DE102022117581A1

DE102022117581A1 - Beleuchtungsvorrichtung, Bildgebungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung, Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht und Verfahren zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022117581A1
Application number: DE102022117581.2A
Authority: DE
Inventors: Lukas Buschle; Werner Göbel; Antje Haap-Hoff
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2024-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (12), umfassend: eine optische Schnittstelle (16) zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts (14); und eine Beleuchtungseinheit (18), die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle (16) zu liefern. Die Beleuchtungseinheit (18) ist multimodal ausgebildet und umfasst mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28), die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Die Beleuchtungseinheit (18) ist in zumindest einem Multispektralmodus betreibbar, in dem eine erste Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit (18) Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung liefert. Ferner ist die Beleuchtungseinheit (18) in zumindest einem Fluoreszenzmodus betreibbar, in dem eine zweite Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit (18) Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung liefert. Die Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) umfassen zumindest ein Leuchtelement (20), das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, eine, insbesondere medizinische, Bildgebungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung, ein Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht und ein Verfahren zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Bildgebungsvorrichtungen wie beispielsweise endoskopische oder exoskopische Vorrichtungen bekannt, die Multispektral- oder Hyperspektralbilder erzeugen. Multispektral- oder Hyperspektralbilder weisen neben zwei räumlichen Dimensionen, wie sie etwa ein herkömmliches Bild einer Kamera hat, eine spektrale Dimension auf. Die spektrale Dimension umfasst mehrere Spektralbänder (Wellenlängenbänder). Multispektrale und hyperspektrale Bilder unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl an und der Breite von ihren spektralen Bändern.
Es sind einige Bildgebungsvorrichtungen zur Erzeugung solcher Multispektral- oder Hyperspektralbilder, insbesondere im Kontext medizinischer Anwendungen, bekannt. In DE 20 2014 010 558 U1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Hyperspektralbilds eines Untersuchungsgebietes eines Körpers beschrieben. In der Vorrichtung sind ein Eingangsobjektiv zur Erzeugung eines Bilds in einer Bildebene sowie eine schlitzförmige Blende in der Bildebene zur Ausblendung eines schlitzförmigen Bereichs des Bilds angeordnet. Das durch die Blende hindurchtretende Licht wird mittels eines dispersiven Elements aufgefächert und mittels eines Kamerasensors aufgenommen. Dadurch kann von dem Kamerasensor eine Vielzahl von Spektren mit jeweils zugeordneter räumlicher Koordinate entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufgenommen werden. Die beschriebene Vorrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, in einer von der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende verschiedenen Richtung weitere Spektren entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufzunehmen. Das dieser Offenbarung zugrunde liegende Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern ist auch als sogenanntes Pushbroom-Verfahren bekannt.
Neben dem Pushbroom-Verfahren gibt es weitere Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern. Beim sogenannten Whiskbroom-Verfahren wird das Untersuchungsgebiet oder auch Objekt punktweise abgefahren und für jeden Punkt ein Spektrum gewonnen. Im Gegensatz dazu, werden bei dem Staring-Verfahren mehrere Bilder mit denselben räumlichen Koordinaten aufgenommen. Dabei werden von Bild zu Bild verschiedene Spektralfilter und/oder Beleuchtungsquellen verwendet, um spektrale Information aufzulösen. Ferner gibt es Verfahren, gemäß denen durch geeignete optische Elemente wie optische Slicer, Linsen und Prismen ein zweidimensionales Mehrfarbenbild in mehrere spektrale Einzelbilder zerlegt wird, die gleichzeitig auf unterschiedlichen Detektoren oder Detektorbereichen erfasst werden. Dies wird bisweilen als Schnappschuss-Ansatz bezeichnet.
Wie in DE 10 2020 105 458 A1 beschrieben, eignen sich multispektrale und hyperspektrale Bildgebungsvorrichtungen insbesondere als endoskopische Bildgebungsvorrichtung. In dem Zusammenhang ist multispektrale und/oder hyperspektrale Bildgebung ein fundamentales Einsatzfeld beispielsweise zur Diagnostik sowie zur Beurteilung eines Erfolgs bzw. einer Qualität eines Eingriffs.
Daneben wird insbesondere im medizinischen Bildgebungsbereich Weißlichtbildgebung eingesetzt. Beobachtetes Gewebe wird mit Weißlicht beleuchtet, und mittels einer Kamera oder anderer Bilderfassungssensorik werden Bilder des Gewebes erzeugt, die dann einem Benutzer angezeigt werden können.
Ferner wird Fluoreszenzbildgebung eingesetzt, im Speziellen im medizinischen Bildgebungsbereich. Gewebe wird dabei gezielt in einem bestimmten Wellenlängenbereich beleuchtet, um gezielt in bestimmte Entitäten wie beispielsweise Gewebebereiche eingebrachte fluoreszierende Farbstoffmoleküle anzuregen. Das daraufhin emittierte Licht mit größerer Wellenlänge kann durch einen geeignet gewählten Filter beobachtet werden, mittels dessen Anregungslicht ausgeblendet werden kann.
Multimodale Bildgebungsvorrichtungen gestatten es, wahlweise Weißlichtbilder und/oder Multispektralbilder und/oder Fluoreszenzbilder und/oder Hyperspektralbilder aufzunehmen. Beispiele für derartige Bildgebungsvorrichtungen sind multimodale Endoskope und multimodale Exoskope. Zur Realisierung unterschiedlicher Modi können Lichtquellen erforderlich sein, die in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar sind, um bedarfsweise Beleuchtungslicht in unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen. Ferner können umschaltbare oder wechselbare optische Komponenten erforderlich sein, um die Bildgebungsvorrichtung an die unterschiedlichen Modi anzupassen.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Betrieb in unterschiedlichen Modi zu ermöglichen und dabei insbesondere einen hohen Grad an Effizienz und/oder Bediensicherheit und Einfachheit zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Bildgebungsvorrichtung, ein Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht und ein Verfahren zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind.
Es kann eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sein, insbesondere zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät wie ein Endoskop, Exoskop und/oder Mikroskop. Hierbei kann es sich um eine Endoskopbeleuchtungsvorrichtung, Exoskopbeleuchtungsvorrichtung oder Mikroskopbeleuchtungsvorrichtung handeln.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts und eine Beleuchtungseinheit, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann multimodal ausgebildet sein und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann in zumindest einem Multispektralmodus betreibbar sein, in dem eine erste Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung liefert. Ferner kann die Beleuchtungseinheit in zumindest einem Fluoreszenzmodus betreibbar sein, in dem eine zweite Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung liefert. Die Leuchtelemente können zumindest ein Leuchtelement umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist.
Zudem kann ein Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät mittels einer Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sein, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst dabei eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts und eine Beleuchtungseinheit, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Das Verfahren umfasst den Schritt eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer ersten Gruppe der Leuchtelemente, um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern und den Schritt eines
zumindest zeitweisen Aktivierens einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente, um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern. Zumindest eines der Leuchtelemente wird sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert.
In einigen Ausführungsformen kann die Beleuchtungsvorrichtung eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts und eine Beleuchtungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann in zumindest einem Multispektralmodus betreibbar sein, in dem eine erste Gruppe der Leuchtelemente, die wenigstens zwei der Leuchtelemente umfasst, zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung liefert. Die Leuchtelemente der ersten Gruppe können derart angeordnet sein, dass von den Leuchtelementen emittiertes Licht ausgehend vom jeweiligen Leuchtelement bis zur optischen Schnittstelle jeweils einen zumindest im Wesentlichen gleich langen Lichtweg durchläuft.
Ferner kann eine Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sein, insbesondere eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, die eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung und ein Bildgebungsgerät, beispielsweise ein Endoskop und/oder Exoskop und/oder Mikroskop umfasst, das mit der optischen Schnittstelle der Beleuchtungsvorrichtung verbindbar ist.
Des Weiteren ist hierin ein Verfahren zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung beschrieben, insbesondere einer erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung, die ein Bildgebungsgerät umfasst. Dabei wird gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht erzeugtes Beleuchtungslicht an das Bildgebungsgerät geliefert wird.
In einigen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät umfassen. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts und eine Beleuchtungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit multimodal ausgebildet und in mehreren unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar ist. Eine Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, kann die Beleuchtungsvorrichtung und ein Bildgebungsgerät umfassen, das mit der optischen Schnittstelle der Beleuchtungsvorrichtung verbindbar ist, sowie eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts und einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit automatisch aufeinander abzustimmen. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, die Beleuchtungsvorrichtung und/oder das Bildgebungsgerät anzusteuern.
Des Weiteren kann ein Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung vorgesehen sein, das ein automatisiertes Abstimmen eines Betriebszustands des Bildgebungsgeräts und eines Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit umfasst.
Durch die obengenannten Merkmale kann der Betrieb in unterschiedlichen Modi ermöglicht werden. Dabei kann ein hoher Grad an Effizienz und/oder Bediensicherheit und Einfachheit erzielt werden. Durch die vorgeschlagene Kombination von Bildgebungsmodi bzw. hierfür verwendeter Leuchtelemente kann die Komplexität von Lichtquelle und/oder Bilderfassung reduziert werden. Es kann eine geringe Anzahl verbauter Leuchtelemente, Filter und/oder zugeordneter optischer Elemente bei zugleich großem Funktionsumfang verwendet werden. Ferner kann Bauraum eingespart werden, wodurch ein hoher Grad an Kompaktheit erzielt werden kann. Aufgrund der Wahl im Wesentlichen gleich langer Lichtwege können Abweichungen und ggf. Messfehler vermieden werden, die auf relative spektrale Intensitäten in unterschiedlichen Spektralbereichen zurückgehen und beispielsweise auftreten können, wenn ein Endoskop(schaft) relativ zur Kameraeinheit verdreht wird und/oder wenn ein Lichtleiter relativ zum Bildgebungsgerät verdreht wird. Aufgrund der im Wesentlichen gleich langen Lichtwege können weitgehend identische Intensitätsprofile der betroffenen Leuchtelemente erzielt werden. Ferner können durch ein automatisches Abstimmen des Betriebszustand des Bildgebungsgeräts und des Beleuchtungsmodus ein hoher Grad an Bedienkomfort erreicht sowie Fehlbedienungen vermieden werden. Hierdurch kann ein multimodales System bereitgestellt werden, das einfach zwischen unterschiedlichen Modi umgeschaltet werden kann.
