DE10330177A1 - A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera - Google Patents

A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera Download PDF

Info

Publication number
DE10330177A1
DE10330177A1 DE10330177A DE10330177A DE10330177A1 DE 10330177 A1 DE10330177 A1 DE 10330177A1 DE 10330177 A DE10330177 A DE 10330177A DE 10330177 A DE10330177 A DE 10330177A DE 10330177 A1 DE10330177 A1 DE 10330177A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image
imaging
fiber
endoscope
object field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10330177A
Other languages
German (de)
Inventor
Walter Mueller
Klaus-Dieter Probst
Klaus Tittl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE10330177A priority Critical patent/DE10330177A1/en
Publication of DE10330177A1 publication Critical patent/DE10330177A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/183—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00165—Optical arrangements with light-conductive means, e.g. fibre optics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2461—Illumination
    • G02B23/2469—Illumination using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

A medical endoscope has a single bundle of non parallel fibres with individual fibre input and output positions calibrated once only. It is surrounded by a concentric field illumination bundle or includes illumination fibres in a regular array in the bundle, has a conical viewing end splay to widen the viewing area (4) and feeds a matrix camera.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung, das insbesondere in der Medizin für Untersuchungen von Strukturen im Inneren des menschlichen Körpers, wie in der Gastroskopie, Kolposkopie, Laparoskopie und anderen Untersuchungsgebieten Anwendung findet.The The invention relates to an endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and for image transmission, in particular in medicine for Investigations of structures inside the human body, such as in gastroscopy, colposcopy, laparoscopy and other study areas Application finds.

Faseroptische Lichtleiter werden wegen ihrer Eigenschaft, divergentes Licht so zu bündeln, dass es praktisch verlustlos über eine größere Distanz von einem Faserende zum anderen transportiert wird, seit langem für die Beleuchtungsoptik derartiger Beobachtungsinstrumente verwendet. Dadurch ist es möglich, die Beleuchtungsquellen vom eigentlichen Endoskop getrennt anzuordnen und somit Lichtquellen mit hoher Strahlungsleistung, wie z. B. Xenon- oder Halogenleuchten einzusetzen. Wegen des großen Aperturwinkels können optische Faserbündel aber auch eine gleichmäßige Ausleuchtung des Objektfeldes in den zumeist nicht unmittelbar zugänglichen Körperbereichen gewährleisten. Das Licht wird in jeder der Einzelfasern nach dem Prinzip der Totalreflexion vielfach reflektiert und gelangt als weitgehend gerichtete Strahlung zum Untersuchungsobjekt. Optische Faserbündel lassen sich zudem anordnungsmäßig günstig und damit platzsparend im Tubus oder der Trokarhülle des Endoskops unterbringen.Fiberoptic Light guides become so because of their feature, divergent light to bundle, that it is virtually lossless about a greater distance transported from one fiber end to the other, for a long time for the Illumination optics used such observation instruments. This makes it possible to arrange the illumination sources separated from the actual endoscope and thus light sources with high radiation power, such. B. xenon or Use halogen lights. Because of the large aperture angle, optical Fiber bundles but also a uniform illumination of the object field in the mostly not immediately accessible body areas guarantee. The light is in each of the individual fibers according to the principle of total reflection reflected many times and passes as largely directed radiation to the examination object. Optical fiber bundles can also be ordered cheap and thus save space in the tube or the trocar sheath of the endoscope.

Der Ordnungsgrad der einzelnen Fasern im Beleuchtungsstrahlengang, der ein Maß für die Einhaltung der Lagebeziehungen der Faserenden untereinander an der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche des Faserbündels ist, braucht nur gering zu sein, weil hierbei lediglich der Energietransport, nicht aber die Weiterleitung von Bildinformationen von Bedeutung ist.Of the Order of the individual fibers in the illumination beam path, the a measure of compliance the positional relationships of the fiber ends with each other at the light entrance and light exit surface of the fiber bundle is, need only be low, because this is just the energy transport, but not the forwarding of image information is of importance.

