WO2016012248A1 - Stereo-videoendoskop mit mehreren optischen baugruppen - Google Patents

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WO2016012248A1
WO2016012248A1 PCT/EP2015/065673 EP2015065673W WO2016012248A1 WO 2016012248 A1 WO2016012248 A1 WO 2016012248A1 EP 2015065673 W EP2015065673 W EP 2015065673W WO 2016012248 A1 WO2016012248 A1 WO 2016012248A1
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optical
shaft
stereo video
video endoscope
optical assembly
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PCT/EP2015/065673
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Inventor
Peter Schouwink
Original Assignee
Olympus Winter & Ibe Gmbh
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    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
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    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements

Definitions

  • the invention relates to a stereo video endoscope, comprising a shaft which encloses a space, wherein in a first sub-volume of the installation space, an optical system for detecting stereoscopic image data is present, wherein the optical system has a left optical channel with a left optical assembly and a left An image sensor and a right optical channel having a right optical assembly and a right image sensor, wherein the left optical channel and the right optical channel are arranged symmetrically to a longitudinal axial direction of the shaft.
  • Endoscopes in particular video endoscopes, are known in various designs.
  • an optical system At a distal end of an endoscope shaft is an optical system, with the aid of which a typically illuminated surgical or examination field is imaged for observation or examination on one or more image sensors.
  • endoscopes with straight-ahead view in the so-called 0 ° direction of viewing
  • endoscopes with lateral viewing direction known.
  • a prism In the latter type is located at the distal end of the endoscope shaft, a prism, which allows a lateral viewing direction, for example, 30 °, 45 °, 70 °, etc.
  • stereo video endoscopes which offer the surgeon the opportunity to view the surgical field in a spatial representation.
  • Such a stereo endoscope can be seen for example from DE 1 0 201 0 041 857 A1.
  • Stereoscopic recording and playback devices are also well known.
  • a right and a left individual image of a stereoscopic image pair or a series of image pairs are recorded simultaneously or in rapid succession alternately from two different viewing directions.
  • a left optical channel and a right optical channel are used.
  • Each of the two lens systems or lenses images the image field from slightly different viewing directions onto a separate image sensor.
  • Both endoscopes which provide a two-dimensional image
  • stereo video endoscopes are usually factory-set with regard to the optical parameters of their imaging system.
  • a stereo video endoscope comprising a shaft which encloses a space, wherein in one the first sub-volume of the installation space comprises an optical system for acquiring stereoscopic image data, the optical system comprising a longitudinal optical channel with at least one left optical subassembly and one left image sensor and a right optical channel with at least one right optical subassembly and a right image sensor; wherein the left optical channel and the right optical channel are arranged symmetrically to a longitudinal axial direction of the shaft, wherein the stereo video endoscope is further developed in that in a second partial volume of the installation space, which does not overlap with the first partial volume, a further optical assembly is present, which can be pivoted into the first partial volume of the installation space by rotation about the longitudinal axial direction of the shaft.
  • the present invention is based on the finding that in a shaft of a stereo video endoscope, which is in particular circular in cross-section, the optical system for detecting stereoscopic image data comprising the left and right optical channels, the space available within the shaft is not complete is exploited. Inside the shaft remains usable space, which is used according to the invention for receiving the further optical assembly.
  • the stereo video endoscope according to the invention is variable, since the optical system can be changed by the swiveling further optical assembly in its optical properties.
  • the further optical assembly is adapted to change the optical imaging properties of the optical system in the pivoted state.
  • optical imaging properties are determined, in particular, by the optical properties of the further optical assembly and / or by the optical properties of the, in particular planar, image sensors.
  • the optical properties of an optical system are preferably characterized by optical parameters.
  • the optical parameters are, for example, an enlargement, an image or viewing angle, a focal point, a spectral sensitivity, a resolution, a light intensity, a transparency (transmissivity) for specific wavelengths, etc.
  • the further optical assembly is adapted to change the optical imaging properties of the optical system in the pivoted state.
  • the optical properties of the stereo video endoscope are variably adjustable.
  • another optical system is de facto available, whereby the different optical properties of the two optical systems make it possible to obtain additional or different image information.
  • the stereo video endoscope is further developed in that the further optical assembly is adapted to change a position of a focal point and / or an enlargement of the left and / or right optical assembly of the optical system in the pivoted state.
  • the operator or the operator of the stereo video endoscope it is possible by pivoting the other optical assembly different focal points and / or magnifications of the optical system depending on Need to adjust.
  • This makes it possible to observe different areas of the surgical field lying distally in front of the end of the stereo video endoscope. For example, the possibility is created of sharply imaging objects lying at different distances from the distal end of the endoscope. Should a particular area of the surgical field be of interest, then the choice of another, in particular higher or lower, enlargement is appropriate.
  • This is possible by pivoting the other optical assembly.
  • a larger magnification allows details of the surgical field to be magnified. Conversely, the selection of a lower magnification allows to represent the surgical field in an overview.
  • the stereo video endoscope is further developed in that the further optical assembly comprises at least one optical filter and / or an aperture delimiting the cross section of the beam path, wherein the at least one filter and / or the at least one aperture is rotated by rotation L jossaxialraum in the beam path of the optical system can be pivoted / is.
  • the optical filter is, for example, an absorption or transmission filter.
  • the optical filter may be a spectral filter or a polarizing filter.
  • the use of different filters makes it possible to obtain different image information. This is particularly advantageous for photodynamic diagnosis (also referred to as fluorescence diagonistics).
  • photodynamic diagnosis also referred to as fluorescence diagonistics.
  • the stereo video endoscope is formed in that the further optical assembly can be swiveled into the optical system in a region in which there is a small, in particular minimal, cross section of a beam path of the left and / or right optical channel, wherein the further optical assembly is further pivoted in particular in a diaphragm plane of the first and / or second optical assembly of the optical system.
