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Die Erfindung betrifft einen Kamerakopf für ein endoskopisches Instrument, umfassend einen Anschluss für eine Optik eines endoskopischen Instruments, einen flächigen optischen Sensor und eine Ausleseelektronik für den Sensor, ein Videoendoskopiesystem mit einem Videoendoskop mit einer Optik und mit einem entsprechenden Kamerakopf, sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines optischen flächigen Sensors eines entsprechenden Kamerakopfes für ein endoskopisches Instrument.
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Minimal-invasive endoskopische Einsätze am menschlichen oder tierischen Körper erfolgen mittels langgestreckten Endoskopen, die durch eine vorhandene oder vor dem Eingriff zu diesem Zweck erzeugte kleine Körperöffnung in einen Körperinnen- bzw. -hohlraum eingeführt werden. Da eine direkte Sicht auf das Operationsfeld in dem Körperhohlraum nicht möglich ist, sind Endoskope mit Optiken ausgestattet, die einen Blick in den zu behandelnden Körperhohlraum erlauben. Hierzu weisen übliche Endoskope eine Optik auf, die an der distalen Spitze des Endoskops eine Linse aufweist und im Endoskopschaft eine Anordnung von Linsen, beispielsweise Stablinsen, aufweist, mittels denen Licht aus dem Körperhohlraum zum proximalen Ende des Endoskops geleitet wird, d. h. zu dem Ende, das von einem Operateur oder Chirurgen gehalten und bedient wird.
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Im proximalen Bereich des Endoskops, beispielsweise an einem Griff, befindet sich ein Okular, also eine Optik, aus der das Licht, das an der distalen Spitze des Endoskops eintritt, wieder austritt. Ein solches Okular kann zur direkten Beobachtung mit bloßem Auge verwendet werden. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, am proximalen Ende des Endoskops an dessen Okular einen Kamerakopf anzuschließen, der eine eigene Optik aufweist, die das aus dem Endoskop austretende Licht auf einen flächigen optischen Matrixsensor, beispielsweise einen CCD-Chip oder einen CMOS-Chip, leitet. Das von dem optischen Matrixsensor aufgenommene Bild kann beispielsweise über einen Monitor angezeigt und ggf. gespeichert werden, um ggf. später wieder abgerufen und angezeigt zu werden.
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Das Gesichtsfeld der Optik des Endoskops ist, bedingt durch die zylindrische Form des optischen Systems des Endoskops, üblicherweise kreisförmig und wird kreisförmig auf den Sensor abgebildet. In der Urologie und in anderen Anwendungsbereichen, in denen endoskopische Untersuchungen und Operationen vorgenommen werden, ist es aus Sicht des behandelnden Chirurgen bzw. Operateurs von großer Bedeutung, bei Verwendung eines solchen Kamerakopfs und der damit einhergehenden Betrachtung des Operationsfelds als Videobild auf einem Monitor, stets das gesamte Gesichtsfeld, d. h. den gesamten Kreis bzw. Gesichtskreis der Optik, auch FOV („field of view”) angezeigt zu bekommen. Insbesondere der Rand des Gesichtsfelds ist dabei von großer Bedeutung, da es beispielsweise bei einer intraurethralen Resektion ansonsten zur Verletzung von Gewebe kommen kann. Auch bei vielen anderen endoskopischen Eingriffen und Untersuchungen werden wichtige Strukturen am Rand des Gesichtsfelds abgebildet.
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Bei bekannten Kameraköpfen und Optiken wird eine Abbildung des vollständigen Gesichtsfelds bzw. Gesichtskreises der Optik des Endoskops dadurch erreicht, dass die Abbildung der Linsenoptik auf dem Sensor des Kamerakopfs so ausgebildet ist, dass ein Abbildungsverhältnis von 80% bis 90% eingestellt wird, d. h. es werden nur 80% bis 90% der Höhe des Sensors ausgenutzt. Als Höhe des Sensors wird in diesem Zusammenhang die Erstreckung entlang der kürzeren Seite des rechteckigen Sensors bezeichnet. Die Sensoren weisen in der Regel ein übliches 5:4-Format oder ein 16:9-Format auf, wie sie auch bei den verwendeten Monitoren vorkommen, haben also ein Verhältnis von Breite zu Höhe von 5:4 oder 16:9.