Die Bildgebungsvorrichtung kann eine mikroskopische, makroskopische und/oder exoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Das Bildgebungsgerät kann als Mikroskop, Makroskop und/oder Exoskop ausgebildet sein und/oder ein solches umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine Endoskopvorrichtung sein. Das Bildgebungsgerät kann ein Endoskop sein und/oder umfassen. Es versteht sich, dass das Bildgebungsgerät über elektronische Komponenten verfügen aber auch rein mechanisch ausgebildet sein kann.
Die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere das Bildgebungsgerät ist in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet, zur Begutachtung und/oder Beobachtung in einen Hohlraum einführbar zu sein, beispielsweise in eine künstliche und/oder natürliche Kavität, etwa in ein Inneres eines Körpers, in ein Körperorgan, in Gewebe oder dergleichen. Die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere das Bildgebungsgerät kann auch dazu eingerichtet sein, zur Begutachtung und/der Beobachtung in ein Gehäuse, eine Verschalung, einen Schacht, ein Rohr oder eine andere, insbesondere künstliche, Struktur einführbar zu sein.
Die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere das Bildgebungsgerät kann dazu eingerichtet sein, Gewebeparameter, Bilder von Wunden, Bilder von Körperteilen etc. aufzunehmen. Beispielsweise kann die Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, ein Operationsfeld abzubilden. Die Bildgebungsvorrichtung und/oder das Bildgebungsgerät kann eine räumlich und spektral auflösende Bilderfassungseinheit umfassen, die zumindest eine Optik und zumindest eine mit der Optik gekoppelte Bilderfassungssensorik umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine Bilderfassung eines Bildbereichs durchzuführen, bei der räumlich und spektral aufgelöste Bilddaten erzeugt werden, die sowohl räumliche als auch spektrale Information umfassen.
Die Bilderfassungseinheit und insbesondere die Optik und/oder die Bilderfassungssensorik kann/können zur multispektralen und/oder hyperspektralen Bildgebung eingerichtet sein, im Speziellen dazu, multispektrale und/oder hyperspektrale Bilddaten zu erfassen und/oder zu erzeugen. Multispektrale Bildgebung bzw. multispektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, und in einigen Fällen wenigstens fünf Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden. Hyperspektrale Bildgebung bzw. hyperspektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens 20, wenigstens 50 oder sogar wenigstens 100 Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden.
Die Bildgebungsvorrichtung kann nach dem Pushbroom-Verfahren und/oder nach dem Whiskbroom- Verfahren und/oder nach dem Staring- Verfahren und/oder nach einem Schnappschussprinzip arbeiten.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Bildgebungsvorrichtung und/oder das Bildgebungsgerät eine Weißlichtkamera und/oder Sensorik zur Weißlichtbilderfassung. Die Bildgebungsvorrichtung und/oder das Bildgebungsgerät kann zusätzlich zur spektral aufgelösten Bildgebung zur Weißlichtbildgebung eingerichtet sein. Hierfür kann eine separate Optik und/oder eine gemeinsame Optik verwendet werden. Die Weißlichtbildgebung und die spektral aufgelöste Bildgebung können gleichzeitig oder abwechselnd oder zeitweise gleichzeitig und zeitweise nacheinander durchgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Bildgebungsvorrichtung und/oder das Bildgebungsgerät Sensorik zur Fluoreszenzbildgebung. Die Bildgebungsvorrichtung und/oder das Bildgebungsgerät kann zusätzlich zur spektral aufgelösten Bildgebung und ggf. zusätzlich zur Weißlichtbildgebung zur Fluoreszenzbildgebung eingerichtet sein. Hierfür kann eine separate Optik und/oder eine gemeinsame Optik verwendet werden. Die Fluoreszenzbildgebung, ggf. die Weißlichtbildgebung und die spektral aufgelöste Bildgebung können gleichzeitig oder abwechselnd oder zeitweise gleichzeitig und zeitweise nacheinander durchgeführt werden.
Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, eine große spektrale Auflösung verwenden zu können. Es bietet sich dann eine hyperspektrale Bildgebung an. Diese kann mit einer Weißlichtbildgebung und/oder einer Fluoreszenzbildgebung kombiniert sein. Hierdurch ist eine Beobachtung in Echtzeit über ein Weißlichtbild und/oder ein Fluoreszenzbild möglich, auch wenn die Erfassung spektral aufgelöster Bilddaten nur im Wesentlichen in Echtzeit erfolgt, also beispielsweise mehrere Sekunden zur Erstellung eines spektral aufgelösten Bildes benötigt werden.
Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, spektrale Bilddaten in Echtzeit zu erzeugen. Dies beinhaltet beispielsweise die Erzeugung eines spektral aufgelösten Bildes in weniger als einer Sekunde oder sogar mehrmals pro Sekunde. Hierbei kann es zweckmäßig sein, auf multispektrale Bildgebung zurückzugreifen. Einer ggf. geringeren spektralen Auflösung steht dann eine höhere Bildwiederholrate gegenüber. Je nach Anwendung kann es hinreichend sein, nur wenige verschiedene Spektralbereiche und/oder Wellenlängen zu berücksichtigen, beispielsweise zwei oder drei oder vier oder generell weniger als zehn. Hierbei kann wahlweise auf eine zusätzliche Weißlichtbildgebung verzichtet werden. Spektral aufgelöste Bilddaten, die in Echtzeit gewonnen werden bzw. mehrere Bilder pro Sekunde liefern, können auch zu Überwachungszwecken eingesetzt werden, wobei nicht zwingend ein wiederzugebendes Bild für einen Benutzer erstellt werden muss, sondern die Bilddaten auch im Hintergrund verarbeitet werden können.
Die optische Schnittstelle kann wahlweise lösbar und verbindbar sein. Zudem kann die optische Schnittstelle mit einer mechanischen Schnittstelle kombiniert sein, sodass eine optische Verbindung beispielsweise automatisch dann hergestellt wird, wenn das Bildgebungsgerät mechanisch angekoppelt wird.
Die Leuchtelemente können einfarbige LEDs (Leuchtdioden) und/oder Laserdioden umfassen. Ferner kann zumindest eines der Leuchtelemente eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungseinheit zumindest ein blaues Leuchtelement, zumindest ein rotes Leuchtelement, zumindest ein dunkelrotes Leuchtelement und zumindest ein Nah-IR-Leuchtelement (Nahinfrarot-Leuchtelement), insbesondere jeweils LEDs oder Laserdioden. Zusätzlich kann die Beleuchtungseinheit zumindest eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle umfassen.
Die erste Gruppe kann zumindest zwei Leuchtelemente umfassen, die spektral unterschiedlich emittieren. Ein hoher Grad an Effizienz bei einer Multispektralbildgebung kann erzielt werden, wenn der Multispektralmodus unterschiedliche Zustände umfasst, in denen jeweils ein bestimmtes Leuchtelement bzw. ein bestimmter Leuchtelementtyp zumindest zeitweise aktiviert ist. Hierdurch kann gezielt in einem bestimmten Spektralbereich beleuchtet werden, wodurch unterschiedliche Spektralbilder erfasst werden können. Unterschiedliche Leuchtelemente, die in unterschiedlichen Zuständen aktiviert sind, können als unterschiedliche Stützstellen für die Multispektralbildgebung dienen. Zumindest eine dieser Stützstellen kann derart gewählt sein, dass sie an charakteristische Punkte von Absorptionsspektren physiologisch relevanter Komponenten angepasst ist, beispielsweise an einen isosbestischen Punkt der Hämoglobin-Oxygenierungskurve. Die Multispektralbildgebung kann zusätzlich die Verwendung geeigneter Beobachtungsfilter umfassen.
Ferner kann die zweite Gruppe zumindest zwei Leuchtelemente umfassen, die spektral unterschiedlich emittieren. Der Fluoreszenzmodus kann unterschiedliche Untermodi und/oder Zustände umfassen, in denen jeweils ein bestimmtes Leuchtelement bzw. ein bestimmter Leuchtelementtyp zumindest zeitweise aktiviert ist. Hierdurch kann gezielt in einem bestimmten Spektralbereich angeregt werden, sodass Fluoreszenzbildgebung etwa für einen konkret ausgewählten Farbstoff erfolgen kann. Das zumindest eine Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, ist in anderen Worten sowohl für den Multispektralmodus als auch für den Fluoreszenzmodus einsetzbar.
Die erste Gruppe umfasst in einigen Ausführungsformen lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente. Alternativ oder zusätzlich umfasst in einigen Ausführungsformen die zweite Gruppe lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente. In dem Multispektralmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der ersten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur ersten Gruppe gehören, deaktiviert sind. In dem Fluoreszenzmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der zweiten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur zweiten Gruppe gehören, deaktiviert sind. Generell versteht sich, dass die Leuchtelemente unterschiedliche Leuchtelementtypen umfassen können und dass von den unterschiedlichen Leuchtelementtypen insbesondere jeweils genau ein Leuchtelement vorhanden sein kann. Es versteht sich, dass auch gemischte Betriebsmodi erfindungsgemäß vorkommen können, in denen die genannten Modi sequentiell verwendet werden. Beispielsweise kann sequentiell Multispektralbildgebung und Fluoreszenzbildgebung durchgeführt werden.
