DE3836649C1

DE3836649C1 - Endoscope with a television camera

Info

Publication number: DE3836649C1
Application number: DE19883836649
Authority: DE
Inventors: Norbert 8031 Puchheim De Lemke
Original assignee: Individual
Current assignee: World of Medicine Lemke GmbH
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1990-06-07
Anticipated expiration: 2008-10-28

Abstract

An endoscope with an endoscope objective arranged at the distal end is described, the image of which is conducted by an image conductor unit to the proximal end at which a television camera can be attached which picks up the image, and an illuminating device which exhibits an optical waveguide which conducts the light from a light source to the distal end and which annularly surrounds the image conductor unit. The endoscope according to the invention is distinguished by the combination of the following features: - the television camera is constructed in such a manner that its image pick-up is arranged directly in the proximal image plane of the image conductor unit, - an optical waveguide surrounds the image pick-up and is constructed in such a manner that it is coupled to the optical waveguide of the endoscope when the television camera is placed against the endoscope.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop mit einem am distalen Ende angeordneten Endoskopobjektiv, dessen Bild eine Bildleiter-Einheit zum proximalen Ende leitet, an dem eine Fernsehkamera anbringbar ist, die das Bild aufnimmt, und einer Beleuchtungseinrichtung, die einen Lichtleiter aufweist, der das Licht von einer Lichtquelle zum distalen Ende leitet, und der die Bildleiter-Einheit ringförmig umgibt.The invention relates to an endoscope with an am distal end arranged endoscope lens, its image an image guide unit leads to the proximal end at which a television camera can be attached that takes the picture, and a lighting device that has a light guide has the light from a light source to the distal End conducts, and the image guide unit ring surrounds.

Die derzeit standardmäßig angebotenen Endoskope weisen ein am distalen Ende angeordnetes Endoskopobjektiv auf, dessen Bild eine Bildleiter-Einheit zum proximalen Ende leitet, an dem es mittels eines Okulars von einer Bedienungsperson betrachtet werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung weist in der Regel einen Lichtleiter auf, der das Licht von einer Lichtquelle zum distalen Ende leitet, und der die Bildlei ter-Einheit ringförmig umgibt. Das Licht wird dabei mit tels eines weitgehend genormten "Stutzens" von der Seite her in den Lichtleiter eingekoppelt.The endoscopes currently offered as standard show Endoscope objective arranged at the distal end, whose Image guides an image guide unit to the proximal end, on which it is operated by an operator using an eyepiece can be viewed. The lighting device points usually on a light guide that blocks the light from one Directs the light source to the distal end, and the image guide ter unit surrounds in a ring. The light comes with it a largely standardized "nozzle" from the side coupled into the light guide.

Wenn anstelle oder zusätzlich zur normalen Betrachtung des endoskopischen Bildes eine Darstellung dieses Bildes auf einem Monitor gewünscht wird, wird an die Okularmuschel entweder direkt oder über einen Bildteiler eine Miniatur fernsehkamera angesetzt, die das "Okular-Bild" in bekann ter Weise mittels eines Objektivs und eines Bildaufnehmers aufnimmt.If instead of or in addition to the normal consideration of the endoscopic image a representation of this image a monitor is desired, is attached to the eyepiece cup a miniature either directly or via an image divider TV camera attached, which got the "eyepiece picture" in ter way by means of a lens and an image sensor records.

Diese bekannten Endoskope gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1 - wie sie beispielsweise aus der DE 37 43 920 A1 bekannt sind - haben nun eine Reihe von Nachteilen:These known endoscopes according to the preamble of the An Proverb 1 - as for example from DE 37 43 920 A1 are known - now have a number of disadvantages:

Zum einen hat die Miniaturfernsehkamera aufgrund des er forderlichen Objektivs, des Bildaufnehmers usw. immer noch vergleichsweise große Abmessungen; typischerweise betragen die Länge der Kamera 8 bis 10 cm und ihre Querschnittsab messungen mehrere cm.For one, the miniature television camera has because of it required lens, image sensor, etc. still comparatively large dimensions; typically amount to the length of the camera 8 to 10 cm and its cross sectionab measurements several cm.