Für die Bildübertragung in Endoskopen werden zumeist Linsensysteme, bestehend aus mehreren kleinen Objektiven und zwischengeschalteten Feldlinsen, verwendet. Gebräuchlich sind heute auch Stablinsensysteme oder abbildende faseroptische Systeme mit flexiblen Faserbündeln. In ihren optischen Eigenschaften, wie Apertur und Bildhelligkeit, übertreffen Fasersysteme zur Bildübertragung zumeist die vergleichbaren optischen Linsensysteme, die unter Umständen auch justiert werden müssen.For image transfer In endoscopes are usually lens systems consisting of several small lenses and intermediate field lenses. common today are also rod lens systems or imaging fiber optic systems with flexible fiber bundles. In their optical properties, such as aperture and image brightness, surpass Fiber systems for image transmission usually the comparable optical lens systems, which may also need to be adjusted.

Für den zweckgerichteten Einsatz von Faseroptiken im Abbildungsstrahlengang von Endoskopen sollten die Fasern jedoch einen Ordnungsgrad aufweisen, der an eine ideale Ordnung mit η = 1 nahe heranreicht. Notwendig sind somit optische Faserbündel, bei denen viele tausend Fasern möglichst streng parallel ausgerichtet sind. Im praktischen Gebrauch sind heute Endoskope mit geordneten Faserbündeln für die Bildübertragung, die aus mehreren zehntausend Einzelfasern mit einem Durchmesser von weniger als 10 μm bestehen. Wegen der Biegsamkeit der Faserbündel findet man diese vorzugsweise in flexiblen Endoskopen, die im Vergleich zu ihren starren Ausführungen noch erweiterte Anwendungsmöglichkeiten zulassen.For the purposeful Use of fiber optics in the imaging beam path of endoscopes However, the fibers should have a degree of order, the to a ideal order with η = 1 comes close. Therefore, optical fiber bundles are necessary many thousands of fibers as strictly as possible are aligned in parallel. In practical use today are endoscopes with ordered fiber bundles for the Image transmission, which consists of several tens of thousands of individual fibers with a diameter of less than 10 μm consist. Because of the flexibility of the fiber bundles, these are preferably found in flexible endoscopes compared to their rigid designs even more advanced applications allow.

Infolge des erheblichen Aufwandes, der mit der Herstellung von Faserbündeln von einem derartig hohem Ordnungsgrad trotz aller Weiterentwicklungen der entsprechenden Technologien noch immer verbunden ist, sind auch die Anschaffungskosten für Endoskope mit abbildender Faseroptik recht beträchtlich.As a result the considerable expense associated with the production of fiber bundles such a high degree of order despite all further developments the corresponding technologies are still connected, too the acquisition costs for endoscopes with imaging fiber optics quite considerable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop mit guten Abbildungsleistungen für medizinische und technische Anwendungsbereiche zu schaffen, das aus optischen Fasernbündeln bestehende Lichtleiter sowohl für die Beleuchtung des zu untersuchenden Objektfeldes als auch für die Bildübertragung verwendet, wobei der für die Anfertigung der Lichtleiter benötigte Fabrikations- und Kostenaufwand möglichst gering gehalten werden soll.Of the Invention is therefore based on the object, an endoscope with good Imaging services for to create medical and technical applications that from optical fiber bundles existing light guides for both the illumination of the object field to be examined as well as for the image transmission used, with the for the preparation of the light guide required fabrication and cost preferably should be kept low.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und für die Bildübertragung in eine Bildverarbeitungs- und Bildwiedergabeeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen nach Patentanspruch 1.The solution The task is performed with an endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and for the image transfer in an image processing and image reproduction device with the Characteristic features according to claim 1.