Der Lichtweg, den von den Leuchtelementen der ersten Gruppe emittiertes Licht ausgehend vom jeweiligen Leuchtelement bis zur optischen Schnittstelle durchläuft, erstreckt sich insbesondere von einer lichtemittierenden Fläche des jeweiligen Leuchtelements bis zu einem Punkt der optischen Schnittstelle, an dem Licht aus der optischen Schnittstelle auskoppelbar ist. Eine Länge der genannten Lichtwege unterscheidet sich insbesondere höchstens um 20 %, vorzugsweise um höchstens 10 %, bevorzugt um höchstens 5 % und besonders bevorzugt um höchstens 3 %. Diese Prozentangaben können auf einen längsten der verglichenen Lichtwege bezogen sein.
Der Betriebszustand des Bildgebungsgeräts, der mit dem Beleuchtungsmodus abgestimmt wird, kann einen Bildgebungsmodus definieren. Beispielsweise kann es sich um einen Betriebszustand handeln, in dem Multispektralbildgebung, Weißlichtbildgebung oder Fluoreszenzbildgebung durchführbar ist. Eine vielseitig einsetzbare Bildgebungsvorrichtung kann insbesondere dann bereitgestellt werden, wenn die Steuerung für einen Multispektralbetriebszustand und/oder für einen Fluoreszenzbetriebszustand und/oder für einen Weißlichtbetriebszustand die Beleuchtungsvorrichtung entsprechend in einen Multispektralmodus, Fluoreszenzmodus bzw. Weißlichtmodus versetzt.
Die Steuerung kann die automatische Abstimmung durch elektronisches Ansteuern der Beleuchtungsvorrichtung und/oder des Bildgebungsgeräts bewirken. Das Abstimmen kann auch inhärent durch Wahl eines geeigneten Filters, beispielsweise eines Beobachtungsfilters, erfolgen. Die Steuerung kann als separate Steuereinheit ausgebildet oder in eine Steuerung der Bildgebungsvorrichtung integriert sein.
Synergie hinsichtlich der Verwendung eines Leuchtelements für unterschiedliche Modi und damit verbundene Effizienzzugewinne können insbesondere dann erzielt werden, wenn zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, Licht im roten Spektralbereich emittiert, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Der Spektralbereich kann schmalbandig sein und die Wellenlänge 660 nm umfassen. „Schmalbandig“ kann eine spektrale Breite von höchstens 80 nm, insbesondere von höchstens 40 nm oder sogar von höchstens 20 nm umfassen. Dieses zumindest eine Leuchtelement kann dazu eingerichtet sein, im roten Spektralbereich absorbierende Farbstoffe anzuregen und einen Beitrag zur Beleuchtung im roten Spektralbereich für eine Multispektralbildgebung zu liefern.
Die Beleuchtungseinheit kann in einigen Ausführungsformen in zumindest einem Weißlichtmodus betreibbar sein, in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung liefert. Das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung kann breitbandiges Weißlicht sein. Alternativ kann das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung mehrere schmale Wellenlängenbänder umfassen, die voneinander separiert sind, beispielsweise ein blaues, ein roten und ein dunkelrotes Band. „Dunkelrot“ ist dabei im Sinne von „langwellige als rot“ zu verstehen und bezieht sich auf die Spektralposition, nicht die Lichtintensität. Das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung kann aus Licht unterschiedlicher Leuchtelemente gemischt sein.
In dem Weißlichtmodus kann eine dritte Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert sein, um das Beleuchtungslicht für die Weißlichtbildgebung zu liefern. Dabei können die Leuchtelemente zumindest ein Leuchtelement umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist. In einigen Fällen kann die dritte Gruppe lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente umfassen. In dem Weißlichtmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der dritten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur dritten Gruppe gehören, deaktiviert sind. In anderen Worten kann die Beleuchtungseinheit Leuchtelemente umfassen, die einem, zwei oder allen drei der genannten Beleuchtungsmodi dienen. Hierdurch können mehrere Leuchtelemente mehrfach eingesetzt werden.
Zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, kann Licht im roten Spektralbereich emittieren, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Die Vorteile der gemeinsamen Verwendung von Leuchtelementen kommen besonders zum Tragen, wenn zumindest ein rotes Leuchtelement für alle drei Modi verwendbar ist.
Zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, kann Licht im blauen Spektralbereich emittieren, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm. Zumindest ein blaues Leuchtelement kann zweckmäßigerweise sowohl im Fluoreszenzmodus als auch im Weißlichtmodus verwendet werden.
Allgemein ausgedrückt können die Leuchtelemente wie erwähnt zumindest ein, insbesondere blaues, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm emittiert. Zudem können die Leuchtelemente wie erwähnt zumindest ein, insbesondere rotes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm emittiert, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Alternativ oder zusätzlich können die Leuchtelemente zumindest ein, insbesondere dunkelrotes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 750 und 790 nm emittiert. Alternativ oder zusätzlich können Leuchtelemente zumindest ein, insbesondere nah-IR-emittierendes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 920 und 960 nm emittiert. Daneben können die Leuchtelemente ein Weißlichtleuchtelement umfassen. Eine kompakte und vielseitig verwendbare Beleuchtungseinheit kann insbesondere dann bereitgestellt werden, wenn von jedem der genannten Leuchtelementtypen jeweils zumindest ein Leuchtelement vorhanden ist. Beispielsweise können im Fluoreszenzmodus das blaue und das rote, im Fall geeigneter Farbstoffe ggf. auch das dunkelrote Leuchtelement verwendbar sein. Im Multispektralmodus können das dunkelrote und das nah-IR-emittierende Leuchtelement verwendbar sein. Im Weißlichtmodus kann das Weißlichtleuchtelement verwendbar sein. Dieses kann im Weißlichtmodus ergänzt werden durch das blaue Leuchtelement und ggf. ferner das rote Leuchtelement. Hierdurch können Wellenlängenbereiche mittels farbiger Leuchtelemente ergänzt werden, in denen das Weißlichtleuchtelement, beispielsweise aufgrund seiner Konstruktion aber insbesondere aufgrund von Filtern und optischen Elementen der Beleuchtungseinheit, eine reduzierte Intensität liefert. Zudem können die farbigen Leuchtelemente dazu eingesetzt werden, eine Farbtemperatur bei der Weißlichtbildgebung einzustellen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Gruppe ein einzelnes Leuchtelement und/oder eine einzelne Art von Leuchtelementen. Beispielsweise kann ein Weißlichtleuchtelement, ein rotes Leuchtelement und ein IR-emittierendes Leuchtelement vorgesehen sein, wobei bzgl. möglicher Spektralbereiche insbesondere auf die obigen Werte verwiesen wird. Die erste Gruppe kann dann beispielsweise das rote und das IR-emittierende Leuchtelement umfassen. Die zweite Gruppe kann das IR-emittierende Leuchtelement umfassen, insbesondere als einziges Leuchtelement bzw. als einzige Art von Leuchtelement.
Eine günstige Anordnung von Leuchtelementen wird insbesondere dann ermöglicht, wenn die Beleuchtungseinheit zumindest einen gekreuzten Strahlteiler umfasst, mittels dessen Licht von gegenüberliegenden Eingangsseiten zu einer Ausgangsseite ablenkbar ist, wobei auf den gegenüberliegenden Eingangsseiten des gekreuzten Strahlteilers jeweils zumindest eines der Leuchtelemente angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können zwei oder auch mehr gekreuzte Strahlteiler vorgesehen sein, die optisch hintereinander angeordnet sind. Der zumindest eine gekreuzte Strahlteiler kann zwei Strahlteilerelemente umfassen, deren Durchlässigkeit an das jeweils zugeordnete Leuchtelement angepasst ist. Die Strahlteilerelemente umfassen insbesondere jeweils einen Kerbfilter (notch filter), sodass sie jeweils in einem schmalen Spektralband reflektieren, ansonsten aber transmittieren. Die spektrale Position und/oder Breite der entsprechenden Kerbe kann an den Spektralbereich des jeweils zugeordneten Leuchtelements angepasst sein, sodass dessen Licht umgelenkt, Licht anderer Leuchtelemente aber zumindest weitgehend transmittiert wird.
In einigen Ausführungsformen können die Leuchtelemente wenigstens vier schmalbandig emittierende Einzelfarbleuchtelemente mit jeweils unterschiedlichen Spektralbereichen und zumindest ein breitbandig emittierendes Weißlichtleuchtelement umfassen. Diesbezüglich wird auch auf die obigen Ausführungen zu den farbigen Leuchtelementen verwiesen. In Kombination mit zwei gekreuzten Strahlteilern kann jeweils eines der Einzelfarbleuchtelemente jeweils einem der Strahlteilerelemente der beiden Strahlteiler zugeordnet sein. Ferner kann das Weißlichtleuchtelement auf einer von der optischen Schnittstelle aus betrachtet distalen Seite der beiden Strahlteiler angeordnet sein, sodass Licht von dem Weißlichtleuchtelement durch beide Strahlteiler hindurch in Richtung auf die optische Schnittstelle zu eingekoppelt wird.
Ein großer Funktionsumfang in Kombination mit einer kompakten Bauweise und der Ausnutzung von Synergieeffekten bei der Verwendung von Leuchtelementen kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Beleuchtungseinheit in zumindest einem Hyperspektralmodus betreibbar ist, in dem mehrere Leuchtelemente aktiviert sind, deren Emissionsspektren gemeinsam zumindest einen Spektralbereich von 450 nm bis 850 nm abdecken, und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Hyperspektralbildgebung liefert. Hierbei kann es sich insbesondere um sämtliche der Leuchtelemente handeln.