  • the stereo video endoscope is further developed in particular in that the further optical assembly comprises at least one further, in particular flat, image sensor whose resolution, number of pixels, photosensitivity, spectral sensitivity and / or read-out speed differ from those of the image sensors of the optical system.
  • the further optical assembly according to this embodiment comprises image sensors whose optical properties differ from those of the image sensors of the optical system.
  • the stereo video endoscope is further developed in that the further optical assembly is arranged in a turret, which in particular extends symmetrically to the longitudinal axial direction of the shaft and is rotatable about the longitudinal axial direction of the shaft.
  • the cladding tube is connected to the handle 10 at its proximal end. Furthermore, the optical system is mounted in the cladding tube, so that the optical systems present in the distal end region 6 of the stereo video endoscope 2 are rotatable within the shaft 4 together with the cladding tube. This rotation takes place by the handle 10 is rotated relative to a rotary knob 1 2, which is fixedly connected to the shaft 4. On the handle 1 0, a slide switch 14 is further provided as another control.
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through the cladding tube 16 which, like the shaft 4, encloses a construction space 18.
  • Fig. 3 shows a schematic cross-sectional view through the cladding tube 1 6 along the in FIG. 2 shown level I I I-I I.
  • the existing within the cladding tube 1 6 space 1 8 is divided into a first sub-volume 20 and a second sub-volume 22nd
  • the first sub-unit 20 and the second sub-unit 22 do not overlap each other.
  • an optical system for detecting stereoscopic image data is provided in the first sub-volume 20.
  • a further optical assembly is added, which consists in particular of a further left and a further right optical assembly.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the first partial volume 20 of the installation space 1 8, as shown in FIG. 3 shows I I marked I level.
  • the existing in the first sub-volume 20 of the space 1 8 optical system comprises a left optical channel 24 and a right optical channel 26.
  • the left optical channel 24 includes at least one left optical assembly 28 and a left, in particular flat, image sensor 30.
  • the right Optical channel 26 is constructed analogously to the left optical channel 24.
  • the right-hand optical channel 26 comprises a right-hand optical assembly 32 and a right-hand, in particular flat, image sensor 34.
  • the left-hand and right-hand optical assemblies 28, 32 are preferably lenses which image an image field onto the left or right image sensor 30, 34.
  • the image sensors 30, 34 are, for example, CCD or CMOS sensors.
  • the image sensors 30, 34 are connected by suitable, schematically indicated, electrical connection lines 36 with a control and / or evaluation electronics, not shown, so that they can be supplied on the one hand with voltage and control signals and on the other hand.
  • the left optical channel 24 and the right optical channel 26 are arranged symmetrically to the longitudinal axial direction L of the cladding tube 16 and the shaft 4, respectively.
  • the left-hand opti- see assembly 28 and the first right optical assembly 32 and in particular also the left image sensor 30 and the right image sensor 34 is arranged symmetrically to the longitudinal axial direction L of the cladding tube 1 6 and the shaft 4.
  • a prism 38 is located at a distal end of the cladding tube 16. This allows observation of an operating field lying in front of the distal end region 6 (see FIG. 1) under an angle which is inclined with respect to the longitudinal axial direction L.
  • the prism 38 is rotatable.
  • the prism 38 is supported so as to be rotatable relative to the optical system about the longitudinal axial direction L.
  • an observation of the examination or surgical field under an inclined angle is possible.
  • Fig. 4 shows a schematic longitudinal sectional view through the cladding tube 1 6, which is opposite to that in FIG. 2 is tilted 90 ° about the longitudinal axial direction L shown in FIG.
  • the orientation of the two in FIGS. FIGS. 2 and 4 are shown in FIG. 3 shown.
  • the in Fig. 2 shows a longitudinal section along the plane I II I.
  • the in Fig. 4 longitudinal section extends at an angle of 90 ° to this along the plane IV-IV.
  • Fig. FIG. 2 shows a longitudinal section through the first sub-barrel 20 of the installation space 18, is shown in FIG. 4 a longitudinal section through the second Operavolunnen 22 of the space 1 8 shown.
  • the further optical assembly arranged in the second partial volume 22 is, according to the exemplary embodiment shown, another optical system.
  • These further optical assemblies 44, 48 are preferably lens groups. They serve in the swung state to change the optical imaging properties of the left and right optical assembly 28, 32.
  • the further optical system ie the further left-hand and right-hand optical subassembly 44, 48, are pivoted into the dotted line region of the left and right optical subassemblies 28, 32 by rotation about the longitudinal axial direction L (see FIG. ,
  • optical assemblies 44, 48 for example, optical filters, e.g. Spectral or absorption filters, or diaphragms provided.
  • the further optical assemblies 44, 48 are in particular arranged so that they are in the pivoted state at a position with a small or min imalem beam cross-section.
  • the further optical assembly arranged in the second partial volume 22 comprises in particular a further left-hand, in particular flat, image sensor 46 and a further right-hand, in particular special flat image sensor 50.
  • the further left image sensor 46 and the further right image sensor 50 are connected via suitable electrical connection lines 36 with a control and / or evaluation electronics, not shown, so that for the operation of the image sensors 46, 50 these both supplied with electrical voltage as well as data from the image sensors 46, 50 are readable.
  • a change of the optical system takes place for example by rotation of the optical assemblies 28, 32, 44, 48 about the longitudinal axial direction L of the cladding tube 1 6.
  • the optical assemblies 28, 32, 44, 48 are arranged in a revolver, which in Figs. 2 to 5 ledigl I for reasons of clarity is not shown.
  • a revolver is driven by a motor.
  • Such a variable and variable assignment between the optical assemblies 28, 32, 44, 48 and the two-dimensional image sensors 30, 34, 46, 50 is particularly advantageous if the flat image sensors 32, 34, 46, 50 have different optical parameters.