Die erfindungsgemäße Lösung verwendet also nicht nur – wie bisher üblich – eine Glasfaseroptik mit ungeordnetem Faserbündel im Beleuchtungsstrahlengang für den Lichttransport in den Objektraum, sondern auch im Abbildungsstahlengang für die Übertragung der Bildinformationen zum Beobachter. Hierfür wird das auf die Lichteintrittsfläche des abbildenden Faserbündels projizierte Bild des Untersuchungobjektes durch die Einzelfasern in ein Rasterbild umgewandelt, das am lichtaustrittsseitigen Ende eine Matrixkamera mit Bildsensoren erfaßt und hinsichtlich der Lichtintensitäten und Ortskoordinaten der einzelnen Bildelemente ausgewertet wird. In bekannter Weise werden nach der in der Bildverarbeitungseinheit erfolgten elektronischen Verarbeitung die elektrischen Signalwerte wieder zu einem Gesamtbild zusammengefügt, das an einem Monitor dem Betrachter als Bild des Untersuchungsobjektes erscheint.The The solution according to the invention thus uses not only - like hitherto common - a fiber optic with a disordered fiber bundle in the illumination beam path for the light transport into the object space, but also in the picture steel path for the transmission the picture information to the observer. For this is the on the light entrance surface of the imaging fiber bundle projected image of the object to be examined by the individual fibers converted into a raster image at the light exit end a matrix camera with image sensors detected and with respect to the light intensities and Location coordinates of each pixel is evaluated. In Known manner, according to the in the image processing unit electronic processing performed the electrical signal values put together again to a total picture, which on a monitor the Viewer appears as an image of the examination object.

In einer für den Gesamtaufbau der Faseroptik des erfindungsmäßen Endoskopes vorteilhaften Anordnung wird das zur Beleuchtung benutzte Faserbündel röhrenförmig wie ein Mantel um den abbildenden faseroptischen Lichtleiter herumgelegt und somit eine günstige Ausnutzung des für die Faseroptik zur Verfügung stehenden Gesamtquerschnitts erreicht. Diese vorteilhafte geometrische Anordnung der beiden Faserbündel bringt zudem einen erheblichen Gewinn an Bildhelligkeit im Vergleich zu anderen optischen Systemen mit gleichem freien Durchmesser des Optikhüllrohres. Eine Verbesserung der gleichmäßigen Ausleuchtung des Objektfeldes erreicht man aber auch, indem die Fasern des lichtleitenden und des bildleitenden Faserbündels so miteinander vermischt werden, dass die Einzelfasern beider Bündel in regelmäßiger Verteilung nebeneinander liegen.In an advantageous for the overall structure of the fiber optic of erfindungsmäßen endoscope Arrangement, the fiber bundle used for lighting is tubular like a sheath wrapped around the imaging fiber optic light guide, thus achieving a favorable utilization of the total available for the fiber optics total cross section. This advantageous geometric arrangement of the two fiber bundles also brings a significant gain in image brightness compared to other optical systems with the same free diameter of the optical cladding tube. However, an improvement in the uniform illumination of the object field can also be achieved by mixing the fibers of the photoconductive and image-guiding fiber bundles so that the individual fibers of both bundles lie in a regular distribution next to each other.

Andere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind der Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous embodiments The invention is the subject of further subclaims.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen und unter Verwendung von schematischen Zeichnungen erläutert werden.The Invention is based on embodiments and using schematic drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

die 1 schematisch den prinzipiellen Aufbau einer herkömmlichen Endoskopausführung mit einer Vorblickoptik und einem Glasfaserlichtleiter zur Objektfeldbeleuchtung,the 1 schematically the basic structure of a conventional endoscope with a front view optics and a fiber optic light guide for object field illumination,

die 2a im Schnitt- und Blockbild schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Endoskop,the 2a in the sectional and block diagram schematically an embodiment of an inventive endoscope,

die 2b im Querschnitt die Faseroptik des Endoskops nach 2a mit einem zentral angeordneten abbildenden Faserbündel und einem hierzu konzentrisch angeordneten Faserbündel für die Objektfeldbeleuchtung,the 2 B in cross section the fiber optics of the endoscope 2a with a centrally arranged imaging fiber bundle and a concentrically arranged fiber bundle for the object field illumination,