Zum anderen verlängert die Fernsehkamera die Baulänge des Endoskops und ändert damit insbesondere die Gewichtsver teilung; dies verschlechtert die Handhabung der gesamten Einheit.On the other hand, the television camera extends the overall length of the Endoscope and thus changes in particular the weight ver division; this worsens the handling of the whole Unit.

Weiterhin ist der optische Aufwand für die Fernsehkamera vergleichsweise groß, da ein Okularbild abgebildet werden muß.Furthermore, the optical effort for the television camera comparatively large because an eyepiece image is shown got to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop mit einem am distalen Ende angeordneten Endoskopobjektiv, dessen Bild eine Bildleiter-Einheit zum proximalen Ende leitet, an dem eine Fernsehkamera anbringbar ist, die das Bild aufnimmt, und einer Beleuchtungseinrichtung, die einen Lichtleiter aufweist, der das Licht von einer Licht quelle zum distalen Ende leitet, und der die Bildleiter- Einheit ringförmig umgibt, derart weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln und geringem baulichem Aufwand eine Videobild-Darstellung möglich ist.The invention has for its object to provide an endoscope an endoscope objective arranged at the distal end, whose image is an image guide unit to the proximal end to which a television camera can be attached, which the Takes picture, and a lighting device that has a light guide that the light from a light source leads to the distal end, and which the image guide Unit surrounds in a ring, such that with simple means and little construction effort Video image display is possible.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen und Ausgestaltungen in den Patentansprü chen gekennzeichnet.An inventive solution to this problem is with their Further developments and refinements in the patent claims Chen marked.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die "Schnittstelle" zwischen dem eigentlichen Endoskop und dem Bildaufnehmer nicht "hinter das Okular", sondern direkt "hinter die Bildleiter-Einheit", die beispielsweise in an sich bekannter Weise aus Stablinsen oder aus einem Faser bündel bestehen kann, zu verlegen. Da hierdurch der Bild aufnehmer direkt in der proximalen Bildebene der Bildlei ter-Einheit angeordnet werden kann, kann auf ein Objektiv, wie es herkömmliche Fernsehkameras für die Endoskopie aufweisen, verzichtet werden. Dies reduziert den baulichen Aufwand, vereinfacht die Herstellung und erhöht gleichzei tig den Transmissionsfaktor, so daß mit schwächeren Be leuchtungslichtquellen gearbeitet werden kann oder bei gleicher Beleuchtungsstärke ein helleres Bild erhalten wird.The invention is based on the basic idea that "Interface" between the actual endoscope and the Image sensor not "behind the eyepiece", but directly "behind the image guide unit", for example in known from rod lenses or from a fiber bundle can exist to relocate. Because of this the picture sensor directly in the proximal image plane of the image guide ter unit can be arranged on a lens, like conventional TV cameras for endoscopy have to be waived. This reduces the structural Effort, simplifies production and increases at the same time tig the transmission factor, so that with weaker loading Illuminated light sources can be worked or at get a brighter picture with the same illuminance becomes.

Vor allem aber kann die "Fernsehkamera" wesentlich stärker miniaturisiert werden als dies bei herkömmlichen Endoskop- Kameras der Fall ist, das die "Kamera" praktisch nur noch aus dem Bildaufnehmer besteht.Above all, the "television camera" can be much stronger are miniaturized than this with conventional endoscope Cameras is the case, the "camera" practically only consists of the image sensor.