Es versteht sich, dass insbesondere im Fall der Verwendung von Laserdioden für die hierin genannten optischen Filter geeignete Polarisationsfilter verwendet werden können. Ferner kann insbesondere im Fall der Verwendung von Laserdioden zumindest ein gekreuzter Strahlteiler verwendet werden, dessen Strahlteilerelemente mit Polarisationsfiltern versehen sind. Eine selektive Durchlässigkeit kann dann durch Kombination unterschiedlicher Polarisationen erzielt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Beleuchtungseinheit einen gemeinsamen optischen Pfad definieren, in den emittiertes Licht der Leuchtelemente einkoppelbar ist. Die Leuchtelemente der ersten Gruppe können jeweils eine lichtemittierende Fläche aufweisen, wobei die lichtemittierenden Flächen der Leuchtelemente der ersten Gruppe bezüglich des gemeinsamen optischen Pfads äquidistant angeordnet sind. Der optische Pfad kann durch den zumindest einen gekreuzten Strahlteiler definiert sein. Insbesondere kann sich der optische Pfad von einem Auskoppelpunkt desjenigen Strahlteilers, der der optischen Schnittstelle am nächsten ist, bis zur optischen Schnittstelle erstrecken.
Eine bauraumeffiziente Anordnung mit hoher Lichtausbeute kann insbesondere dann erzielt werden, wenn der gekreuzte Strahlteiler derart angeordnet ist, dass er von den gegenüberliegenden Eingangsseiten kommendes Licht in den gemeinsamen optischen Pfad einkoppelt. Die im Wesentlichen gleich langen Lichtwege können dadurch bewerkstelligt sein, dass ein Abstand von dem gekreuzten Strahlteiler zu den diesem zugeordneten gegenüberliegenden Leuchtelementen jeweils im Wesentlichen gleich ist.
Der zumindest eine Strahlteiler kann wenigstens drei Eingangsseiten umfassen, von denen zwei gegenüberliegende Eingangsseiten bilden und von denen eine dritte einer Ausgangsseite gegenüberliegt. In einigen Ausführungsformen kann die Beleuchtungseinheit zumindest zwei optisch hintereinander angeordnete gekreuzte Strahlteiler umfassen. Sind mehrere Strahlteiler vorhanden, können diese derart angeordnet sein, dass eine Ausgangsseite eines ersten Strahlteilers einer Eingangsseite eines zweiten Strahlteilers zugewandt ist. An der Eingangsseite eines bezüglich der optischen Schnittstelle entferntesten Strahlteilers kann ein Leuchtelement, insbesondere das Weißlichtleuchtelement, angeordnet sein.
Das Bildgebungsgerät kann eine Filtereinheit mit optischen Filtern aufweisen, die zumindest zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar ist. Hierdurch kann das Bildgebungsgerät an die Multifunktionalität der Beleuchtungseinheit anpassbar sein. Der Fluoreszenzmodus der Filtereinheit kann mehrere Untermodi umfassen, die durch unterschiedliche Filter definiert sind. Beispielsweise können unterschiedliche Kantenfilter verwendet werden, die das jeweils verwendete Spektrum des zugehörigen zur Anregung verwendeten Leuchtelements absorbieren/blockieren und zumindest im Wesentlichen nur Fluoreszenzlicht transmittieren.
Das Bildgebungsgerät kann ein stereoskopisches Okular aufweisen, wobei das Okular zwei Okularseiten umfasst, in denen unterschiedliche Filter verbaut sind. Beispielsweise kann eine Okularseite einen Filter für Multispektralbildgebung und eine Okularseite einen Filter für Fluoreszenzbildgebung umfassen. Hierdurch können in einfacher Weise parallel Darstellungen von Multispektralbildern und Fluoreszenzbildern erzeugt bzw. betrachtet werden.
Der Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit und/oder der Betriebszustand des Bildgebungsgeräts können durch zumindest eine Benutzerhandlung vorgebbar sein. Die Benutzerhandlung kann beispielsweise eine Auswahl eines Beleuchtungsmodus, eine Auswahl eines Bildgebungsmodus, eine Auswahl eines bestimmten optischen Filters, ein Wechseln eines Wechselschafts oder dergleichen umfassen. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, auf die Benutzerhandlung hin den Betriebszustand des Bildgebungsgeräts und den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit automatisch aufeinander abzustimmen. Hierdurch wird eine intuitive Bedienbarkeit erzielt, während zugleich Fehlbedienungen vermieden werden können, weil erforderliche Anpassungen automatisiert erfolgen können. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, den Betriebszustand des Bildgebungsgeräts anzupassen, wenn die Benutzerhandlung den Beleuchtungsmodus verändert. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den Beleuchtungsmodus anzupassen, wenn die Benutzerhandlung den Betriebszustand des Bildgebungsgeräts verändert.
Das Bildgebungsgerät kann eine Kameraeinheit umfassen, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Kameraeinheit einzustellen. Die Kameraeinheit kann Bildgebungssensorik und/oder optische Filter umfassen. Der Betriebszustand der Kameraeinheit hängt insbesondere von einer Auswahl eines optischen Filters ab, wobei die Auswahl von einem Benutzer vornehmbar sein kann.
Ein effizientes und sicheres Bedienkonzept kann insbesondere dann bereitgestellt werden, wenn die Kameraeinheit mehrere optische Filter umfasst, die wahlweise in einen Beobachtungsstrahlengang der Kameraeinheit einbringbar sind und die unterschiedliche Beobachtungsmodi definieren, die von einem Benutzer auswählbar sind. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, den Beleuchtungsmodus in Abhängigkeit von einem ausgewählten Beobachtungsmodus einzustellen. Beispielsweise kann die Kameraeinheit unterschiedliche Filter für Fluoreszenzbildgebung und für Multispektralbildgebung umfassen. Bringt der Benutzer einen bestimmten Filter in den Beobachtungsstrahlengang ein, wird unmittelbar auf den zugehörigen Modus umgeschaltet. Durch eine einzelne Anpassung können somit sämtliche Komponenten aufeinander abgestimmt korrekt eingestellt werden.
In einigen Ausführungsformen sind die optischen Filter von dem Benutzer manuell in den Beobachtungsstrahlengang einbringbar. Die Kameraeinheit kann dann zumindest einen Filtersensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, einen aktuell in den Beobachtungsstrahlengang eingebrachten optischen Filter automatisiert zu erkennen und ein Sensorsignal zu erzeugen, das Information bezüglich des erkannten optischen Filters enthält. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, den Beobachtungsmodus der Kameraeinheit nach Maßgabe des Sensorsignals zu erkennen. Ein Benutzer kann hierdurch durch einfache manuelle Handhabung die Bildgebungsvorrichtung in den gewünschten Zustand versetzen, ohne gesondert Einstellungen an der Beleuchtungseinheit vornehmen zu müssen. Der Filtersensor kann dazu eingerichtet sein, den eingebrachten optischen Filter direkt zu erkennen, beispielsweise optisch. Besonders einfach kann der eingebrachte optische Filter erkannt werden, wenn die verfügbaren optischen Filter auf einem beweglichen Filterträger, etwa einem Filterrad oder einem Schieber, angebracht sind und der Sensor ein Positionssensor ist, der eine Position des Filterträgers erkennt. In der Steuerung kann für diesen Fall eine Bestückung des Filterträgers hinterlegt und/oder hinterlegbar sein. Die Steuerung kann dazu eingerichtet sein, anhand der erkannten Position den entsprechenden optischen Filter zu ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kameraeinheit eine automatisierte Filtereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, nach Maßgabe eines von einem Benutzer vorgegebenen Beobachtungsmodus zumindest einen der optischen Filter automatisiert in den Beobachtungsstrahlengang einzubringen. Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Benutzerschnittstelle aufweisen, über die der Benutzer die Auswahl des optischen Filters treffen kann. Die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise Druckknöpfe, berührungsempfindliche Elemente, eine Anzeige, ein Touch-Display oder andere Eingabemittel aufweisen. Eine vom Benutzer eingegebene Filterauswahl kann in einigen Ausführungsformen unmittelbar von der Steuerung interpretiert werden, um die Modi der Beleuchtungseinheit und des Bildgebungsgeräts derart einzustellen, dass diese zu der getroffenen Filterauswahl passen.
Das Bildgebungsgerät kann einen distalen Schaft aufweisen, wobei die Kameraeinheit eine proximale Kameraeinheit ist, und wobei der Schaft mit der Kameraeinheit optisch gekoppelt ist. Die Kameraeinheit kann dabei von dem Schaft getrennt ausgebildet sein. Insbesondere sind in diesem Fall die Komponenten der Kameraeinheit außerhalb des Schafts angeordnet. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn das Bildgebungsgerät ein Endoskop ist. Der Schaft kann optische Elemente umfassen, die Licht von einem distalen Ende des Schafts zu einem proximalen Ende des Schafts führen. Das proximale Ende des Schafts kann an die Kameraeinheit optisch gekoppelt sein. Der Schaft führt somit Licht zu und von einem abgebildeten Bereich, wohingegen die eigentliche Bilderfassung proximal des Schafts in der Kameraeinheit erfolgt.
Ein hoher Grad an vielseitiger Einsetzbarkeit kann insbesondere dann erzielt werden, wenn das Bildgebungsgerät eine breitbandig transmittierende Optik umfasst, die in den unterschiedlichen Beleuchtungsmodi einheitlich verwendbar ist. Hierdurch kann ein einzelnes Bildgebungsgerät, insbesondere ein einzelnes Endoskop, für unterschiedliche Spektralbereiche eingesetzt werden. Es ist dann nicht erforderlich, für jede Anwendung eine eigene Optik zu verwenden. Beispielsweise kann die breitbandig transmittierende Optik eine Abbildungsoptik sein. Sie kann wenigstens in einem Bereich zwischen 400 nm und 1000 nm transmittierend sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Bildgebungsgerät eine proximale Basiseinheit, and die wahlweise unterschiedliche Wechselschäfte optisch und elektronisch ankoppelbar sind, die für unterschiedliche Beobachtungsmodi ausgelegt sind. Die Steuerung kann dabei dazu eingerichtet sein, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit in Abhängigkeit von dem durch einen aktuell angekoppelten Wechselschaft definierten Beobachtungsmodus einzustellen. Hierdurch kann in Systemen mit Wechselschäften intuitiv zwischen unterschiedlichen Modi umgeschaltet werden, ohne dass benutzerseitige Anpassungen erforderlich sind. Die nötigen Einstellungen der Komponenten erfolgt als Reaktion der Auswahl eines bestimmten Wechselschafts. Der Benutzer muss nur den Wechselschaft ankoppeln und hat damit bereits einen bestimmten Bildgebungs- und zugehörigen Beleuchtungsmodus ausgewählt. Die unterschiedlichen Wechselschäfte können Bilderfassungssensorik umfassen, wie beispielsweise eine Tipcam. In diesen Ausführungsformen kann auf eine proximale Kameraeinheit verzichtet sein. Insbesondere kann die Kameraeinheit teilweise oder vollständig in den Wechselschaft integriert bzw. durch Auswahl eines bestimmten Wechselschafts definiert sein. Die Basiseinheit kann frei von Bilderfassungssensorik sein.