  • the optical image sensors 32, 34, 46, 50 of the individual optical systems have a different resolution, in particular a different number of pixels, a different spectral sensitivity and / or a different readout speed.
  • the planar image sensors 46, 50 it is possible for the planar image sensors 46, 50 to have a lower resolution or number of pixels than those of the optical system, but can be read out at a higher speed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stereo-Videoendoskop (2), umfassend einen Schaft (4), der einen Bauraum umschließt. In einem ersten Teilvolumen (20) des Bauraums (18) ist ein optisches System zum Erfassen stereoskopischer Bilddaten vorhanden, welches einen linken optischen Kanal (24) und einen rechten optischen Kanal (26) umfasst. In einem zweiten Teilvolumen (22) des Bauraums (18) ist eine weitere optische Baugruppe (44-50) vorhanden, welche durch Rotation um eine Längsaxialrichtung (L) des Schafts (4) in das erste Teilvolumen (20) des Bauraums (18) einschwenkbar ist.

Description

Stereo-Videoendoskop mit mehreren optischen Baugruppen Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Stereo-Videoendoskop, umfassend einen Schaft, der einen Bauraum umschließt, wobei in einem ersten Teilvolumen des Bauraums ein optisches System zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten vorhanden ist, wobei das optische System einen linken optischen Kanal mit einer linken optischen Baugruppe und einem linken Bildsensor sowie einen rechten optischen Kanal mit einer rechten optischen Baugruppe und einem rechten Bildsensor umfasst, wobei der l inke optische Kanal und der rechte optische Kanal symmetrisch zu einer Längsaxialrichtung des Schafts angeordnet sind .
Endoskope, insbesondere Videoendoskope, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. An einem distalen Ende eines Endo- skopschafts befindet sich ein optisches System, mit dessen Hilfe ein typischerweise beleuchtetes Operations- oder Untersuchungsfeld zur Beobachtung oder Untersuchung auf einen oder mehrere Bildsensoren abgebildet wird . Es sind Endoskope mit Geradeaus- blick, in sogenannter 0°-Bl ickrichtung, und Endoskope mit seitlicher Bl ickrichtung bekannt. Bei letzterem Typ befindet sich am distalen Ende des Endoskopschafts ein Prisma, welches eine seitliche Blickrichtung von beispielsweise 30°, 45°, 70° etc. ermöglicht.
Ferner sind Stereo-Videoendoskope bekannt, die dem Operateur die Möglichkeit bieten, das Operationsfeld in räuml icher Darstellung zu betrachten . Ein solches Stereo-Endoskop geht beispielsweise aus DE 1 0 201 0 041 857 A1 hervor.
Stereoskopische Aufnahme- und Wiedergabegeräte sind ebenfalls allgemein bekannt. Bei einer stereoskopischen Aufnahme wird ein rechtes und ein lin kes Einzelbild eines stereoskopischen Bildpaares oder eine Serie von Bildpaaren gleichzeitig oder in schneller Folge abwechselnd aus zwei verschiedenen Bl ickrichtungen aufgenommen . Hierzu werden ein linker optischer Kanal und ein rechter optischer Kanal verwendet. Jedes der beiden Linsensysteme oder Objektive bildet das Bildfeld aus leicht unterschiedlicher Blickrichtung auf einen separaten Bildsensor ab.
Sowohl Endoskope, welche eine zweidimensionale Abbildung liefern, als auch Stereo-Videoendoskope sind hinsichtl ich der optischen Parameter ihres Abbildungssystems üblicherweise werkseitig fest eingestellt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Stereo-Videoendoskop anzugeben, welches variabel ist, insbesondere im Hinblick auf seine optischen Abbildungseigenschaften .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Stereo-Videoendoskop, umfassend einen Schaft, der einen Bauraum umschl ießt, wobei in einem ersten Teilvolumen des Bauraums ein optisches System zum Erfassen stereoskopischer Bilddaten vorhanden ist, wobei das optische System einen l inken optischen Kanal mit zumindest einer linken optischen Baugruppe und einem linken Bildsensor sowie einen rechten optischen Kanal mit zumindest einer rechten optischen Baugruppe und einen rechten Bildsensor umfasst, wobei der linke optische Kanal und der rechte optische Kanal symmetrisch zu einer Längsaxial- richtung des Schafts angeordnet sind, wobei das Stereo-Videoendoskop dadurch fortgebildet ist, dass in einem zweiten Teilvolumen des Bauraums, welches mit dem ersten Teilvolumen nicht überlappt, eine weitere optische Baugruppe vorhanden ist, welche durch Rotation um d ie Längsaxialrichtung des Schafts in das erste Teilvolumen des Bauraums einschwenkbar ist.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass in einem Schaft eines Stereo-Videoendoskops, der im Querschnitt insbesondere kreisrund ist, durch das optische System zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten, umfassend den linken und rechten optischen Kanal, der innerhalb des Schafts vorhandene Bauraum nicht vollständ ig ausgenutzt wird . Im Inneren des Schafts verbleibt weiterer nutzbarer Bauraum, der erfindungsgemäß zur Aufnahme der weiteren optischen Baugruppe verwendet wird . Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Stereo-Videoendoskop variabel , da das optische System durch die einschwenkbare weitere optische Baugruppe in seinen optischen Eigenschaften veränderbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die weitere optische Baugruppe dazu eingerichtet, im eingeschwenkten Zustand die optischen Abbildungseigenschaften des optischen Systems zu verändern.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung sind unter den „optischen Eigenschaften" eines optischen Systems insbesondere des- sen optische Abbildungseigenschaften zu verstehen . Die optischen Abbildungseigenschaften werden insbesondere durch die optischen Eigenschaften der weiteren optischen Baugruppe und/oder durch die optischen Eigenschaften der, insbesondere flächigen, Bildsensoren bestimmt. Die optischen Eigenschaften eines optischen Systems sind bevorzugt durch optische Parameter charakterisiert. Bei den optischen Parametern handelt es sich beispielsweise um eine Vergrößerung, einen Bild- oder Bl ickwinkel, einen Fokuspunkt, eine spektrale Empfindlichkeit, ein Auflösungsvermögen, eine Lichtstärke, eine Lichtdurchlässigkeit (Transmissivität) für bestimmte Wellenlängen etc.