Dieser erfindungsgemäße Aufbau des Endoskops hat den wei teren Vorteil, daß das Einkoppeln des Beleuchtungslichtes vereinfacht ist: Hierzu umgibt ein Lichtleiter den Bild aufnehmer und ist derart ausgebildet, daß er beim Ansetzen der Fernsehkamera an das Endoskop mit dem Lichtleiter des Endoskops optisch verbunden ist.This structure of the endoscope according to the invention has the white ter advantage that the coupling of the illuminating light is simplified: a light guide surrounds the image transducer and is designed such that it when starting the television camera to the endoscope with the light guide of the Endoscope is optically connected.

Damit kann auf den bei herkömmlichen Endoskopen vorgesehe nen seitlichen Einkoppelungs-Stutzen verzichtet werden, der zum einen die Herstellung verteuert und zum anderen häufig zu einer ungleichmäßigen Bildausleuchtung führt.It can be used in conventional endoscopes side coupling sockets are not required, which on the one hand makes production more expensive and on the other often leads to uneven image illumination.

Dennoch ist es bei dem erfindungsgemäßen Endoskop möglich, weiterhin zusätzlich, aber auch ausschließlich das Endos kop-Bild rein visuell zu beobachten: Nevertheless, it is possible with the endoscope according to the invention still additional, but also exclusively the endos To observe the cop image purely visually:

Hierzu wird anstelle der Fernsehkamera oder zusätzlich zu dieser mittels eines optischen Bildteilers ein an sich bekanntes Okular an dem "Rumpf-Endoskop" angebracht (An spruch 6). Dieses Okular ist typischerweise in gleicher Weise wie die Okulare aufgebaut, die bei herkömmlichen Endoskopen fest mit dem Bildleiter-Teil verbunden sind. Insbesondere kann das Okular in bekannter Weise einen seitlichen Einkoppel-Stutzen für das Beleuchtungslicht aufweisen.This is done instead of or in addition to the television camera this by means of an optical image splitter known eyepiece attached to the "trunk endoscope" (An Proverb 6). This eyepiece is typically the same The way in which the eyepieces are constructed, that of conventional ones Endoscopes are firmly connected to the image guide part. In particular, the eyepiece can be in a known manner lateral coupling socket for the illuminating light exhibit.

Das erfindungsgemäße Fernseh-Endoskop hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß die Sterilisierung der einzelnen Elemente erleichtert wird, da das eigentliche Endoskop aus weniger Teilen besteht.The television endoscope according to the invention also has still the advantage that the sterilization of the individual Items is made easier because the actual endoscope is made out fewer parts.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben:Further developments of the invention are in the subclaims specified:

Gemäß Anspruch 2 ist die Lichtaustrittsfläche des den Bildaufnehmer umgebenden Bildleiters in Richtung der En doskop-Längsachse von dem in der Bildebene der Bildleiter- Einheit angeordneten Bildaufnehmer beabstandet. Dies hat den Vorteil, daß kein Streulicht von der Verbindungsstelle der beiden Lichtleiter auf den Bildaufnehmer auftreffen kann.According to claim 2, the light exit surface of the Image sensor surrounding the image guide in the direction of the En doskop longitudinal axis of that in the image plane of the image guide Unit arranged image sensor spaced. this has the advantage that no stray light from the connection point of the two light guides hit the image sensor can.

Im Anspruch 3 ist gekennzeichnet, daß zwischen Bildleiter- Einheit und Bildaufnehmer ein zusätzliches Linsenelement vorgesehen ist. Dieses zusätzliche Linsenelement dient zur Größenanpassung des Endoskop-Bildes an die Abmessungen des Bildaufnehmers.In claim 3 is characterized in that between image guide Unit and image sensor an additional lens element is provided. This additional lens element is used for Resizing the endoscope image to the dimensions of the Image sensor.