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Bei einem Abbildungsverhältnis z. B. von 80% ist das Gesichtsfeld bzw. der Gesichtskreis der Optik vollständig auf dem Sensor abgebildet und wird auf dem Monitor vollständig angezeigt. Dies ist aufgrund des Sicherheitsabstandes zum oberen und zum unteren Rand sogar dann der Fall, wenn die Optik des Endoskops gegenüber dem Sensor einen Versatz, also eine Verschiebung der Zentren gegeneinander, aufweist, oder wenn die zentrale optische Achse der Optik des Endoskops gegenüber dem zentralen Normalvektor des Sensors im Kamerakopf verkippt ist. Eine solche Fehlausrichtung kommt insbesondere deshalb vor, weil der Anschluss des Kamerakopfes an das Endoskop nicht mit beliebig genauen Fertigungstoleranzen herstellbar ist und die Abbildung des Gesichtskreises auf dem Sensor sehr klein ist, beispielsweise nur wenige Millimeter im Durchmesser. Diese aufgrund von Fertigungstoleranzen auftretenden Versatze werden durch ein Abbildungsverhältnis von ca. 80% in der Regel kompensiert. Auf diese Weise wird ein nicht akzeptabler Bildbeschnitt vermieden.
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Die Wahl eines Abbildungsverhältnisses von z. B. ca. 80% führt allerdings auch dazu, dass die mögliche volle Auflösung des Sensors nicht genutzt wird. Beispielsweise werden bei einem 16:9-Sensor bei einem Abbildungsverhältnis von 80% nur ca. 28,3% aller Pixel effektiv genutzt, bei einem 5:4-Verhältnis ca. 40,2%. Bei einer üblichen Auflösung von 720 × 576 Bildpunkten in einem 5:4-Format werden somit nur ca. 167.000 von 414.720 Bildpunkten tatsächlich verwendet, bzw. weist der abgebildete Gesichtskreis einen Durchmesser von ca. 461 Bildpunkten auf.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kamerakopf und ein Videoendoskopiesystem sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines optischen flächigen Sensors zur Verfügung zu stellen, mit denen ohne Bildbeschnitt eine verbesserte optische Darstellung eines Operationsfeldes durch die Optik eines Endoskops ermöglicht wird.
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Diese Erfindung wird durch einen Kamerakopf für ein endoskopisches Instrument, umfassend einen Anschluss für eine Optik eines endoskopischen Instruments, einen flächigen optischen Sensor und eine Ausleseelektronik für den Sensor gelöst, der dadurch weitergebildet ist, dass der Sensor mit wenigstens einem Aktuator verbunden ist, mittels dessen der Sensor im Kamerakopf in wenigstens eine Richtung, insbesondere in Richtung einer minimalen Ausdehnung des Sensors, reversibel bewegbar ist.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Möglichkeit eröffnet wird, durch eine Bewegung des Sensors Bildbeschnitte zu vermeiden, selbst, wenn ein Versatz zwischen der Optik eines Endoskops und einem Sensor in einem Kamerakopf besteht, wenn der Sensor in seiner Ausgangsstellung ist. Dadurch, dass der Sensor zur Vermeidung eines Versatzes reversibel bewegbar ist, d. h. in eine Richtung und in die entsprechende Gegenrichtung, ist weiterhin die Möglichkeit eröffnet, ein größeres Abbildungsverhältnis als bisher möglich zu wählen. Dies ermöglicht eine verbesserte optische Qualität, da die Anzahl der Pixel, die auf dem Sensor von dem Gesichtskreis des endoskopischen Instruments angesprochen werden, bei Wahl eines nunmehr ermöglichten größeren Abbildungsverhältnisses entsprechend vergrößert ist.
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Eine vergrößerte Abbildung ist aus Qualitätsgründen der Abbildung und bei der Anzeige von Details aus dem Gesichtskreis der Endoskop-Optik wünschenswert. Bei einer Vergrößerung des Abbildungsverhältnisses z. B. von 80% auf beispielsweise 100% wird die Anzahl der angesprochenen Pixel um mehr als 56% vergrößert. So werden im zuvor genannten Fall eines Sensors mit einer Auflösung von 720 × 576 Bildpunkten nunmehr ca. 261.000 Bildpunkte tatsächlich ausgenutzt, der Gesichtskreis hat einen Durchmesser von 576 Bildpunkten. Bevorzugt wird hierzu die Richtung der minimalen Ausdehnung des Sensors gewählt. Bei üblichen Sensorformaten mit Verhältnissen von Breite zu Höhe von 5:4 oder 16:9 entspricht dies der geringeren Ausdehnung, also der Höhe. Die Maßnahme, dass der Sensor durch den Aktuator in dieser Richtung verschiebbar ist, ermöglicht es, den Sensor in seiner Höhe so zu positionieren, dass ein Versatz des Gesichtskreises der endoskopischen Optik zum Sensor ausgeglichen wird und der Gesichtskreis vollständig auf dem Sensor abgebildet wird.