Die Bildgebungsvorrichtung kann Teil eines medizinischen Bildgebungssystems sein. Dieses kann wenigstens zwei unterschiedliche Wechselschäfte umfassen, die wahlweise mit der Basiseinheit des Bildgebungsgeräts verbindbar sind. Die Wechselschäfte können jeweils eine integrierte Kamera und/oder integrierte optische Filter umfassen. Die integrierten Kameras und/oder die integrierten Filter können sich von Wechselschaft zu Wechselschaft unterscheiden. Beispielsweise kann ein Wechselschaft für Weißlichtbildgebung und/oder ein Wechselschaft für Fluoreszenzbildgebung und/oder ein Wechselschaft für Multispektralbildgebung vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Systeme sowie die erfindungsgemäßen Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform 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 den 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.
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.
Falls von einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist ggf. 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 Objekte 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 könnten anhand von Zahlenwörtern zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung;
3 schematische Transmissionskurven von Strahlteilerelementen der Beleuchtungsvorrichtung;
4 eine schematische Darstellung der Bildgebungsvorrichtung;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung;
6 eine schematische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung;
7 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung;
8 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät mittels einer Beleuchtungsvorrichtung;
9 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung; und
10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung 10. Im exemplarisch dargestellten Fall ist die Bildgebungsvorrichtung 10 eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung, konkret eine Endoskopvorrichtung. Alternativ könnte es sich bei der Bildgebungsvorrichtung 10 um eine exoskopische, eine mikroskopische oder eine makroskopische Bildgebungsvorrichtung handeln. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist beispielhaft als medizinische Bildgebungsvorrichtung gezeigt. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist beispielsweise zu einer Untersuchung einer Kavität vorgesehen.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist ein medizinisches Bildgebungsgerät 14 auf. Im dargestellten Fall handelt es sich hierbei um ein Endoskop.
Ferner umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10 eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18. Das Bildgebungsgerät 14 ist optisch an die optische Schnittstelle 16 anbindbar. Die optische Schnittstelle 16 kann Teil einer optisch-mechanischen Schnittstelle sein, die wahlweise lösbar und verbindbar ist. Das Beleuchtungsgerät 14 kann wahlweise von der Beleuchtungsvorrichtung 12 abkoppelbar sein. Die Beleuchtungseinheit 18 ist dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern. Bei einer Bildgebung mittels des Bildgebungsgeräts 14 kann entsprechend die Beleuchtungseinheit 18 das erforderliche Beleuchtungslicht bereitstellen, das zum Beleuchtungsgerät 14 geführt und von dort auf ein abzubildendes Objekt wie beispielsweise einen Situs ausgekoppelt wird.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst im dargestellten Fall ferner eine Anzeigeeinheit 74, auf der Bilder angezeigt werden können, die auf Bilddaten beruhen, die mittels des Bildgebungsgeräts 14 erfasst wurden. Hierbei kann es sich um Videobilder, Standbilder, Überlagerungen unterschiedlicher Bilder, Teilbilder, Bildsequenzen etc. handeln.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist multimodal. Exemplarisch ist die Bildgebungsvorrichtung in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungsvorrichtung 10 zusätzlich oder alternativ zum Multispektralmodus in einem Hyperspektralmodus betreibbar ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist multimodal. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar, in denen sie Licht für unterschiedliche Bildgebungsmodi liefert. Vorliegend ist die Beleuchtungsvorrichtung 12 in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ebenso ist das Bildgebungsgerät 14 in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar, konkret ebenfalls zumindest in einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Im entsprechenden Betriebsmodus der Bildgebungsvorrichtung 10 werden die Modi der Beleuchtungsvorrichtung 12 aufeinander abgestimmt.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung 12. Die Beleuchtungseinheit 18 umfasst mehrere unabhängig voneinander aktivierbare Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28. Diese sind dazu eingerichtet, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um Beleuchtungslicht zu liefern, d. h. das jeweilige Emissionsspektrum unterscheidet sich von Leuchtelement zu Leuchtelement.
Beispielhaft sind die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als LEDs ausgebildet. Konkret ist ein erstes Leuchtelement 20 als rote LED, ein zweites Leuchtelement 22 als dunkelrote LED, ein drittes Leuchtelement 24 als blaue LED und ein viertes Leuchtelement 26 als Nah-IR-LED ausgebildet. Die farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 emittieren jeweils schmalbandig, beispielsweise mit Emissionspeak etwa bei den Wellenlängen 660 nm (erstes Leuchtelement 20), 770 nm (zweites Leuchtelement 22), 460 nm (drittes Leuchtelement 24) und 940 nm (viertes Leuchtelement 26).
Ferner ist ein fünftes Leuchtelement 28 vorgesehen, das vorliegend ein Weißlichtleuchtelement ist, etwa eine Weißlicht-LED. Das fünfte Leuchtelement 28 emittiert beispielsweise in einem Spektralbereich von etwa 400 bis 700 nm. In anderen Ausführungsformen können auch Laserdioden verwendet werden, insbesondere als farbige Leuchtelemente.
Je nach Beleuchtungsmodus werden einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen ggf. andere Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 in dem betreffenden Beleuchtungsmodus nicht verwendet werden.
Vorliegend umfasst eine erste Gruppe erste Leuchtelement 20 und das vierte Leuchtelement 26. Die erste Gruppe kann zusätzlich das Leuchtelement 22 und/oder das Leuchtelement 24 umfassen. Die erste Gruppe wird zur Multispektralbildgebung verwendet, wobei die enthaltenen Leuchtelemente 20, 26 sowie ggf. 22 und 24 jeweils als Stützstelle dienen. Im Multispektralmodus wird beispielsweise zunächst mit dem ersten Leuchtelement 20 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Anschließend wird mit dem vierten Leuchtelement 26 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Die Bilder beruhen jeweils auf Remission, d. h. es wird das vom abzubildenden Objekt zurückgestreute Licht betrachtet. Durch die beiden unterschiedlichen Stützstellen kann spektrale Information über das abzubildende Objekt gewonnen werden. Beispielsweise können hierdurch bestimmte Gewebearten, ein Perfusionszustand, eine Gewebebeschaffenheit oder dergleichen beurteilt werden.
Ferner umfasst eine zweite Gruppe das erste Leuchtelement 20, das zweite Leuchtelement 22 und das dritte Leuchtelement 24. Die zweite Gruppe wird zur Beleuchtung bei Fluoreszenzbildgebung verwendet. Hierbei können zum Beispiel gezielt mit geeignet gewählten Farbstoffen eingefärbte Objekte betrachtet werden. Auch können unterschiedliche Farbstoffe in unterschiedliche Gewebearten oder dergleichen eingebracht werden, die gleichzeitig betrachtet werden. Durch gezielte Anregung eines bestimmten Farbstoffs wird dieser zur Fluoreszenz angeregt. Abgebildet wird dann das Fluoreszenzlicht. Das erste Leuchtelement 20 ist beispielsweise dazu geeignet, den Farbstoff Cyanin 5.5 (Cy 5.5) anzuregen. Das zweite Leuchtelement 22 ist dazu geeignet, den Farbstoff Indocyaningrün (ICG) anzuregen. Das dritte Leuchtelement 24 ist dazu geeignet, den Farbstoff Fluoreszin anzuregen.
Des Weiteren umfasst eine dritte Gruppe das fünfte Leuchtelement 28. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die dritte Gruppe zudem das erste Leuchtelement 20 und das dritte Leuchtelement 24. Die dritte Gruppe dient dazu, Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung bereitzustellen. Hierfür kann Weißlicht des fünften Leuchtelements 28 mit Licht bestimmter farbiger Leuchtelemente gemischt werden, wodurch spektrale Verluste ausgeglichen und/oder eine Farbtemperatur gezielt eingestellt werden kann.
Erkennbar sind einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 mehreren Gruppen zugeordnet, beispielhaft das erste Leuchtelement 20 allen drei Gruppen sowie das dritte Leuchtelement 24 und ggf. auch das zweite Leuchtelement 22 der zweiten und der dritten Gruppe.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass einige oder sämtliche der Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28 in einem Hyperspektralmodus eingesetzt werden. Es wird dann ein breites Anregungsspektrum erzeugt. In Kombination mit einem geeigneten Hyperspektraldetektor kann dann über das gesamte sichtbare und Nah-IR-Spektrum spektrale Information bzgl. des abzubildenden Objekt erfasst werden. Das Bildgebungsgeräts 14 kann zu diesem Zweck eine Pushbroom-Anordnung als Hyperspektraldetektor umfassen. In anderen Ausführungsformen wird eine Whiskbroom-Anordnung, eine Staring-Anordnung und/oder eine Schnappschuss-Anordnung verwendet. Das Bildgebungsgerät 14 kann ein hyperspektrales Bildgebungsgerät sein. Bezüglich unterschiedlicher Methoden einer hyperspektralen Bildgebung sowie hierfür erforderlicher Komponenten wird auf den Fachartikel „Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges" von Quingli Li et al. Erschienen in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901, Oktober 2013, sowie auf den Fachartikel „Medical hyperspectral imaging: a review" von Guolan Lu und Baowei Fei, erschienen in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901, Januar 2014, verwiesen.