Weiterhin ist bevorzugt, wenn das Kamera-Anschlußkabel für die Fernsehkamera mit dieser mittels eines Steckers ver bunden ist, in dem die Lichtleiterkupplung und die Verbin dungselemente für die elektrischen Verbindungen einen Abstand senkrecht zur Kabel-Längsachse aufweisen (Anspruch 4). Hierdurch wird verhindert, daß der Lichtleiter die elektrischen Verbindungen sowie gegebenenfalls im Stecker vorgesehene elektrische Elemente zu stark erwärmt.It is also preferred if the camera connection cable for ver the television camera with this by means of a plug is bound, in which the optical fiber coupling and the connec Elements for the electrical connections one Have a distance perpendicular to the longitudinal axis of the cable (claim 4). This prevents the light guide electrical connections and possibly in the connector provided electrical elements heated too much.

Hierzu dienen auch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale, gemäß denen die elektrischen Verbindungsleitungen im Kame ra-Anschlußkabel den Lichtleiter umgeben.The features specified in claim 5 also serve this purpose, according to which the electrical connection lines in the Kame ra connection cable surround the light guide.

Als weiterer großer Vorteil ist zu nennen, daß ein ge trenntes Lichtleitkabel entfällt, so daß das erfindungsge mäße Endoskop im Gegensatz zu herkömmlichen Fernseh-Endos kopen nur noch ein einziges Anschlußkabel aufweist.Another great advantage is that a ge separate fiber optic cable is omitted, so that the fiction moderate endoscope in contrast to conventional television endos copen has only a single connection cable.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, in der zeigtThe invention is based on an embodiment example with reference to the drawing be wrote in the shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Endoskop mit angesetztem Bildauf nehmer, Fig. 1 a cross section through a slave according to the invention formed with attached endoscope image on,

Fig. 2 den Verlauf des Anschlußkabels in der Fernseh kamera, und Fig. 2 shows the course of the connecting cable in the television camera, and

Fig. 3 die Ausbildung des Verbindungssteckers. Fig. 3 shows the design of the connector.

Fig. 1 zeigt ein Endoskop, das in an sich bekannter Weise eine Metallhülse 1 aufweist, die beispielsweise aus rost freiem Edelstahl besteht, und in der ein Lichtleiter 2 sowie eine Bildleiter-Einheit 3 und am nicht dargestell ten distalen Ende ein Objektiv vorgesehen sind. Fig. 1 shows an endoscope, which has a metal sleeve 1 in a manner known per se, which consists for example of rust-free stainless steel, and in which a light guide 2 and an image guide unit 3 and a distal end, not shown, a lens are provided.

Der Lichtleiter 2 und die Bildleiter-Einheit 3 sind in an sich bekannter Weise aufgebaut: Beispielsweise besteht die Bildleiter-Einheit 3 aus Stablinsen-Optiken oder aus einem Faserbündel.The light guide 2 and the image guide unit 3 are constructed in a manner known per se: for example, the image guide unit 3 consists of rod lens optics or of a fiber bundle.

Am proximalen Ende weist das Endoskop neben einer nicht dargestellten, in bekannter Weise ausgebildeten Kupplung zur Verbindung mit einem Endoskop-Schaft ein weiteres Kupplungselement 4 auf, das bei dem gezeigten Ausführungs beispiel eine Rast-Hülse ist, in der beispielsweise für die Rastung eine nicht dargestellte federbelastete Kugel oder ein O-Ring vorgesehen sind. Mittels dieses Kupplungs- Elements 4 kann eine Fernsehkamera 5 derart mit dem Endos kop verbunden werden, daß sich die lichtempfindliche Flä che eines Bildaufnehmers 6 in der proximalen Bildebene der Bildleiter-Einheit 3 befindet. Ferner weist die Fernsehka mera 5 ein Lichtleit-Element 7 auf, das den Bildaufnehmer 6 ringförmig umgibt und zum Einkoppeln von Beleuchtungs licht in den Lichtleiter 2 des Endoskops dient.At the proximal end, the endoscope has, in addition to a coupling, not shown, designed in a known manner for connection to an endoscope shaft, a further coupling element 4 , which is a locking sleeve in the embodiment shown, in which, for example, a locking not shown for locking spring-loaded ball or an O-ring are provided. By means of this coupling element 4 , a television camera 5 can be connected to the endoscope in such a way that the light-sensitive surface of an image sensor 6 is located in the proximal image plane of the image guide unit 3 . Furthermore, the television camera 5 has a light-guiding element 7 which surrounds the image sensor 6 in a ring and is used to couple illuminating light into the light-guiding 2 of the endoscope.