die 2c wiederum im Querschnitt die Faseroptik der Anordnung nach 2a, wobei aber die Einzelfasern der Faserbündel beider Strahlengänge gleichmäßig miteinander vermischt sind,the 2c again in cross section the fiber optics of the arrangement 2a but wherein the individual fibers of the fiber bundles of both beam paths are uniformly mixed together,

und die 3 das Ausführungsbeispiel nach 2a mit einem in den optischen Strahlengang zwischen dem distalen Ende der Faseroptik und dem Objektfeld eingebrachten Faserkegel zur Aperturvergrößerung.and the 3 the embodiment according to 2a with a fiber cone for aperture magnification introduced into the optical beam path between the distal end of the fiber optic and the object field.

Die 1 zeigt schematisch ein handelsübliches Endoskop zur Betrachtung von Körperhöhlen. Es umfaßt unter anderem ein optisches Abbildungssystem 1 mit einem Objektiv 2 und einem Okular 3 zur Betrachtung eines Objektfeldes 4, sowie ein faseroptisches Beleuchtungssystem 5 mit einem Faserbündel 6 zur Objektfeldbeleuchtung. Das Licht einer räumlich vom Endoskop getrennt angeordneten Lichtquelle 7 fällt, durch einen Reflektor 8 gebündelt, auf die Lichteintrittsfläche des Faserbündels 6 und wird durch die optischen Fasern in das Objektfeld übertragen. Das beleuchtete Objektfeld wird mit Hilfe der Linsenoptik des Abbildungssystems betrachtet. In starren Endoskopen sind das Abbildungs- und das Beleuchtungssystem üblicherweise in Hüllrohren bzw. Tuben oder Trokaren untergebracht. Die zur Lichtquelle führenden Beleuchtungsfasern umgibt zumeist ein Schutzmantel aus PVC- oder Silikonmaterial.The 1 schematically shows a commercially available endoscope for viewing body cavities. It includes, among other things, an optical imaging system 1 with a lens 2 and an eyepiece 3 for viewing an object field 4 , as well as a fiber optic illumination system 5 with a fiber bundle 6 for object field illumination. The light of a spatially separated from the endoscope light source 7 falls, through a reflector 8th bundled, on the light entry surface of the fiber bundle 6 and is transmitted through the optical fibers into the object field. The illuminated object field is viewed with the aid of the lens system of the imaging system. In rigid endoscopes, the imaging and illumination systems are usually housed in cladding tubes or tubes or trocars. The light source leading to the illumination fibers usually surrounds a protective jacket made of PVC or silicone material.

An Stelle der Beleuchtungsfasern sind auch Quarzglasstäbe zur Lichtübertragung möglich, jedoch wird mit Faserbündeln eine günstigere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes im Hüllrohr erreicht. Damit verbunden ist in vielen Anwendungsfällen auch eine wesentliche Erleichterung für den Patienten.At Place of the illumination fibers are also quartz glass rods for light transmission possible, however, with fiber bundles a cheaper one Exploitation of the available standing place in the duct reached. This is associated with many applications as well a substantial relief for the Patients.