Die weitere optische Baugruppe ist dazu eingerichtet, im eingeschwenkten Zustand die optischen Abbildungseigenschaften des optischen Systems zu verändern . So sind d ie optischen Eigenschaften des Stereo-Videoendoskops variabel einstellbar. Neben dem eigentlichen optischen System steht so de facto ein weiteres optisches System zur Verfügung, wobei die unterschiedl ichen optischen Eigenschaften der beiden optischen Systeme die Mögl ichkeit schaffen, zusätzliche oder andere Bildinformationen zu gewinnen .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Stereo- Videoendoskop dadurch fortgebildet, dass die weitere optische Baugruppe dazu eingerichtet ist, im eingeschwenkten Zustand eine Lage eines Fokuspunkts und/oder einer Vergrößerung der linken und/oder rechten optischen Baugruppe des optischen Systems zu verändern .
Dem Operateur oder dem Bedienpersonal des Stereo-Videoendoskops gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, durch Einschwenken der weiteren optischen Baugruppe verschiedene Fokuspunkte und/oder Vergrößerungen des optischen Systems je nach Bedarf einzustellen . So sind verschiedene Bereiche des distal vor dem Ende des Stereo-Videoendoskops liegenden Operationsfeldes beobachtbar. Beispielsweise wird die Möglichkeit geschaffen, in unterschiedl icher Entfernung von dem distalen Ende des Endoskops liegende Objekte jeweils scharf abzubilden . Sollte ein bestimmter Bereich des Operationsfelds von Interesse sein, so bietet sich die Wahl einer anderen, insbesondere höheren oder geringeren, Vergrößerung an. Dies ist durch Einschwenken der weiteren optischen Baugruppe möglich . Eine stärkere Vergrößerung erlaubt es, Details des Operationsfeldes vergrößert abzubilden . Umgekehrt erlaubt die Auswahl einer geringeren Vergrößerung, das Operationsfeld in einer Übersicht darzustellen .
Ferner ist das Stereo-Videoendoskop gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch fortgebildet, dass die weitere optische Baugruppe zumindest einen optischen Filter und/oder eine den Querschnitt des Strahlengangs begrenzende Blende umfasst, wobei der zumindest eine Filter und/oder die zumindest eine Blende durch Rotation um die Längsaxialrichtung in den Strahlengang des optischen Systems einschwenkbar sind/ist.
Bei dem optischen Filter handelt es sich beispielsweise um einen Absorptions- oder Transmissionsfilter. Der optische Filter kann ein Spektralfilter oder ein Polarisationsfilter sein . Ferner ist es mögl ich, eine Kombination mehrerer Filter einzeln oder gemeinsam in den Strahlengang des optischen Systems einzuschwenken . Die Verwendung unterschiedlicher Filter erlaubt es, unterschiedliche Bildinformationen zu gewinnen . Dies ist insbesondere für die fotodynamische Diagnose (auch als Fluoreszenzdiagonistik bezeichnet) vorteilhaft. Durch Einschwenken eines entsprechenden Filters in das optische System ist mit Hilfe eines einzigen Stereo-Videoendoskops eine Vielzahl von Bildinformation aus dem Beobachtungsfeld zu- gänglich .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Stereo-Video- endoskop dadurch fortgebildet, dass die weitere optische Baugruppe in einem Bereich in das optische System einschwenkbar ist, in dem ein geringer, insbesondere minimaler, Querschnitt eines Strahlengangs des linken und/oder rechten optischen Kanals vorliegt, wobei die weitere optische Baugruppe ferner insbesondere in einer Blendenebene der ersten und/oder zweiten optischen Baugruppe des optischen Systems einschwenkbar ist.
Indem die weitere optische Baugruppe in einem Bereich in das optische System eingeschwenkt wird, in dem ein kleiner Querschnitt des Strahlengangs vorliegt, können kleine und somit platzsparende optische Elemente, wie beispielsweise Filter oder Linsen , verwendet werden . Dies kommt der stets präsenten Forderung nach möglichst geringem Bauraum vorteilhaft entgegen .
Ferner ist das Stereo-Videoendoskop insbesondere dadurch fortgebildet, dass die weitere optische Baugruppe zumindest einen weiteren, insbesondere flachen, Bildsensor umfasst, dessen Auflösung, Pixelanzahl, Lichtempfindl ichkeit, spektrale Empfindlichkeit und/ oder Auslesegeschwindigkeit sich von derjenigen der Bildsensoren des optischen Systems unterscheidet.
Mit anderen Worten umfasst die weitere optische Baugruppe gemäß dieser Ausführungsform Bildsensoren, deren optische Eigenschaften sich von denen der Bildsensoren des optischen Systems unterscheiden .
Die Pixelanzahl eines Sensors stellt stets einen abwägenden Kom- promiss zwischen einer hohen Auflösung und Bildinformationsdichte einerseits und dem für die Verarbeitung und Übertragung der entsprechend großen Datenmengen notwendigen Aufwand dar. Je nach Bedürfnis der individuellen Anwendung bzw. des individuellen Anwendungsfalls, ist es durch Auswahl des entsprechenden Sensors oder Sensorpaares möglich, zwischen verschiedenen Auflösungen zu wählen . So wird die Übertragung unnötig großer Datenmengen vermieden, wobei, falls notwendig oder gewünscht, ebenfalls auf hochauflösende Bilddaten zurückgegriffen werden kann . Ähnl iche Abwägungen spielen auch bei der Wahl der spektralen Empfindl ichkeit und im Hinblick auf die Auslesegeschwindigkeit der Sensoren eine Rolle. Auch bezüglich dieser Parameter kann je nach Anwendungsfall das passende optische System eingestellt werden .