Die Beleuchtungseinheit 18 umfasst zwei gekreuzte Strahlteiler 30, 32. Diese umfassen jeweils eine Ausgangsseite 42, 44, jeweils eine der Ausgangsseite 42, 44 gegenüberliegende Eingangsseite 37, 41 und jeweils zwei einander gegenüberliegende Eingangsseiten 34, 36, 38, 40. Sämtliche Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 führen einfallendes Licht zur entsprechenden Ausgangsseite 42, 44. Die Ausgangsseite 42 eines ersten gekreuzten Strahlteilers 30 ist eine Eingangsseite 41 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 zugewandt. Die Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 ist der optischen Schnittstelle 16 zugewandt. Die beiden gekreuzten Strahlteiler 30, 32 sind vorzugsweise zueinander und/oder zur optischen Schnittstelle koaxial angeordnet.
Die Beleuchtungseinheit 18 kann geeignete optische Elemente wie Linsen und/oder nicht dargestellte Spiegel umfassen. Exemplarisch sind in 2 mehrere Linsen 78, 80, 82, 84, 86, 88 dargestellt. Eine Linse 78 ist etwa der optischen Schnittstelle 16 zugeordnet und koppelt von der Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 kommendes Licht in die optische Schnittstelle 16 ein. Ferner kann jedem der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils eine Linse 80, 82, 84, 86, 88 zugeordnet sein. Ein besonders hoher Grad an Kompaktheit kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils ohne zwischengeordneten Spiegel an Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40 des zumindest einen gekreuzten Strahlteilers 30, 32 angeordnet sind. Die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 können dann sehr nah an den zumindest einen gekreuzten Strahlteiler 30, 32 herangerückt werden.
Die gekreuzten Strahlteiler 30, 32 umfassen jeweils zwei Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96. Diese können grundsätzlich teildurchlässig sein, sodass Licht von allen Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 zur jeweiligen Ausgangsseite 42, 44 umgelenkt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 selektiv lichtdurchlässig. Dies ist mit weiterer Bezugnahme auf 3 veranschaulicht. Die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 können Filter sein, die lediglich in einem definierten Bereich reflektieren, ansonsten aber eine hohe Transmission aufweisen. In 3 sind Transmissionskurven 98, 100, 102, 104 der Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 der beiden gekreuzten Strahlteiler 30, 32 dargestellt. Jedem der farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 bzw. jeder der gegenüberliegenden Eingangsseiten 34, 36, 38, 40 ist eines der Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 zugeordnet. Die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 sind dabei derart gewählt, dass diese jeweils in demjenigen Wellenlängenbereich reflektieren, in dem das zugeordnete Leuchtelement 20, 22, 24, 26 emittiert, daneben aber weitgehend transmittieren. Hierfür können im mittleren Wellenlängenbereich Kerbfilter verwendet werden, die beispielhaft die Transmissionsspektren 100 und 102 aufweisen können. An spektralen Rändern können anstelle von Kerbfiltern auch Hochpass- oder Tiefpass-Filter verwendet werden, vgl. Transmissionsspektren 98 und 104.
Aufgrund der spezifischen Transmissionsspektren 98, 100, 102, 104 der gekreuzten Strahlteiler 30, 32 wird Licht des fünften Leuchtelements 28 spektral beschnitten. Es kann daher in der bereits erwähnten Weise zweckmäßig sein, das durch die Strahlteiler 30, 32 geblockte Licht gezielt mittels der Leuchtelemente 20 und 24, ggf. auch 22 und/oder 26 zu ergänzen. Hierdurch kann speziell in denjenigen Spektralbereichen ergänzt werden, in denen die Strahlteiler 30, 32 Licht des fünften Leuchtelements 28 absorbieren und/oder reflektieren, jedenfalls aber nicht zur optischen Schnittstelle 16 transmittieren. Die ergänzend eingesetzten Leuchtelemente 20, 24 und ggf. 22 werden dabei vorzugsweise mit verringerter Leistung bzw. mit angepasster Leistung betrieben. Hierbei kann darauf abgezielt werden, das ursprüngliche Spektrum des fünften Leuchtelements 28 zumindest weitgehend wiederherzustellen.
In einigen Ausführungsformen kann das fünfte Leuchtelement 28 alternativ ein grünes Leuchtelement sein, bzw. allgemein ausgedrückt ein farbiges Leuchtelement, das vorrangig in demjenigen Spektralbereich emittiert, den der zumindest eine Strahlteiler 30, 32 transmittiert. Beispielsweise kann das fünfte Leuchtelement 26 in solchen Ausführungsformen eine LED mit einem Emissionspeak bei etwa 530 nm sein. Infrage kommt hierfür auch eine grüne Laserdiode. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Weißlichtmodus eine Farbmischung erfolgt und insbesondere keine individuelle Weißlichtquelle wie eine Weißlicht-LED zum Einsatz kommt, sondern Weißlicht aus separaten Leuchtelementen gezielt gemischt wird.
Es versteht sich, dass im Fall geeigneter Farbstoffe ein solches grünes Leuchtelement ebenfalls im Fluoreszenzmodus verwendbar sein kann. Alternativ oder zusätzlich könnte es im Multispektralmodus verwendbar sein.
Die Beleuchtungseinheit 18 definiert einen gemeinsamen optischen Pfad 54, in den emittiertes Licht der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 einkoppelbar ist. Der gemeinsame optische Pfad 54 erstreckt sich ausgehend von der Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 zur optischen Schnittstelle. Der gemeinsame optische Pfad 54 ist vorliegend koaxial mit dem fünften Leuchtelement 26 angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe derart angeordnet, dass von den Leuchtelementen 20, 26 emittiertes Licht ausgehend vom jeweiligen Leuchtelement 20, 26 bis zur optischen Schnittstelle 16 jeweils einen zumindest im Wesentlichen gleich langen Lichtweg durchläuft. Die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe weisen jeweils eine lichtemittierende Fläche 56, 58 auf. Die lichtemittierenden Flächen 56, 62 sind bezüglich des gemeinsamen optischen Pfads 54 äquidistant angeordnet. Dies ist vorliegend dadurch erreicht, dass die beiden Leuchtelemente 20, 26 im gleichen Abstand von dem ihnen zugeordneten Strahlteiler 32 (vorliegend exemplarisch der zweite Strahlteiler 32), im Speziellen von dessen gegenüberliegenden Eingangsseiten 38, 40, angeordnet sind. Das Licht wird dabei vom gekreuzten Strahlteiler 32 in den gemeinsamen optischen Pfad 54 eingekoppelt.
Die Strahlteiler 30, 32 sind insbesondere derart angeordnet, dass lichtemittierende Flächen 56, 58, 60, 62, 64 der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils bezüglich ihres zugeordneten gekreuzten Strahlteilers 30, 32 äquidistant angeordnet sind.
Durch die Verwendung gekreuzter Strahlteiler 30, 32 und für unterschiedliche Modi gemeinsam verwendbarer Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 weist die Beleuchtungseinheit 18 bzw. die Beleuchtungsvorrichtung 12 einen hohen Grad an Kompaktheit auf. Zudem kann durch die äquidistante Anordnung erreicht werden, dass keine spektralen Verschiebungen auftreten, wenn das Bildgebungsgerät 14 bzw. dessen Lichtleiter relativ zu der optischen Schnittstelle 16 verdreht wird.
Es versteht sich, dass eine andere Anzahl von Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 und/oder eine andere Anzahl gekreuzter Strahlteiler 30, 32 verwendet werden kann. Die Verwendung gekreuzter Strahlteiler 30, 32 hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt. In anderen Ausführungsformen können aber andere Arten von Strahlteilern und/oder andere optische Elemente verwendet werden, um Licht von den Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 in die optische Schnittstelle 16 einzukoppeln.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Bildgebungsvorrichtung 10. Das Bildgebungsgerät 14 ist optisch an die optische Schnittstelle 16 angekoppelt, beispielsweise über einen Lichtleiter 106 wie zumindest eine optische Faser.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist eine Steuerung 66 auf, die dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts 14 und einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch aufeinander abzustimmen. Vorliegend kann ein Benutzer durch eine Benutzerhandlung den Betriebsmodus des Bildgebungsgeräts 14 vorgeben. Die Steuerung 66 stellt dann den hierzu passenden Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 ein. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer durch eine Benutzerhandlung einen bestimmten Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einstellen. Die Steuerung 66 kann dann einen hierzu passenden Betriebsmodus des Bildgebungsgeräts 14 einstellen. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 und/oder die Bildgebungsvorrichtung 10 verfügt zum Beispiel über eine Benutzerschnittstelle, über die der Benutzer entsprechende Befehle eingeben kann.
Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Kameraeinheit 68 und einen distalen Schaft 76. Der distale Schaft 76 ist optisch an die Kameraeinheit 68 angekoppelt. Die Kameraeinheit 68 kann über einen Anschluss für den distalen Schaft 76 verfügen, wobei der distale Schaft 76 wahlweise abkoppelbar und ankoppelbar sein kann. Der distale Schaft 76 kann auch permanent optisch und/oder mechanisch an die Kameraeinheit 68 angekoppelt sein. Die Kameraeinheit 68 ist bezüglich des Schafts 76 proximal angeordnet. Die Kameraeinheit 68 umfasst Bildgebungssensorik 108, im vorliegenden Fall beispielhaft einen Weißlichtsensor 110 und einen Nah-IR-Sensor 112. Die Bildgebungssensorik 108 kann allgemein ausgedrückt einen oder mehrerer wenigstens räumlich auflösende Lichtsensoren/Bildsensoren aufweisen, beispielsweise zumindest einen CMOS-Sensor und/oder zumindest einen CCD-Sensor. Der Schaft 76 umfasst nicht dargestellte optische Elemente, mittels derer Licht zur Kameraeinheit 68 führbar ist, um das abzubildende Objekt optisch erfassen zu können. Ferner umfasst der Schaft 76 zumindest einen Lichtweg 114, beispielsweise definiert durch einen Lichtleiter wie eine optische Faser, der zu einem distalen Abschnitt 116 des Schafts 76 führt und mittels dessen das von der optischen Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 stammende Beleuchtungslicht zu dem abzubildenden Objekt ausgekoppelt werden kann.