Ein Endoskop gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt schematisch die 2a. Die Strahlung der Lichtquelle 7 wird wiederum durch den Reflektor 8 auf die Lichteintrittsfläche der Beleuchtungsfasern 6 gerichtet und durch dieses Faserbündel auf das Objektfeld 4 gelenkt. Lichtaustrittsseitig leuchten Strahlenbündel 9 den zu untersuchenden Objektfeldbereich gleichmäßig aus. Dessen Bild wird mit Hilfe eines ungeordneten Faserbündels 11, welches zur Übertragung der Bildinformationen dient, an das proximale Ende des Gerätes weitergeleitet. Da der abzubildende Objektbereich sich nahe der Lichteintrittsfläche 10 des Faserbündels 11 befindet, kann auf die Zwischenschaltung eines Objektivs im Strahlengang zwischen Eintrittsfläche und Objektfeld verzichtet werden. Jede der Einzelfasern leitet den auf ihre lichteintrittseitige Endfläche 10 fallenden Strahlungsanteil ohne wesentliche Verluste an ihr lichtaustrittsseitiges Ende weiter. Auf der Lichtaustrittsseite des Faserbündels 11 entsteht ein Rasterbild, das jedoch infolge fehlender Ordnung der Lichtleitfasern zunächst nicht mehr als Bild des zu untersuchenden Objektes erkennbar ist. Zum Bildaufbau wird deshalb in bekannter Weise mit einer Bildanalyseeinrichtung BA das Rasterbild durch eine Marixkamera 12 mit Hilfe von CCD-Bildsensoren erfaßt, wobei diese den einzelnen Elementen des Rasterbildes entsprechende optische Signalgrößen Fx,y in elektrische Signale Sx,y umwandeln. Diese elektrischen Signale werden in einem Zwischenspeicher 13 abgespeichert und nach deren adressierter Vertauschung gemäß einer Zuordnungvorschrift x,y ⇒ i,j den Ortskoordinaten der entsprechenden Bildelemente auf der Lichteintrittsfläche des Faserbündels zugeordnet und als elektrische Signalwerte Si,j in einem Zwischenspeicher 14 abgelegt. Die Zuordnung der ausgangsseitigen Koordinaten der Bildelemente und deren Signalwerte zu den entsprechenden Größen der einzelnen Bildelemente auf der Lichteintrittsseite des Faserbündel 11 wurde zuvor mittels eines Kalibrierungsprozesses ermittelt und in einem Adressenspeicher 15 erfaßt. Mit den nunmehr vertauschten elektrischen Signalwerten Si,j erfolgt in einem Monitor 16 wiederum der Bildaufbau, wobei die Bildelemente wieder die Lagebeziehung zueinander aufweisen, die mit denen des zugehörigen Bildes auf der Lichteintrittsfläche des Faserbündels 11 übereinstimmen. Trotz fehlender Ordnung der Einzelfasern des Faserbündels lassen sich auf die beschriebene Weise die lichteintritts- und lichtaustrittsseitigen Faserenden einander zuordnen und deren gestörte Lagebeziehungen elektronisch korrigieren. Auf die in den herkömmlichen Endoskopen bisher notwendige streng parallele Ausrichtung der nebeneinander liegenden Bildübertragungsfasern kann somit verzichtet und dennoch eine brauchbare optische Informationsübertragung erreicht werden. Dadurch können auch für die Bildübertragung die kostengünstiger herstellbaren Faserbündel mit niedrigem Ordnungsgrad der Einzelfasern Verwendung finden. Außerdem erlaubt es deren Einbau in den Abbildungs- sowie den Beleuchtungsstrahlengang, die erfindungsgemäße Lösung auch für flexible Endoskope zu verwenden und so ihren Anwendungsbereich noch zu erweitern. Eine Bildbetrachtung per Monitor bringt zusätzliche Vorteile mit sich, die aber an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden sollen.An endoscope according to the present invention schematically shows the 2a , The radiation of the light source 7 will turn through the reflector 8th on the light entry surface of the illumination fibers 6 directed and through this fiber bundle on the object field 4 directed. Light emission beam shine bundles 9 the object field area to be examined evenly. Its image is using a disordered fiber bundle 11 , which is used to transmit the image information, forwarded to the proximal end of the device. Since the object area to be imaged is close to the light entry surface 10 of the fiber bundle 11 is located, can be dispensed with the interposition of a lens in the beam path between the entrance surface and the object field. Each of the individual fibers conducts the light on their entrance end surface 10 falling radiation component without significant losses to their light exit end. On the light exit side of the fiber bundle 11 arises a raster image, which is no longer recognizable as an image of the object to be examined due to lack of order of the optical fibers. For image construction, the raster image is therefore processed in a known manner with an image analysis device BA by means of a Marix camera 12 detected with the aid of CCD image sensors, which convert the individual elements of the raster image corresponding optical signal quantities F x, y in electrical signals S x, y . These electrical signals are stored in a buffer 13 stored and according to their addressed permutation according to an assignment rule x, y ⇒ i, j assigned to the location coordinates of the corresponding picture elements on the light entrance surface of the fiber bundle and as electrical signal values S i, j in a buffer 14 stored. The assignment of the output-side coordinates of the picture elements and their signal values to the corresponding sizes of the individual picture elements on the light entry side of the fiber bundle 11 was previously determined by means of a calibration process and in an address memory 15 detected. With the now interchanged electrical signal values S i, j takes place in a monitor 16 in turn, the image structure, wherein the picture elements again have the positional relationship to each other, with those of the associated image on the light entry surface of the fiber bundle 11 to match. Despite the lack of order of the individual fibers of the fiber bundle, the light entry and light exit side fiber ends can be assigned to one another in the manner described and their disturbed positional relationships corrected electronically. It is thus possible to dispense with the strictly parallel alignment of the adjacent image transmission fibers which was hitherto necessary in the conventional endoscopes and nevertheless to achieve a useful optical information transmission. As a result, the cost-effectively producible fiber bundles with a low degree of order of the individual fibers can also be used for image transmission. In addition, their incorporation into the imaging and the illumination beam path makes it possible to use the solution according to the invention for flexible endoscopes and thus to further expand their field of application. A picture viewing via monitor brings additional advantages, which should not be further explained at this point.