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Da die Breite des Sensors größer ist als die Höhe, ist ein Versatz in dieser Richtung, d. h. der größeren Ausdehnung des Sensors, leichter auf dem Sensor selbst kompensierbar, ohne dass der Sensor in Richtung seiner Breite, d. h. seiner größeren Ausdehnung, bewegt werden müsste. Bei Sensoren, die ein wenig exzentrisches Seitenverhältnis aufweisen beispielsweise 5:4 oder weniger, ist aber auch eine Bewegungsrichtung in Richtung der größeren Ausdehnung vorteilhaft.
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Der wenigstens eine Aktuator kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein und ist insbesondere ein Mikro-Aktuator. Bevorzugte Ausbildungsformen sind beispielsweise Piezomotoren, Ultraschallmotoren oder andere Elektromotoren. Grundsätzlich sind allerdings jegliche Aktuatoren geeignet, die sehr präzise Vorschübe von Bruchteilen von Millimetern bewerkstelligen können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein Aktuator vorgesehen, mittels dessen der Sensor verkippbar ist. Eine Verkippung ist im Rahmen der Erfindung als eine Drehung des flächigen Sensors um eine Achse in der Sensorebene zu verstehen, die vorzugsweise durch das Zentrum des Sensors verläuft. Dies hat den Vorteil, dass neben optischen Versätzen auch Verkippungen der optischen Achse der Optik des Endoskops gegenüber der optischen Achse des Sensors ausgeglichen werden können. Eine solche Verkippung hat zur Folge, dass das Licht, das die Optik des Endoskops im Wesentlichen kegelförmig verlässt, auf die Optik nicht kreisförmig abgebildet wird, sondern als schiefer Schnitt durch den Kegel, also als Ellipse.
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Vorzugsweise ist der Sensor mittels wenigstens zweier Aktuatoren um mehrere Achsen verkippbar. Die Kombination der Verkippungen um die verschiedenen Kippachsen in der Sensorfläche erlaubt dann die Verkippung um eine beliebige Kippachse als Linearkombination verschiedener Kippachsen. Wenn der Sensor so verkippt wird, dass die optische Achse des Sensors, d. h. die Normale auf die Sensorfläche, parallel gestellt wird zur optischen Achse der Optik des Endoskops, wird die Exzentrizität der Ellipse vermindert und Idealerweise auf Null gestellt, so dass aus der Ellipse eine Kreisform wird.
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Eine nicht ausgeglichene Verkippung des Sensors gegenüber der Optik des Endoskops hat den weiteren Nachteil, dass der Sensor an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Abstände zum Austrittspunkt des Lichts aus der Optik des Endoskops aufweist, so dass nicht alle Teile des Gesichtsfelds gleich scharf abgebildet werden. Nach Ausgleich der Verkippung liegt dann die Schärfenebene über dem gesamten Gesichtsfeld in der Ebene des optischen Sensors.
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Erfindungsgemäß kann das Abbildungsverhältnis aufgrund der Verschiebbarkeit des Sensors vergrößert werden. Vorzugsweise weist der Sensor eine minimale Ausdehnung auf, die weniger als 5%, insbesondere weniger als 2%, größer ist als ein Durchmesser eines von der Optik des endoskopischen Instruments oder von einer Optik des Kamerakopfes auf den Sensor abgebildeten Bildes. Dies bedeutet auch, dass das Abbildungsverhältnis wenigstens 95% beträgt, insbesondere wenigstens 98%. Im Allgemeinen haben sowohl das endoskopische Instrument als auch der Kamerakopf eine Optik, so dass das Bild von der Optik des endoskopischen Instruments und von der Optik des Kamerakopfes auf dem Sensor abgebildet wird.