Die Kameraeinheit 68 weist unterschiedliche Betriebszustände auf, konkret beispielsweise zumindest einen Multispektralbetriebszustand und einen Fluoreszenzbetriebszustand sowie in der vorliegenden Ausführungsformen zusätzlich einen Weißlichtbetriebszustand und ggf. einen Hyperspektralbetriebszustand. Die Steuerung 66 passt den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch an den vorliegenden Betriebszustand der Kameraeinheit 68 an. Hierbei kann die Steuerung 66 Einstellungen am Bildaufnahmeverhalten der Kameraeinheit 68 vornehmen. Beispielsweise kann die Steuerung 66 Belichtungsdauer, Sensitivität/Verstärkung/Gain und/oder andere Betriebsparameter der Kameraeinheit 68 bzw. im Speziellen ihrer Bilderfassungssensorik 108 sowie ggf. ihrer Optik einstellen und dadurch unterschiedliche Betriebszustände des Bildgebungsgeräts 14 definieren. Die Steuerung 66 nimmt im vorliegenden Fall eine kamerasynchrone Triggerung der Beleuchtungseinheit 18 vor.
Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Filtereinheit 46 mit optischen Filtern 48, 50 52. Exemplarisch sind drei optische Filter dargestellt, es versteht sich aber, dass eine andere Anzahl verwendet werden kann. Die Filtereinheit 46 ist zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar. Ferner kann die Filtereinheit 46 zusätzlich in einen Weißlichtmodus und/oder in einen Hyperspektralmodus schaltbar sein. Die optischen Filter 48, 50, 52 sind wahlweise in einen Beobachtungstrahlengang 70 der Kameraeinheit 68 einbringbar, wodurch unterschiedliche Beobachtungsmodi definiert sind. Diese definieren vorliegend die Betriebszustände der Kameraeinheit 68.
Einem grundlegenden Bildgebungsmodus können mehrere optische Filter 48, 50, 52 zugeordnet sein. Insbesondere für die Fluoreszenzbildgebung kann je nach verwendetem Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28, das zur Anregung dient, ein anderer geeigneter optischer Filter verwendet werden. Beispielsweise wird vorliegend das erste Leuchtelement 20 (rot) mit einem optischen Filter kombiniert, der Wellenlängen größer 730 nm transmittiert, kürzere Wellenlängen aber abblockt. Hierdurch kann insbesondere bewerkstelligt werden, dass lediglich Fluoreszenzlicht und nicht das Anregungslicht selbst detektiert wird. Beispielsweise kann dieser optische Filter zumindest im Bereich 600 nm bis 730 nm absorbieren. Ferner wird vorliegend beispielsweise das zweite Leuchtelement 22 (dunkelrot) mit einem Filter kombiniert, der im Bereich von 700 bis 850 nm absorbiert bzw. der lediglich oberhalb von 850 nm nennenswert transmittiert.
Der Benutzer kann einen bestimmten Filter 48, 50, 52 auswählen und wählt hiermit unmittelbar einen zugehörigen Beobachtungsmodus bzw. Betriebszustand der Kameraeinheit 68. Hierfür weist die Kameraeinheit 68 einen Filtersensor 72 auf, der einen aktuell in den Beobachtungsstrahlengang 70 eingebrachten optischen Filter automatisiert erkennen kann. Der Benutzer kann somit einen ausgewählten Filter 48, 50, 52 manuell in den Beobachtungsstrahlengang 70 einbringen. Im dargestellten Beispiel sind die optischen Filter 48, 50, 52 auf einem Filterträger 118 angebracht. Dieser ist in unterschiedliche Positionen bewegbar, wodurch jeweils einer der optischen Filter 48, 50, 52 ausgewählt werden kann. Der Filtersensor 72 erkennt daraufhin den aktuell ausgewählten optischen Filter 48, 50, 52. Die Steuerung kann dann nach Maßgabe eines Sensorsignals des Filtersensors 72 den aktuellen Betriebszustand der Kameraeinheit 68 und damit des Bildgebungsgeräts 14 ermitteln und den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch daran anpassen. Der Benutzer versetzt somit durch eine einfach Benutzerhandlung wie das manuelle Auswählen eines optischen Filters 48, 50, 52 die gesamte Bildgebungsvorrichtung 10 in den gewünschten Modus. Grundsätzlich kann ein Benutzer unterschiedliche Filter mit unterschiedlichen Beleuchtungsmodi kombinieren und dadurch unterschiedliche Kontrastarten erzeugen.
Im dargestellten Fall umfasst das Bildgebungsgerät 14 und insbesondere der Schaft 76 eine breitbandig transmittierende Optik 77, die in den unterschiedlichen Beleuchtungsmodi einheitlich verwendbar ist. Die breitbandige Optik 77 ist im vorliegenden Fall für einen Spektralbereich von wenigstens 400 nm bis 1000 nm ausgelegt. Sie ist einheitlich für unterschiedliche Beleuchtungs- und/oder Beobachtungsspektralbereiche verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Bildgebungsgerät 14 als Stereoendoskop ausgebildet sein, das ein stereoskopisches Okular mit zwei Seiten umfasst. Diesen Seiten können unabhängig voneinander unterschiedliche optische Filter vorschaltbar sein, wodurch unterschiedliche Kontrastbilder einander überlagert werden können.
Im Folgenden werden im Kontext weiterer Ausführungsformen und Abwandlungen für identische oder ähnliche Komponenten dieselben Bezugszeichen wie oben verwendet. Bezüglich deren Beschreibung wird grundsätzlich auf die obigen Ausführungen verwiesen, wohingegen im Folgenden vorrangig Unterschiede zwischen den Ausführungsformen erläutert werden. Zudem sind in den folgenden Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit Bezugszeichen teilweise weggelassen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung 10. Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18 sowie ein Bildgebungsgerät 14, das an die optische Schnittstelle 16 angebunden ist. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Kameraeinheit 68 mit einer automatisierten Filtereinheit 210. Die automatisierte Filtereinheit 210 umfasst mehrere optische Filtern 48, 50, 52, die nach Maßgabe eines von einem Benutzer vorgegebenen Beobachtungsmodus automatisiert in einen Beobachtungsstrahlengang 70 der Kameraeinheit 68 einbringbar sind.
Die automatisierte Filtereinheit 210 umfasst einen Filterantrieb 212, der dazu eingerichtet ist, die optischen Filter 48, 50, 52 automatisiert in den Beobachtungsstrahlengang 70 hinein- oder aus dem Beobachtungsstrahlengang 70 herauszubewegen. Die optischen Filter 48, 50, 52 können auf einem Filterträger 118 angebracht sein, der an den Filterantrieb 212 angebunden ist. Der Filterantrieb 212 kann dazu eingerichtet sein, den Filterträger 118 zu bewegen, beispielsweise zu verschieben und/oder zu drehen und/oder zu schwenken.
Das Bildgebungsgerät 14 weist eine Benutzerschnittstelle 214 auf, mittels derer der Benutzer einen gewünschten Beobachtungsmodus einstellen kann. Beispielsweise kann mittels der Benutzerschnittstelle 214 eine gewünschte Position des Filterträgers 118 vorgebbar sein.
Das Bildgebungsgerät 14 weist ferner eine Steuerung 66 auf. Die Steuerung 66 ist mit dem Filterantrieb 212 und der Benutzerschnittstelle 214 gekoppelt. Die Steuerung 66 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Benutzervorgabe eines Beobachtungsmodus zu verarbeiten und nach Maßgabe dieser Benutzervorgabe sowohl die Filtereinheit 210 als auch die Beleuchtungseinheit 18 anzusteuern. Die Steuerung 66 kann somit nach Maßgabe eines vom Benutzer ausgewählten Beobachtungsmodus einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts 14 und einen hierauf abgestimmten Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einstellen.
6 zeigt eine schematische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung 10. Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18 sowie ein Bildgebungsgerät 14, das an die optische Schnittstelle 16 angebunden ist. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine proximale Basiseinheit 310. Die proximale Basiseinheit 310 ist an die optische Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 angebunden. Von der Beleuchtungsvorrichtung 12 erzeugtes Beleuchtungslicht ist somit der proximalen Basiseinheit 310 zuführbar. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst ferner eine Steuerung 66, die in einigen Ausführungsformen in die Basiseinheit 310 integriert sein kann.
An die proximale Basiseinheit 310 sind wahlweise unterschiedliche Wechselschäfte 312, 314 optisch elektronisch ankoppelbar. Die Basiseinheit 310 weist eine Schnittstelle 316 zur Ankopplung unterschiedlicher Wechselschäfte 312, 314 auf. Diese Schnittstelle 316 führt einem angekoppelten Wechselschaft 312, 314 das von der Beleuchtungsvorrichtung 12 kommende Beleuchtungslicht zu. Ferner ist die Schnittstelle 316 dazu eingerichtet, einen angekoppelten Wechselschaft 312, 314 elektrisch zu versorgen und/oder elektronisch an die Steuerung 66 des Bildgebungsgeräts 14 anzubinden.
Die Wechselschäfte 312, 314 weisen jeweils eine integrierte Kamera 318, 320 sowie integrierte optische Filter 322, 324 auf. Die integrierten Kameras 318, 320 sind als Tipcams ausgebildet. Vorliegend ist die integrierte Kamera 318 eines ersten Wechselschafts 312 zur Multispektralbildgebung eingerichtet. Des Weiteren ist die integrierte Kamera 310 eines zweiten Wechselschafts 314 zur Fluoreszenzbildgebung eingerichtet. Die wahlweise vorhandenen optischen Filter 322, 324 können hieran angepasst sein.