Ferner ist das Stereo-Videoendoskop dadurch fortgebildet, dass die weitere optische Baugruppe in einem Revolver angeordnet ist, der sich insbesondere symmetrisch zu der Längsaxialrichtung des Schafts erstreckt und um die Längsaxialrichtung des Schafts rotierbar ist.
Die Anordnung der optischen Baugruppen in einem Revolver erlaubt es, die optische Baugruppe mit geringem Aufwand auszuwählen und in den Strahlengang einzuschwenken . Beispielsweise werden optische Baugruppen, welche den geeigneten Fokuspunkt aufweisen, eingeschwenkt, also bezüglich der aktiven Sensoren ausgerichtet. Bei den optischen Baugruppen handelt es sich insbesondere um Objektive.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein motorischer Antrieb vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, den Revolver um die Längsaxialrichtung des Schafts rotierbar anzutreiben . Ein motorischer Antrieb des Revolvers und/oder des Sensormagazins erlaubt den Wechsel der optischen Baugruppe bzw. den Wechsel der Bildsensoren während der Verwendung des Stereo- Videoendoskops, beispielsweise während eines Operationseingriffs. Vorteilhaft wird der Operateur so in die Lage versetzt, zwischen verschiedenen Fokuspunkten, verschiedenen Filtercharakteristiken, Auflösungen und/oder Auslesegeschwindigkeiten zu wählen.
Das Stereo-Videoendoskop ist beispielsweise ein Endoskop mit Geradeausblick. Um neben einem Geradeausblick in 0°-Bl ickrichtung auch eine Schrägsicht, insbesondere eine variable Schrägsicht, zu ermögl ichen, ist ferner vorgesehen, dass gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem distalen Endbereich des Schafts ein, insbesondere um eine Längsaxialrichtung des Schafts rotierbares, Prisma vorhanden ist.
Bei dem oder den Bildsensor(en) handelt es sich beispielsweise um CCD- oder CMOS-Sensoren . Ferner befindet sich innerhalb des Schafts des Stereo-Videoendoskops insbesondere ein Hüllrohr, welches den Bauraum umschl ießt. Der Schaft des Stereo-Videoendoskops kann sowohl starr als auch flexibel ausgestaltet sein . Zum Betrieb der Bildsensoren sind ferner elektrische Versorgungsleitungen vorgesehen, welche sich entlang des Schafts des Endoskops erstrecken . An einem distalen Ende des Schafts des Stereo- Videoendoskops ist ferner bevorzugt ein Sichtfenster vorgesehen, welches den Beobachtungs- oder Operationsraum, welcher distal vor dem Ende des Endoskopschafts liegt, vom Innenraum des Schafts trennt. Das optische System ist hinter, d .h . proximal, des Sichtfensters vorgesehen . Die zuvor genannten Aspekte betreffen vorteilhaft alle Ausführungsformen .
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung er- findungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtl ich . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen .
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird . Es zeigen:
Fig . 1 eine schematische Perspektivansicht eines Ste- reo-Videoendoskops,
Fig . 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen
Schaft des Stereo-Videoendoskops,
Fig . 3 eine schematische Querschnittsansicht des
Schafts entlang der Ebene I I I-I I I in Fig . 2,
Fig . 4 einen gegenüber der Darstellung von Fig. 2 um
90° um eine Längsaxialrichtung des Schafts verkippten Längsschnitt durch den Schaft des Stereo-Videoendoskops, welcher entlang der Ebene IV-IV in Fig . 3 verläuft und
Fig . 5 eine Querschnittsansicht des Schafts entlang der Ebene V-V in Fig . 4.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird. Fig . 1 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung ein Ste- reo-Videoendoskop 2 mit einem Schaft 4, insbesondere einem starren Endoskopschaft, in dessen distalem Endbereich 6 ein Sichtfenster 8 vorhanden ist. In proximaler Richtung hinter dem Sichtfenster 8 befindet sich in einem von dem Schaft 4 umschlossenen Innenraum ein in Fig . 1 nicht dargestelltes optisches System. An einem proximalen Ende des Schafts 4 befindet sich ein Handgriff 1 0. Ferner ist im Schaft 4 ein ebenfalls nicht sichtbares Hüllrohr vorgesehen . Der Schaft 4 des Stereo-Videoendoskops 2 erstreckt sich in Längsaxialrichtung L. Gleiches gilt für das nicht dargestellte Hüllrohr, welches sich in Längsaxialrichtung L innerhalb des Schafts 4 erstreckt.
Das Hüllrohr ist an seinem proximalen Ende mit dem Handgriff 10 verbunden . Ferner ist das optische System in dem Hüllrohr montiert bzw. aufgenommen, so dass die im distalen Endbereich 6 des Stereo-Videoendoskops 2 vorhandenen optischen Systeme innerhalb des Schafts 4 gemeinsam mit dem Hüllrohr rotierbar sind . Diese Rotation erfolgt, indem der Handgriff 10 gegenüber einem Drehrad 1 2, welches mit dem Schaft 4 fest verbunden ist, rotiert wird . An dem Handgriff 1 0 ist ferner ein Schiebeschalter 14 als weiteres Bedienelement vorgesehen .
Fig . 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch das Hüllrohr 1 6, welches ebenso wie der Schaft 4 einen Bauraum 1 8 umschließt.
Fig . 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch das Hüllrohr 1 6 entlang der in Fig . 2 gezeigten Ebene I I I-I I I .