Im Ausführungsbeispiel nach 2a ist das Faserbündel für die Bildübertragung aus Gründen der Platzersparnis ringförmig von den Beleuchtungsfasern umschlossen. Entsprechend zeigt die 2b im Querschnitt ein in einem Hüllrohr 17 konzentrisch zum abbildenden Faserbündel 11 angeordnetes Faserbündel 6. Mit dieser Bündelanordnung kann eine weitgehend gleichmäßige Helligkeit des Objektfeldes erzielt werden. Eine noch gleichmäßigere Ausleuchtung des Objektfeldes läßt sich erreichen, wenn, wie in 2b gezeigt, die Beleuchtungsfasern und die dazwischen liegenden Abbildungsfasern eine über den gesamten Bündelquerschnitt gleichmäßige Verteilung aufweisen.In the embodiment according to 2a For reasons of saving space, the fiber bundle for image transfer is enclosed in a ring shape by the illumination fibers. Accordingly, the shows 2 B in cross-section a in a cladding tube 17 concentric to the imaging fiber bundle 11 arranged fiber bundle 6 , With this bundle arrangement, a largely uniform brightness of the object field can be achieved. An even more uniform illumination of the object field can be achieved if, as in 2 B shown, the illumination fibers and the intermediate imaging fibers have a uniform distribution over the entire bundle cross-section.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die 3.Another embodiment of the invention shows the 3 ,

Hier wird zur Aperturvergrößerung zwischen dem Objektfeld 4 und der distalen Endfläche der Faserbündel 6 und 11 ein optischer Faserkegel 18 im Strahlengang angeordnet. Der Faserkegel besteht aus einer Vielzahl konischer Einzelfasern, deren geometrische Form sowie die Brechzahlen von Kern- und Mantelmaterial der Fasern den Aperturwinkel und damit die maximale Größe des Beleuchtungs- und auch des Beobachtungsfeldes beeinflussen. Faserkegel lassen sich einfach im endoskopischen Strahlengang positionieren und ihre Herstellung ist vergleichsweise wenig aufwendig. Bei Verwendung herkömmlicher optischer Materialien kann so mit optischen Faserkegeln der Aperturwinkel um ca 10° vergrößert werden.Here is the aperture magnification between the object field 4 and the distal end surface of the fiber bundles 6 and 11 an optical fiber cone 18 arranged in the beam path. The fiber cone consists of a large number of individual conical fibers whose geometric shape and the refractive indices of the core and sheath material of the fibers influence the aperture angle and thus the maximum size of the illumination field as well as of the observation field. Fiber cones can be easily positioned in the endoscopic beam path and their production is relatively inexpensive. When using conventional optical materials, the aperture angle can be increased by about 10 ° with optical fiber cones.