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Vorzugseise ist eine Ansteuerungsvorrichtung für den wenigstens einen Aktuator vorgesehen. Dieser befindet sich zweckmäßigerweise im Kamerakopf. Die Ansteuerungsvorrichtung ist üblicherweise elektronisch ausgebildet. Ebenfalls vorteilhafterweise weist der Kamerakopf eines Auslesevorrichtung oder Ausleseelektronik für den Sensor auf.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Auswertungsvorrichtung vorgesehen, mittels der erkennbar ist, wenn ein von der Optik des endoskopischen Instruments oder von der Optik des Kamerakopfes auf den Sensor abgebildetes Bild nicht vollständig auf dem Sensor abgebildet wird, wobei die Auswertungsvorrichtung ausgebildet ist, den wenigstens einen Aktuator, insbesondere über die Ansteuerungsvorrichtung, anzuweisen, den Sensor zu einer Korrektur der Positionierung des Bildes auf dem Sensor so zu bewegen, dass das Bild vollständig und ohne Überstand auf dem Sensor abgebildet ist. Die Auswertungsvorrichtung ist eine Bildauswertungsvorrichtung, beispielsweise ein Mikroprozessor, digitaler Signalprozessor oder Computer, der die Position des Gesichtskreises auf dem Sensor anhand der vom Sensor gelieferten Bilddaten analysiert, einen Versatz feststellt und den Aktuator entsprechend anweist, den Versatz zu kompensieren und zu minimieren. Dieses ist anhand bekannter Bilderkennungsverfahren möglich, beispielsweise über eine Segmentierung der entstehenden kreisrunden Maske.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Auswertungsvorrichtung ausgebildet, zu erkennen, wenn das auf dem Sensor abgebildete Bild nicht kreisförmig, sondern elliptisch oder anderweitig deformiert ist, und eine Verkippung des Sensors zu einer Korrektur der Form des Bildes auf dem Sensor so anzusteuern, dass das Bild auf dem Sensor einer Kreisform angenähert wird oder eine Kreisform annimmt. Insbesondere ist es zur Kompensierung von Verkippungen vorteilhaft, wenn mehrere Aktuatoren vorgesehen sind, die Verkippungen in unterschiedliche Richtungen bewerkstelligen können, so dass in der Vektoraddition eine Verkippung der Sensorfläche in jeder beliebigen Richtung bzw. um eine beliebige Kippachse möglich ist, in der eine Exzentrizität der Ellipsenform festgestellt wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Videoendoskopiesystem mit einem Videoendoskop mit einer Optik, einem erfindungsgemäßen Kamerakopf, wie vorstehend beschrieben, und einer Kontrollvorrichtung für den Kamerakopf gelöst. Das erfindungsgemäße Videoendoskopiesystem weist die gleichen Vorteile auf, wie der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kamerakopf. Allerdings ist die Auswertungsvorrichtung oder eine zusätzliche Auswertungsvorrichtung in diesem Fall in einer externen Kontrollvorrichtung für den Kamerakopf angeordnet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Kontrollvorrichtung. eine Auswertungsvorrichtung, mittels der erkennbar ist, wenn ein von der Optik des endoskopischen Instruments oder von der Optik des Kamerakopfes auf den Sensor abgebildetes Bild nicht vollständig auf dem Sensor abgebildet wird, wobei die Auswertungsvorrichtung ausgebildet ist, den wenigstens einen Aktuator, insbesondere über die Ansteuerungsvorrichtung, anzuweisen, den Sensor zu einer Korrektur der Positionierung des Bildes auf dem Sensor so zu bewegen, dass das Bild vollständig und ohne Überstand auf dem Sensor abgebildet ist.
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Ebenfalls ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Auswertungsvorrichtung ausgebildet ist zu erkennen, wenn das auf dem Sensor abgebildete Bild nicht kreisförmig, sondern elliptisch oder anderweitig deformiert ist, und eine Verkippung des Sensors zu einer Korrektur der Form des Bildes auf dem Sensor so anzusteuern, dass das Bild auf dem Sensor einer Kreisform angenähert wird oder eine Kreisform annimmt.