In anderen Ausführungsformen können auch Wechselschäfte verwendet werden, die lediglich optische Filter aber keine integrierte Kamera umfassen. Diese können dann an eine proximale Kameraeinheit ankoppelbar sein. Die proximale Kameraeinheit kann dann in einigen Fällen ohne zusätzliche Filtereinheit ausgebildet sein. Die Wahl eines bestimmten optischen Filters bzw. eines bestimmten Beobachtungsmodus kann durch die Wahl eines geeignet bestückten Wechselschafts erfolgen.
Die Steuerung 66 ist dazu eingerichtet, einen angekoppelten Wechselschaft 312, 314 zu erkennen. Dies kann softwarebasiert, mechanisch und/oder durch eine Sensorerkennung erfolgen. Abhängig vom erkannten Wechselschaft 312, 314 kann die Steuerung 66 dann ermitteln, in welchem Betriebszustand bzw. in welchem Beobachtungsmodus das Bildgebungsgerät 14 betrieben werden soll. Die Steuereinheit 66 ist zudem dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einzustellen. Die Steuereinheit 66 ist somit dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 in Abhängigkeit von dem durch einen aktuell angekoppelten Wechselschaft 312, 314 definierten Beobachtungsmodus einzustellen.
Die Wechselschäfte 312, 314 und die Bildgebungsvorrichtung 10 sind im vorliegenden Fall Teil eines medizinischen Bildgebungssystems 316. Das medizinische Bildgebungssystem 316 gestattet es einem Benutzer, einen geeigneten Wechselschaft 312, 314 auszuwählen, an die Basiseinheit 310 anzukoppeln, und damit einen Modus für die gesamte Bildgebungsvorrichtung 10 festzulegen. Durch das einfache Wechseln des Wechselschafts 312, 314 wird somit erreicht, dass die Beleuchtungsvorrichtung 18 an den vorzunehmenden Bilderfassungsmodus automatisch angepasst wird.
7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Bildgebungsvorrichtung 10'. Die Bezugszeichen dieser Ausführungsform sind zur Unterscheidung mit Hochkommata versehen. Die Bildgebungsvorrichtung 10' ist in dieser Ausführungsform als exoskopische Bildgebungsvorrichtung ausgebildet. Sie umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12' und ein Bildgebungsgerät 14'. Deren grundlegende Funktionsweise entspricht der oben beschriebenen, allerdings ist das Bildgebungsgerät 14' in dieser Ausführungsform als Exoskop ausgebildet.
Aspekte der obigen Beschreibung können auch wie folgt zusammengefasst bzw. beschrieben werden. 8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät 14 mittels einer Beleuchtungsvorrichtung 12. Der Ablauf der Verfahren ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 umfasst dabei eine optische Schnittstelle 16 zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts 14 und eine Beleuchtungseinheit 18, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit 18 mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern.
Das Verfahren umfasst einen Schritt S11 eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer ersten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28, um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt S12 eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28, um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern. Eines der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 wird sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert.
9 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung 10. Der Ablauf der Verfahren ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. In einem Schritt S21 wird eine Bildgebungsvorrichtung 10 mit einem Bildgebungsgerät 14 bereitgestellt. In einem Schritt S22 wird Beleuchtungslicht an das Bildgebungsgerät 14 geliefert. Das Liefern de Beleuchtungslichts an das Bildgebungsgerät 14 erfolgt gemäß einem Verfahren, wie es mit Bezug auf 8 beschrieben wurde.
10 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung 10. Der Ablauf der Verfahren ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. Das Verfahre umfasst einen Schritt S31 eines Bereitstellens einer Beleuchtungsvorrichtung 12 zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät 14. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst dabei eine optische Schnittstelle 16 zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts 14 und eine Beleuchtungseinheit 18, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern. Die Beleuchtungseinheit 18 ist multimodal ausgebildet und in mehreren unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt S32 eines Bereitstellens eines Bildgebungsgeräts 14, das mit der optischen Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 verbindbar ist. Außerdem umfasst das Verfahren einen Schritt S33 eines automatisierten Abstimmens eines Betriebszustands des Bildgebungsgeräts 14 und eines Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18.
Bezugszeichenliste

10: Bildgebungsvorrichtung
12: Beleuchtungsvorrichtung
14: Bildgebungsgerät
16: optische Schnittstelle
18: Beleuchtungseinheit
20: Leuchtelement
22: Leuchtelement
24: Leuchtelement
26: Leuchtelement
28: Leuchtelement
30: Strahlteiler
32: Strahlteiler
34: Eingangsseite
36: Eingangsseite
37: Eingangsseite
38: Eingangsseite
40: Eingangsseite
41: Eingangsseite
42: Ausgangsseite
44: Ausgangsseite
46: Filtereinheit
48: Filter
50: Filter
52: Filter
54: optischer Pfad
56: lichtemittierende Fläche
58: lichtemittierende Fläche
60: lichtemittierende Fläche
62: lichtemittierende Fläche
64: lichtemittierende Fläche
66: Steuerung
68: Kameraeinheit
70: Beobachtungsstrahlengang
72: Filtersensor
74: Anzeigeeinheit
76: Schaft
77: Optik
78: Linse
80: Linse
82: Linse
84: Linse
86: Linse
88: Linse
90: Strahlteilerelement
92: Strahlteilerelement
94: Strahlteilerelement
96: Strahlteilerelement
98: Transmissionsspektrum
100: Transmissionsspektrum
102: Transmissionsspektrum
104: Transmissionsspektrum
106: Lichtleiter
108: Bildgebungssensorik
110: Weißlichtsensor
112: Nah-IR-Sensor
114: Lichtweg
116: distaler Abschnitt
210: Filtereinheit
212: Filterantrieb
214: Benutzerschnittstelle
310: Basiseinheit
312: Wechselschaft
314: Wechselschaft
316: Bildgebungssystem
318: Kamera
320: Kamera
322: Filter
324: Filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014010558 U1 [0003]
DE 102020105458 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges" von Quingli Li et al. Erschienen in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901 [0081]
„Medical hyperspectral imaging: a review" von Guolan Lu und Baowei Fei, erschienen in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901 [0081]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (12), insbesondere zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät (14) wie ein Endoskop, Exoskop und/oder Mikroskop, umfassend:eine optische Schnittstelle (16) zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts (14); und eine Beleuchtungseinheit (18), die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle (16) zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit (18) multimodal ausgebildet ist und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern,wobei die Beleuchtungseinheit (18) in zumindest einem Multispektralmodus betreibbar ist, in dem eine erste Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit (18) Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung liefert; wobei die Beleuchtungseinheit (18) in zumindest einem Fluoreszenzmodus betreibbar ist, in dem eine zweite Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit (18) Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung liefert; und wobei die Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest ein Leuchtelement (20) umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Leuchtelement (20), das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, Licht im roten Spektralbereich emittiert, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinheit (18) in zumindest einem Weißlichtmodus betreibbar ist, in dem die Beleuchtungseinheit (18) Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung liefert.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach Anspruch 3, wobei in dem Weißlichtmodus eine dritte Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest zeitweise aktiviert ist, um das Beleuchtungslicht für die Weißlichtbildgebung zu liefern, und wobei die Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest ein Leuchtelement (20, 22, 24) umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach Anspruch 4, wobei zumindest ein Leuchtelement (20), das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, Licht im roten Spektralbereich emittiert, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach Anspruch 4 oder 5, wobei zumindest ein Leuchtelement (24), das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, Licht im blauen Spektralbereich emittiert, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest ein Leuchtelement (22) umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 750 und 790 nm emittiert und/oder wobei die Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest ein Leuchtelement (28) umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 920 und 960 nm emittiert.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (18) zumindest einen gekreuzten Strahlteiler (30, 32) umfasst, mittels dessen Licht von gegenüberliegenden Eingangsseiten (34, 36, 38, 40) zu einer Ausgangsseite (42, 44) ablenkbar ist, und wobei auf den gegenüberliegenden Eingangsseiten (34, 36, 38, 40) des gekreuzten Strahlteilers (30, 32) jeweils zumindest eines der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) wenigstens vier schmalbandig emittierende Einzelfarbleuchtelemente mit jeweils unterschiedlichen Spektralbereichen und zumindest ein breitbandig emittierendes Weißlichtleuchtelement umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (18) in zumindest einem Hyperspektralmodus betreibbar ist, in dem mehrere Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) aktiviert sind, deren Emissionsspektren gemeinsam zumindest einen Spektralbereich von 450 nm bis 850 nm abdecken, und in dem die Beleuchtungseinheit (18) Beleuchtungslicht für Hyperspektralbildgebung liefert.
Bildgebungsvorrichtung (10), umfassend: eine Beleuchtungsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und ein Bildgebungsgerät (14), das mit der optischen Schnittstelle (16) der Beleuchtungsvorrichtung (12) verbindbar ist.
Bildgebungsvorrichtung (10) nach Anspruch 11, wobei das Bildgebungsgerät (14) eine Filtereinheit (46) mit optischen Filtern (48, 50, 52) aufweist, die zumindest zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar ist.
Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät (14) mittels einer Beleuchtungsvorrichtung (12), insbesondere mittels einer Beleuchtungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (12) eine optische Schnittstelle (16) zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts (14) und eine Beleuchtungseinheit (18) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle (16) zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit (18) mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern, wobei das Verfahren umfasst: zumindest zeitweises Aktivieren einer ersten Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28), um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern; und zumindest zeitweises Aktivieren einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28), um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern; und wobei zumindest eines der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) zumindest zeitweise aktiviert wird.
Verfahren zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Bildgebungsvorrichtung (10) ein Bildgebungsgerät (14) umfasst, wobei gemäß einem Verfahren nach Anspruch 13 Beleuchtungslicht an das Bildgebungsgerät (14) geliefert wird.