Claims (6)

Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung in eine Bildverarbeitungs- und Bildwiedergabeeinrichtung, die aus dem lichtausgangseitig vom abbildenden Lichtleiter erzeugten rasterförmigen Strahlungsbild ein Gesamtbild des Untersuchungsobjektes generiert, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtleiter für den Abbildungs- und für den Beleuchtungsstrahlengang jeweils ein aus vorzugsweise nichtparallelen, ungeordnet zusammengesetzten optischen Einzelfasern bestehendes Faserbündel vorgesehen ist, wobei im Abbildungsstrahlengang die Ortskoordinaten der Lichteintrittsfläche und die zugehörige Lichtaustrittsfläche einer jeden Einzelfaser einer durch einmalige Kalibrierung ermittelten Zuordnungsvorschrift genügen.Endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and image transmission in an image processing and image display device, the generated from the light output side of the imaging light guide grid-shaped radiation image generates an overall image of the examination subject, characterized in that as the light guide for the imaging and for the illumination beam path in each case one of preferably non-parallel, disordered composite optical fibers existing fiber bundle is provided, wherein in the imaging beam path, the location coordinates of the light entrance surface and the associated light exit surface of each individual fiber satisfy a determined by a single calibration assignment rule. Endoskop mit faseroptischem Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel zur Objektfeldbeleuchtung das abbildende Faserbündel konzentrisch einhüllt.Endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and for image transfer according to claim 1, characterized in that the fiber bundle for Object field lighting concentrically envelops the imaging fiber bundle. Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfasern des Faserbündels zur Objektfeld beleuchtung in regelmäßiger Verteilung in das abbildende Faserbündel eingebettet sind.Endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and for image transfer according to claim 1, characterized in that the individual fibers of the fiber bundle for object field illumination in regular distribution embedded in the imaging fiber bundle are. Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahme- und Bildwiedergabeeinrichtung eine Matrixkamerera mit Bildsensoren zur Erfassung des rasterförmigen Strahlungsbildes des abbildenden Lichtleiters enthält, die den einzelnen Rasterpunkten entsprechenden Bildinformationen in elektrische Signalwerte umformt, sowie elektronische Speicher für die elektrischen Signalwerte und deren adressierte Vertauschung und einen Monitor zum Aufbau des Gesamtbildes des Untersuchungsobjektes enthält.Endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and for image transfer according to one or more of the preceding claims, characterized in that the image recording and reproducing device a matrix camera with image sensors for detecting the grid-shaped radiation image of the imaging fiber contains the individual halftone dots transforms corresponding image information into electrical signal values, as well as electronic memory for the electrical signal values and their addressed permutation and a monitor for building the overall picture of the examination subject contains. Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem biegsamen Kabel zusammengeführte Faserbündel zu Licht- und Bildleitung für eine flexible Ausführungsform des Endoskops vorgesehen sind.Endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and for image transfer according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that bundled fiber bundles in a flexible cable to Light and image line for a flexible embodiment of the endoscope are provided. Endoskop mit faseroptischen Lichtleitern zur Objektfeldbeleuchtung und zur Bildübertragung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am distalen Ende des Endoskops ein konischer Faserkegel, bestehend aus einer Vielzahl konischer Einzelfasern, zur Strahlaufweitung des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlenganges angeordnet ist.Endoscope with fiber optic light guides for object field illumination and image transmission to one or more of the preceding claims, characterized in that at the distal end of the endoscope, a conical fiber cone, consisting of a plurality of conical individual fibers, is arranged for beam expansion of the illumination and imaging beam path.
DE10330177A 2003-07-01 2003-07-01 A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera Withdrawn DE10330177A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10330177A DE10330177A1 (en) 2003-07-01 2003-07-01 A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10330177A DE10330177A1 (en) 2003-07-01 2003-07-01 A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10330177A1 true DE10330177A1 (en) 2005-02-03