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Das Videoendoskopiesystem oder der Kamerakopf, wenn er eine Auswertungsvorrichtung umfasst, ist vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass die Auswertungsvorrichtung ausgebildet ist, den wenigstens einen Aktuator schrittweise zu einer Korrektur der Position und/oder der Form des Bildes auf dem Sensor anzusteuern und nach jedem Schritt die Lage und/oder Form des Bildes auf dem Sensor zu überprüfen und die Korrektur schrittweise fortzuführen, bis eine zentrale Lage des Bildes auf dem Sensor und/oder eine näherungsweise oder genaue Kreisform des Bildes auf dem Sensor erreicht ist. Diese schrittweise Korrektur stellt eine sehr schnelle und robuste Korrekturmöglichkeit dar.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Ansteuern eines optischen flächigen Sensors eines Kamerakopfes, insbesondere eines erfindungsgemäßen vorstehend beschriebenen Kamerakopfes, für ein endoskopisches Instrument gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass eine Position und/oder eine Form eines durch eine Optik eines endoskopischen Instruments oder von der Optik des Kamerakopfes auf den Sensor abgebildeten Bildes ermittelt wird und daraufhin die Position und/oder die Neigung des Sensors so korrigiert wird, dass das Bild vollständig und ohne Überstand auf dem Sensor abgebildet ist und/oder dass das Bild auf dem Sensor unter Verringerung der Exzentrizität seiner Ellipsenform einer Kreisform angenähert wird oder eine Kreisform annimmt. Auf diese Weise kann bei gleichzeitiger Wahrung der Schärfe über das gesamte Gesichtsfeld der Endoskop-Optik ein großes Abbildungsverhältnis eingestellt werden, ohne dass durch einen Versatz Teile des Gesichtsfeldes abgeschnitten werden, so dass eine große Zahl von Pixeln und somit eine hohe Auflösung des Bildes erreicht wird.
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Vorzugsweise erfolgt die Korrektur schrittweise, wobei nach jedem Korrekturschritt die Position und/oder die Form des Bildes überprüft wird und ein weiterer Korrekturschritt durchgeführt wird, wenn die Position und/oder die Form des Bildes auf dem Sensor noch nicht einer vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Position und/oder Soll-Form entspricht. Die Soll-Position des Gesichtsfeldes bzw. Bildes auf dem Sensor ist auf die Mitte des Sensors hin zentriert, die Soll-Form ist insbesondere eine Kreisform. Die Kreisform ist die üblichste Form eines Gesichtsfeldes eines endoskopischen Instruments. Abhängig von speziellen Endoskop-Optiken kann allerdings auch eine andere Form als eine Kreisform vorhanden sein. Diese schrittweise Korrektur durch die wiederholte Ausführung der Schritte stellen eine Rückkopplung bzw. einen Regelkreis dar.
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Die zu den einzelnen Erfindungsgegenständen, d. h. den erfindungsgemäßen Kamerakopf, das erfindungsgemäße Videoendoskopiesystem und das erfindungsgemäße Verfahren, genannten Merkmale, Eigenschaften und Vorteile gelten ohne Einschränkung auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände, auch wenn sie in den Zusammenhängen nicht explizit genannt sind.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Videoendoskopiesystems in schematischer Darstellung,
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2 eine Darstellung eines Sensors mit Gesichtskreis in schematischer Darstellung,
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3 eine Darstellung eines Sensors mit erfindungsgemäß platziertem Gesichtskreis in schematischer Darstellung.
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In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Videoendoskopiesystem in schematischer Darstellung gezeigt. Ein Kamerakopf 1 weist an seinem distalen Ende einen Adapter 2 zum Anschluss an den Handgriff oder das proximale Ende eines Endoskops (nicht dargestellt) auf. Der Kamerakopf 1 weist eine Optik 3 auf, mittels deren das aus dem endoskopischen Instrument austretende Licht auf die Oberfläche eines flächigen Matrixsensors 4, beispielsweise einen CCD-Chip, abgebildet wird.
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Der Kamerakopf 1 weist im Unterschied zu herkömmlichen Kameraköpfen einen Aktuator 5 auf, der mit dem Sensor 4 verbunden ist und diesen bewegen kann. Anstelle eines Aktuators 5 können auch mehrere Aktuatoren vorgesehen sein, die den Sensor 4 jeweils in verschiedene Richtungen bewegen und/oder verkippen können.