Der innerhalb des Hüllrohrs 1 6 vorhandene Bauraum 1 8 unterteilt sich in ein erstes Teilvolumen 20 und ein zweites Teilvolumen 22. Das erste Teilvolunnen 20 und das zweite Teilvolunnen 22 überlappen einander nicht. In dem ersten Teilvolumen 20 ist ein optisches System zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten vorhanden . In dem zweiten Teilvolumen 22 ist eine weitere optische Baugruppe aufgenommen, welche insbesondere aus einer weiteren linken und einer weiteren rechten optischen Baugruppe besteht.
Der in Fig . 2 gezeigte Längsschnitt verläuft durch das erste Teilvolumen 20 des Bauraums 1 8, so wie es d ie in Fig . 3 mit I I-I I gekennzeichnete Ebene zeigt.
Das in dem ersten Teilvolumen 20 des Bauraums 1 8 vorhandene optische System umfasst einen linken optischen Kanal 24 und einen rechten optischen Kanal 26. Der linke optische Kanal 24 umfasst zumindest eine linke optische Baugruppe 28 und einen linken, insbesondere flächigen, Bildsensor 30. Der rechte optische Kanal 26 ist analog zu dem linken optischen Kanal 24 aufgebaut. So umfasst der rechte optische Kanal 26 eine rechte optische Baugruppe 32 und einen rechten, insbesondere flächigen, Bildsensor 34. Die linke und rechte optische Baugruppe 28, 32 sind bevorzugt Objektive, welche ein Bildfeld auf den linken bzw. rechten Bildsensor 30, 34 abbilden . Bei den Bildsensoren 30, 34 handelt es sich beispielsweise um CCD- oder CMOS-Sensoren . Die Bildsensoren 30, 34 sind durch geeignete, schematisch angedeutete, elektrische Anschlussleitungen 36 mit einer nicht dargestellten Steuer- und/oder Auswerteelektronik verbunden, so dass diese einerseits mit Spannung und Steuersignalen versorgt und andererseits ausgelesen werden können .
Der linke optische Kanal 24 und der rechte optische Kanal 26 sind symmetrisch zu der Längsaxialrichtung L des Hüllrohrs 16 bzw. des Schafts 4 angeordnet. Mit anderen Worten sind also die linke opti- sehe Baugruppe 28 und die erste rechte optische Baugruppe 32 und insbesondere ebenso der linke Bildsensor 30 und der rechte Bildsensor 34 symmetrisch zur Längsaxialrichtung L des Hüllrohrs 1 6 bzw. des Schafts 4 angeordnet.
An einem distalen Ende des Hüllrohrs 16 befindet sich ferner ein Prisma 38. Dieses erlaubt eine Beobachtung eines vor dem distalen Endbereich 6 (vgl . Fig . 1 ) liegenden Operationsfeldes unter einem gegenüber der Längsaxialrichtung L geneigten Winkel . Insbesondere ist das Prisma 38 drehbar. Beispielsweise ist das Prisma 38 so gelagert, dass es gegenüber dem optischen System um die Längsaxialrichtung L drehbar ist. So ist eine Beobachtung des Un- tersuchungs- oder Operationsfeldes unter einem geneigten Bl ickwin kel mögl ich .
Der linke optische Kanal 24 und der rechte optische Kanal 26, insbesondere die linke optische Baugruppe 28 und die rechte optische Baugruppe 32, sind durch die Länge einer Stereobasis B voneinander beabstandet. Dies bed ingt, dass der Bl ickwinkel der beiden einzelnen Optiken, also der linken und rechten optischen Baugruppe 28, 32, geringfügig voneinander abweicht, so dass stereoskopische Bilddaten, insbesondere zur Erzeugung eines 3D-Bilddatenstroms, von den beiden optischen Kanälen 24, 26 erfassbar sind .
Fig . 4 zeigt eine schematische Längsschnittsansicht durch das Hüllrohr 1 6, welche gegenüber der in Fig . 2 gezeigten Längsschnittsansicht um 90° um die Längsaxialrichtung L verkippt ist. Die Orientierung der beiden in den Fig . 2 und 4 gezeigten Längsschnitte ist in Fig . 3 dargestellt. Der in Fig . 2 gezeigte Längsschnitt verläuft entlang der Ebene I I-I I . Der in Fig . 4 gezeigte Längsschnitt verläuft im Winkel von 90° zu diesem entlang der Ebene IV-IV. Während Fig . 2 einen Längsschnitt durch das erste Teilvolunnen 20 des Bauraums 1 8 zeigt, ist in Fig . 4 ein Längsschnitt durch das zweite Teilvolunnen 22 des Bauraums 1 8 dargestellt.
Fig . 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch das Hüllrohr 1 6 entlang der in Fig . 4 gezeigten Ebene V-V.
Bei der in dem zweiten Teilvolumen 22 angeordneten weiteren optischen Baugruppe handelt es sich gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein weiteres optisches System. Dieses umfasst beispielhaft eine weitere linke und rechte optische Baugruppe 44, 48. Diese weiteren optischen Baugruppen 44, 48 sind bevorzugt Linsengruppen . Sie dienen im eingeschwenken Zustand dazu, die optischen Abbildungseigenschaften der linken und rechten optischen Baugruppe 28, 32 zu verändern .
Das weitere optische System, also d ie weitere l inke und rechte optische Baugruppe 44, 48, werden in den mit gepunkteter Linie markierten Bereich der linken und rechten optischen Baugruppe 28, 32 durch Rotation um die Längsaxialrichtung L eingeschwenkt (vgl . Fig . 2).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind als optische Baugruppen 44, 48 beispielsweise optische Filter, z.B. Spektral- oder Absorptionsfilter, oder Blenden vorgesehen . Die weiteren optischen Baugruppen 44, 48 sind insbesondere so angeordnet, dass sie sich im eingeschwenkten Zustand an einer Position mit geringem oder min imalem Strahlquerschnitt befinden .