Family

ID=33559864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10330177A Withdrawn DE10330177A1 (en) 2003-07-01 2003-07-01 A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10330177A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103156570A (en) * 2013-04-01 2013-06-19 上海晋通光学科技股份有限公司 Optical fiber ear and nose cavity mirror
CN107957401A (en) * 2017-12-18 2018-04-24 中国科学院西安光学精密机械研究所 Hyperspectral microimager for interventional tumor diagnosis
CN109171611A (en) * 2018-10-25 2019-01-11 陈勇 Endoscope apparatus
US20200273636A1 (en) * 2019-02-21 2020-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Switchgear with an optical monitoring system
US11903557B2 (en) 2019-04-30 2024-02-20 Psip2 Llc Endoscope for imaging in nonvisible light

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103156570A (en) * 2013-04-01 2013-06-19 上海晋通光学科技股份有限公司 Optical fiber ear and nose cavity mirror
CN103156570B (en) * 2013-04-01 2015-05-20 上海晋通光学科技股份有限公司 Optical fiber ear and nose cavity mirror
CN107957401A (en) * 2017-12-18 2018-04-24 中国科学院西安光学精密机械研究所 Hyperspectral microimager for interventional tumor diagnosis
CN109171611A (en) * 2018-10-25 2019-01-11 陈勇 Endoscope apparatus
US20200273636A1 (en) * 2019-02-21 2020-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Switchgear with an optical monitoring system
US11605510B2 (en) * 2019-02-21 2023-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Switchgear with an optical monitoring system
US11903557B2 (en) 2019-04-30 2024-02-20 Psip2 Llc Endoscope for imaging in nonvisible light

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68927186T2 (en) VIDEO ENDOSCOPE
EP2374401B1 (en) Light source device for endoscopic or exoscopic applications
DE69429410T2 (en) Optical system for endoscopes
DE112015002260T5 (en) endoscope system
DE102005044580A1 (en) Arrangement for illuminating a field
DE60022546T2 (en) ILLUSTRATION METHOD AND DEVICE WITH LIGHT GUIDE BUNDLE AND SPATIAL LIGHT MODULATOR
EP2579075A1 (en) Rod-shaped light-guide
EP2261717B1 (en) Light source assembly for an illumination device of a medical optical observation device
WO1997007627A2 (en) Endoscopy video system
WO2004032731A1 (en) Endoscope provided with a lighting system and a combine image transmission
DE102017115739A1 (en) Imaging medical instrument such as an endoscope, an exoscope or a microscope
EP1508066B1 (en) Microendoscope
DE2944306C2 (en)
DE102015116187A1 (en) Illumination arrangement, beam combination device and method for coupling at least three input light beams into a light guide
EP0115267B1 (en) Imaging system
DE10330177A1 (en) A medical endoscope has a single bundle of non parallel illumination and imaging fibres with once only calibration imaging fibre input and output positions for a matrix camera
DE102015002084A1 (en) endoscope
EP0400108B1 (en) Endoscope
DE102013226019A1 (en) Endoscope with adjustable viewing direction
DE4225507A1 (en) Medical stereoscopic endoscope for microscopic examination - uses combined optical paths in insertion probe contg. rod-shaped lens systems and glass element producing intermediate image
DE3151108A1 (en) Optical illumination system
DE102014107586A1 (en) 3D video endoscope
DE202023101837U1 (en) Light guide system for an illumination system for illuminating an operating area of an open surgical operation, medical imaging system and use
DE102008055629A1 (en) Video camera for use during e.g. endoscopic investigation in medical application, has light source arranged within camera and/or video endoscope head, where light is supplied to fibers over light collecting optics and light conductor
DE102019130950B3 (en) Boroscope with pattern projection

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee