindende Lichtleiter innerhalb des Videoendoskopkopfes 50 gelegen. Er hat die Form eines Glasfaserverteilers 72, welcher stirnseitig an die Austrittseite der Optik 71 angekoppelt ist und an der gegenüberliegenden Seite auf dem Umfang der inneren Enden der Lichtleitfasern 63 aufliegt, wodurch bei einem kurzen Weg ein guter, weitgehend verlustarmer Lichtübergang realisiert wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass der Verbindungslichtleiter 72 nicht wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 aus dem Kopf herausgeführt ist, sondern geschützt innerhalb des Kopfes 50 gelegen ist.
Wie bei der Videokamera gemäß 1 wird die von den LEDs 70 erzeugte Wärme mit einem lamellierten Kühlkörper 74 abgeführt, welcher mit über Zufuhr- und Abfuhrleitungen 83 und über Düsen 84 eingebrachte Luft gekühlt wird. Auch hier sind die Leitungen 83 innerhalb des Anschlusskabels 80 gelegen, dessen Kabelschuh 81 mit einer Zugentlastungsschraube 82 am Gehäuse des Videoendoskopkopfes 50 festgelegt ist.

10: Kamerakopf
11: Objektiv
12: Sensor
13: Platine für Elektronik
14: Befestigungsflansch
20: Endoskop
21: Okular
22: Endoskoprohr
23: Lichtleitfasern
24: Lichtaustrittseite
25: Anschlussstutzen
26: Stablinsenoptik
30: Lichtquelle mit LEDs
31: Optik
32: Lichtleiter
33: Lichtleiteranschluss
34: Kühlkörper
40: Anschlusskabel
41: Kabelschuh
42: Befestigungsschraube
43: Luftzu- und -abfuhrleitungen
44: Austrittsdüse
50: Videoendoskopkopf
51: Objektiv
52: Sensor
53: Elektronik
54: Elektronik, Vorverstärker
55: Leiter
62: Endoskoprohr
63: Lichtleitfasern
64: Lichtaustrittseite
70: Lichtquelle mit LEDs
71: Optik
72: Glasfaserverteiler
74: Kühlkörper
80: Anschlusskabel
81: Kabelschuh
82: Befestigungsschraube
83: Luftzufuhr- und -abfuhrleitungen
84: Austrittsdüsen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6551240 B2 [0009]

Claims

Videokamera mit einem an dessen Objektiv angekoppelten Endoskop bzw. Videoendoskop, bei welchem zur Objektbeleuchtung das von einer Lichtquelle erzeugte Licht von im Endoskoprohr angeordneten Lichtleitern zum dem Objekt benachbarten distalen Ende des Endoskoprohres geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle aus einer oder mehreren LEDs (30, 70) besteht, welche innerhalb des Kamera- bzw. Videoendoskopkopfes (10, 50) angeordnet ist und dass das von der Lichtquelle (30, 70) erzeugte Licht über eine Optik (31, 71) und einen Verbindungslichtleiter (32, 72) den im Endoskoprohr (22, 62) angeordneten Lichtleitfasern (23, 63) zugeführt wird.
Videokamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungslichtleiter (32) aus dem Kamerakopf (10) herausgeführt ist und über einen Anschlussstutzen (25), in welchem die Lichtleitfasern (23) des Endoskoprohres (22) enden, mit dem Endoskoprohr (22) verbunden ist.
Videoendoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungslichtleiter die Optik (71) in Form eines aus Glasfasern bestehenden Verteilers (72) unmittelbar mit den im Endoskoprohr (62) gelegenen Lichtleitfasern (63) verbindet.
Videokamera bzw. Videoendoskop nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (30, 70) auf einem Kühlkörper (34, 74) angeordnet sind, welcher mit über ein Anschlusskabel (40, 80) zu- und abgeführter Luft gekühlt wird.
Videokamera bzw. Videoendoskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Nachbarschaft der LEDs (30, 70) ein Temperatursensor angeordnet ist, welcher eine die Kühlluft transportierende Pumpe steuert.
Videokamera bzw. Videoendoskop nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Nachbarschaft der LEDs (30, 70) ein Drucksensor angeordnet ist, welcher bei Druckabfall ein Warn- und/oder ein die Stromversorgung unterbrechendes Steuersignal auslöst.