Die in dem zweiten Teilvolumen 22 angeordnete weitere optische Baugruppe umfasst insbesondere einen weiteren linken, insbesondere flächigen, Bildsensor 46 und einen weiteren rechten, insbe- sondere flächigen, Bildsensor 50. Der weitere linke Bildsensor 46 und der weitere rechte Bildsensor 50 sind über geeignete elektrische Anschlussleitungen 36 mit einer nicht dargestellten Steuer- und/oder Auswerteelektronik verbunden, so dass zum Betrieb der Bildsensoren 46, 50 diese sowohl mit elektrischer Spannung versorgt werden als auch Daten von den Bildsensoren 46, 50 auslesbar sind .
Das Zentrum der linken optischen Baugruppe 28, der rechten optischen Baugruppe 32 sowie der weiteren linken optischen Baugruppe 44 und der weiteren rechten optischen Baugruppe 48 liegen bevorzugt auf einem gemeinsamen Kreis, dessen Mittelpunkt die Längsaxialrichtung L des Schafts 4 ist. Diese Anordnung der weiteren optischen Baugruppen 44, 48, im gleichen Abstand vom Rotationszentrum, näml ich der Längsaxialrichtung L des Schafts 4, sorgt für eine korrekte Ausrichtung der weiteren optischen Baugruppen 44, 48. Dies betrifft sowohl die Ausrichtung der weiteren optischen Baugruppen 44, 48 zu den optischen Baugruppen 28, 32 als auch die Ausrichtung der weiteren Bildsensoren
Die weitere optische Baugruppe verändert die optischen Eigenschaften des optischen Systems. Insbesondere wird der Fokuspunkt an eine andere Position verschoben . Mit anderen Worten sind nach Einschwenken der weiteren optischen Baugruppen 44, 48 mit dem optischen System Objekte scharf abbildbar, welche sich in unterschiedlicher Entfernung von einem distalen Ende des Schafts 4 des Stereo-Videoendoskops 2 befinden . Beispielsweise ist es mit Hilfe des optischen Systems möglich, Objekte, welche sich nahe vor dem distalen Ende des Endoskops 4, in einer ersten Entfernung, befinden, scharf abzubilden . Werden die weiteren optischen Baugruppen 44, 48 in das optische System eingeschwenkt, so können beispielsweise Objekte in einer davon verschiedenen zweiten Entfernung scharf abgebildet werden, wobei der Fokuspunkt des optischen Systems sowohl vor als auch hinter der Position liegen kann, an der er liegt, wenn die weitere optische Baugruppe nicht in das optische Systems eingeschwenkt ist. Die Begriffe nah und fern beziehen sich jeweils auf das distale Ende 6 des Endoskopschafts 4.
Eine Veränderung des optischen Systems erfolgt beispielsweise durch Rotation der optischen Baugruppen 28, 32, 44, 48 um die Längsaxialrichtung L des Hüllrohrs 1 6. Zu diesem Zweck sind beispielsweise die optische Baugruppen 28, 32, 44, 48 in einem Revolver angeordnet, welcher in den Fig . 2 bis 5 ledigl ich aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein solcher Revolver motorisch angetrieben ist.
Ferner insbesondere sind ledigl ich die weitere linke optische Baugruppe 44 und die weitere rechte optische Baugruppe 48, beispielsweise zwei Blenden oder zwei Filter, in dem Revolver aufgenommen . Sie werden durch Rotation desselben um die Längsaxialrichtung L des Schafts 4 in den linken und rechten optischen Kanal 24, 26 eingeschwenkt.
Durch eine vorzugsweise um die Längsaxialrichtung L vorgenommene Drehung des Revolvers ist es möglich, die optischen Eigenschaften des optischen Systems zu verändern . Es ist jedoch nicht nur möglich, Filter oder Blenden in den l inken und rechten optischen Kanal 24, 26 einzuschwenken, ebenso ist vorgesehen, dass der weitere linke flächige Bildsensor 46 und der weitere rechte flächige Bildsensor 50 in den Strahlengang des linken bzw. rechten optischen Kanals 24, 26 einschwenkbar sind . So ist es möglich, die l inke optische Baugruppe und die rechte optische Baugruppe 28, 32 wahlweise mit dem linken flächigen Bildsensor 30 und dem rechten flächigen Bildsensor 34 oder aber mit dem weiteren linken flächigen Bildsensor 46 oder dem weiteren rechten flächigen Bildsensor 50 zu betreiben . Die Zuordnung zwischen den optischen Baugruppen 28, 32, 44, 48 und den Bildsensoren 30, 34, 46, 50 ist also variabel .
Eine solche veränderbare und variable Zuordnung zwischen den optischen Baugruppen 28, 32, 44, 48 und den flächigen Bildsensoren 30, 34, 46, 50 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die flächigen Bildsensoren 32, 34, 46, 50 unterschiedl iche optische Parameter aufweisen . Beispielsweise weisen die optischen Bildsensoren 32, 34, 46, 50 der einzelnen optischen Systeme eine unterschiedliche Auflösung, insbesondere eine unterschiedliche Pixelanzahl, eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit und/oder eine unterschiedl iche Auslesegeschwindigkeit auf. So ist es beispielsweise mögl ich, dass die fläch igen Bildsensoren 46, 50 eine geringere Auflösung bzw. Pixelanzahl aufweisen als diejenigen des optischen Systems, dafür mit höherer Geschwindigkeit ausgelesen werden können . So ist es bei unveränderter Datenstrommenge möglich, beispielsweise Zeitlupenaufnahmen zu übertragen, während das unveränderte optische System für hochauflösende Bilder verwendet wird .