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Der Sensor 4 ist mit einer Ausleseelektronik 6 verbunden, die Bildinformationen vom Sensor 4 ausliest und weiterleitet. Ebenfalls im Kamerakopf 1 enthalten ist eine Aktuatorsteuerung 7, die mit dem Aktuator 5 verbunden ist und ggf. eine Bewegung des Sensors 4 durch den Aktuator 5 veranlasst. Der in 1 gezeigte Kamerakopf 1 ist über eine Datenleitung mit einer Kontrollvorrichtung 9 verbunden, die eine Auswertungsvorrichtung 8 aufweist. Die Auswertungsvorrichtung 8 empfängt von der Ausleseelektronik 6 die auf dem Sensor 4 ausgelesenen Bilddaten und unterwirft sie einer Analyse. Die Auswertungsvorrichtung 8 analysiert dabei die Position des idealerweise kreisförmigen Gesichtsfelds der Abbildung auf dem Sensor 4 sowie ggf. die Exzentrizität einer Ellipsenform, falls eine Verkippung der optischen Achse des flächigen Sensors 4 gegenüber der optischen Achse des aus dem endoskopischen Instrument austretenden Lichts. Die Auswertungsvorrichtung 8 in der Kontrollvorrichtung 9 sendet daraufhin Steuersignale an die Aktuatorsteuerung 7, die wiederum den Aktuator 5 ansteuert, um den Sensor 4 zu verschieben und/oder zu kippen.
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In 2 ist schematisch ein 16:9-Sensor 10 dargestellt, auf dem ein Bildkreis 12, d. h. ein Gesichtskreis der Optik eines endoskopischen Instruments, zentriert abgebildet ist. Mit gestrichelten Linien sind die Ausmaße eines schmaleren Sensors 11 im 5:4-Format dargestellt. Mit gestrichelten Linien ist ebenfalls ein Bildkreis 13 mit einem Versatz dargestellt. Auch der verschobene Bildkreis 13 ist vollständig auf den Sensoren 10 bzw. 11 abgebildet, da das Abbildungsverhältnis in diesem Fall bzw. Beispiel 80% beträgt. Ein Versatz der optischen Achsen von Sensor und Optik des endoskopischen Instruments wird daher durch den Sicherheitsabstand aufgrund des kleinen Abbildungsverhältnisses aufgefangen.
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Bei dem in 2 dargestellten Abbildungsverhältnis von 80% beträgt der Durchmesser des Bildkreises 12 bzw. 13 80% der Höhe des Sensors 10 bzw. 11. Die vom Bildkreis 12 bzw. 13 abgedeckte Fläche beträgt ca. 28,3% der Gesamtfläche des 16:9-Sensors 10 und ca. 40,2% der Gesamtfläche des 5:4-Sensors 11.
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In 3 ist eine ähnliche Situation wie in 2 dargestellt, mit dem Unterschied, dass ein Abbildungsverhältnis von 100% des Bildkreises 14 bzw. 15 in Bezug auf die Höhe des 16:9-Sensors 10 bzw. des 5:4-Sensors 11 gewählt ist. In diesem Fall führt ein Versatz des Bildkreises 15 bezüglich des zentrierten Bildkreises 14 dazu, dass ein Teil des Bildkreises 15 nicht auf dem Sensor 10 bzw. 11 liegt und somit nicht dargestellt ist. Dieser Bildbeschnitt ist unerwünscht. Der Bildbeschnitt wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass der Sensor 10 bzw. 11 in Bezug auf die Lage des Bildkreises 15 verschoben wird, so dass die Position des zentrierten Bildkreises 14 eingenommen wird.
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Bei dem in 3 dargestellten Abbildungsverhältnis von 100% nimmt der Bildkreis 14 auf dem 16:9-Sensor einen Flächenanteil von ca. 44,2% ein, während er auf dem 5:4-Sensor einen Flächenanteil von ca. 62,8% einnimmt. Dies bedeutet gegenüber 2 eine Steigerung der Flächenausnutzung um über 56% und geht mit einer höheren Auflösung von Bilddetails einher.
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Mittels des erfindungsgemäßen Kamerakopfes 1, des erfindungsgemäßen Videoendoskopiesystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, die optische Qualität der Darstellung und die Auflösung zu erhöhen, ohne einen Bildbeschnitt zu erleiden. Dies geschieht mittels Aktuatoren 5 automatisch, wohingegen eine handgesteuerte Korrektur weder möglich noch gewünscht ist.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kamerakopf
- 2
- Anschlussadapter
- 3
- optisches System
- 4
- flächiger optischer Sensor
- 5
- Aktuator
- 6
- Ausleseelektronik
- 7
- Aktuatorsteuerung
- 8
- Auswertungsvorrichtung
- 9
- Kontrollvorrichtung
- 10
- 16:9-Sensor
- 11
- 5:4-Sensor
- 12
- Bildkreis
- 13
- verschobener Bildkreis
- 14
- Bildkreis
- 15
- verschobener Bildkreis