Werden die weiteren optischen Baugruppen 44, 48 in die optischen Baugruppen 28, 32 des optischen Systems eingeschwenkt, verändert dies beispielsweise die Vergrößerung . So ist es beispielsweise möglich, eine stärkere Vergrößerung zu verwenden, um einen bestimmten Teils eines abgebildeten Operationsfeldes zu betrachten . Umgekehrt ist es durch Verwendung einer geringeren Vergrößerung möglich, beispielsweise eine Panoramaaufnahme oder eine Abbildung, auf der ein größerer Bereich des Operationsfeldes abgebildet ist, darzustellen .
Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass optische Filter vorgese- hen sind, die die optischen Eigenschaften des linken und rechten optischen Kanal 40, 42 verändern . Bei den optischen Filtern handelt es sich beispielsweise um Absorptions- oder Transmissionsfilter. Durch Auswahl der entsprechenden Filter sind verschiedene Bildinformationen variabel darstellbar. Vorteilhaft erlaubt eine solche optische Filterung beispielsweise eine Kontrastverstärkung oder Kontrastminderung oder aber eine Falschfarbendarstellung, um gewisse Bereiche des Beobachtung- oder Operationsfeldes, welche von besonderem Interesse sind, hervorzuheben .
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentl ich angesehen . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein . Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere" oder „vorzugsweise" gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen .
Bezugszeichenliste
2 Stereo-Videoendoskop
4 Schaft
6 distaler Endbereich
8 Sichtfenster
1 0 Handgriff
1 2 Drehrad
14 Schiebeschalter
1 6 Hüllrohr
1 8 Bauraum
20 erstes Teilvolumen
22 zweites Teilvolumen
24 linker optischer Kanal
26 rechter optischer Kanal
28 linke optische Baugruppe
30 linker flächiger Bildsensor
32 rechte optische Baugruppe
34 rechter flächiger Bildsensor
36 elektrische Anschlussleitungen
38 Prisma
44 weitere linke optische Baugruppe
46 weiterer linker flächiger Bildsensor
48 weitere rechte optische Baugruppe
50 weiterer rechter flächiger Bildsensor
L Längsaxialrichtung
B1 Stereobasis

Claims

Patentansprüche
1 . Stereo-Videoendoskop (2), umfassend einen Schaft (4), der einen Bauraum (1 8) umschließt, wobei in einem ersten Teilvolumen (20) des Bauraums (1 8) ein optisches System zum Erfassen stereoskopischer Bilddaten vorhanden ist, wobei das optische System einen linken optischen Kanal (24) mit zumindest einer linken optischen Baugruppe (28) und einem l inken Bildsensor (30) sowie einen rechten optischen Kanal (26) mit zumindest einer rechten optischen Baugruppe (32) und einen rechten Bildsensor (34) umfasst, wobei der linke optische Kanal (24) und der rechte optische Kanal (26) symmetrisch zu einer Längsaxialrichtung (L) des Schafts (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Teilvolumen (22) des Bauraums (1 8), welches mit dem ersten Teilvolumen (20) nicht überlappt, eine weitere optische Baugruppe (44 - 50) vorhanden ist, welche durch Rotation um die Längsaxialrichtung (L) des Schafts (4) in das erste Teilvolumen (20) des Bauraums (1 8) einschwenkbar ist.
2. Stereo-Videoendoskop (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die weitere optische Baugruppe (44 - 50) dazu eingerichtet ist, im eingeschwenkten Zustand die optischen Abbildungseigenschaften des optischen Systems zu verändern .
Stereo-Videoendoskop (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere optische Baugruppe (44 - 50) dazu eingerichtet ist, im eingeschwenkten Zustand eine Lage eines Fokuspunkts und/oder eine Vergrößerung der linken und/oder rechten optischen Baugruppe (28, 32) des optischen Systems zu verändern .
Stereo-Videoendoskop (2), nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere optische Baugruppe (44 - 50) zumindest einen optischen Filter und/oder eine den Querschnitt des Strahlengangs begrenzende Blende umfasst, wobei der zumindest eine Filter und/oder die zumindest eine Blende durch Rotation um die Längsaxialrichtung (L) in den Strahlengang des optischen Systems einschwenkbar sind/ist.
Stereo-Videoendoskop (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere optische Baugruppe (44 - 50) in einem Bereich in das optische System einschwenkbar ist, in dem ein geringer, insbesondere minimaler, Querschnitt eines Strahlengangs des linken und/oder rechten optischen Kanals (24, 26) vorliegt, wobei die weitere optische Baugruppe (44 - 50) ferner insbesondere in einer Blendenebene der ersten und/oder zweiten optischen Baugruppe (28, 32) des optischen Systems einschwenkbar ist.
Stereo-Videoendoskop (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere optische Baugruppe (44 - 50) zumindest einen weiteren insbesondere flachen Bildsensor (46, 50) umfasst, dessen Auflösung, Pixelanzahl, Lichtempfindl ichkeit, spektrale Empfindlichkeit und/oder eine Auslesegeschwindigkeit sich von derjenigen der Bildsensoren (30, 34) des optischen Systems unterscheidet.
Stereo-Videoendoskop (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere optische Baugruppe (44 - 50) in einem Revolver angeordnet ist, der sich insbesondere symmetrisch zu der Langsaxialrichtung (L) des Schafts (4) erstreckt und um d ie Langsaxialrichtung (L) des Schafts (4) rotierbar ist.
Stereo-Videoendoskop (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein motorischer Antrieb vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, den Revolver um die Langsaxialrichtung (L) des Schafts (4) rotierbar anzutreiben .
Stereo-Videoendoskop (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem distalen Endbereich (6) des Schafts (4) ein, insbesondere um eine Langsaxialrichtung (L) des Schafts (4) rotierbares, Prisma (38) vorhanden ist.
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