Die Verbindungsstelle zwischen dem Lichtleit-Element 7 und dem Lichtleiter 2 ist in Axialrichtung des Endoskops vom Bildaufnehmer beabstandet und befindet sich bei dem ge zeigten Ausführungsbeispiel näher an der Bildleiter-Ein heit 3, so daß Streulicht, das an der Verbindungsstelle entstehen kann, von einer Hülse 8 gegenüber dem Bildauf nehmer 6 abgeschirmt wird. Ferner ist eine Linse 9 vorge sehen, die die Größe des proximalen Bildes an die Abmes sungen der lichtempfindlichen Fläche des Bildaufnehmers 6 anpaßt.The junction between the light guide element 7 and the light guide 2 is spaced in the axial direction of the endoscope from the image sensor and is in the embodiment shown ge closer to the image guide unit 3 , so that stray light that can occur at the connection point of one Sleeve 8 is shielded from the image taker 6 . Furthermore, a lens 9 is easily seen, the size of the proximal image to the dimen solutions of the light-sensitive surface of the image sensor 6 adjusts.

Fig. 2 zeigt die Ausbildung des Anschlußkabels in der Fernsehkamera: Fig. 2 shows the formation of the connection cable in the television camera:

Im Bereich des Bildaufnehmers 6 liegen die elektrischen Anschlußdrähte 10 innen und werden vom Lichtleiter 7 umge ben. Nach einer kurzen Strecke vereinigt sich der ring förmige bzw. hohlzylindrische Lichtleiter 7 zu einem zy lindrischen Lichtleiter 7′, während die elektrischen An schlußdrähte 10 nach außen laufen.In the area of the image sensor 6 , the electrical connection wires 10 are located inside and are reversed by the light guide 7 . After a short distance, the ring-shaped or hollow cylindrical light guide 7 combines to form a cylindrical light guide 7 ' , while the electrical connection wires 10 run outwards.

Fig. 3 zeigt die Ausbildung eines Verbindungssteckers zwischen der Fernsehkamera 5 und einem nicht näher darge stellten Anschlußkabel. Fig. 3 ist zu entnehmen, daß im Stecker die elektrischen Anschlußdrähte 10 vom Lichtleiter 7′ einen größeren Abstand haben als beispielsweise in der Kamera. Hierdurch wird erreicht, daß sich die elektrischen Kontaktelemente 11 nicht zu stark erwärmen und somit keine Kontaktprobleme auftreten können. Fig. 3 shows the formation of a connector between the television camera 5 and a connecting cable not shown Darge. Fig. 3 can be seen that in the plug, the electrical connection wires 10 from the light guide 7 'have a greater distance than, for example, in the camera. This ensures that the electrical contact elements 11 do not heat up too much and thus no contact problems can occur.

Das erfindungsgemäße Endoskop ermöglicht nicht nur eine Video-Beobachtung des Endoskop-Bildes, sondern nach Abnah me der Fernsehkamera 5 und Aufstecken eines Okulars auch eine rein visuelle Beobachtung. Das Okular kann dabei in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, und insbesondere einen seitlichen Ansatz-Stutzen zum Einkoppeln des Be leuchtungslichts aufweisen.The endoscope according to the invention not only enables video observation of the endoscope image, but also a purely visual observation after removal of the television camera 5 and attachment of an eyepiece. The eyepiece can be designed in a manner known per se, and in particular can have a lateral attachment piece for coupling the illumination light Be.

Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Strahlteiler auf das Endoskop aufzustecken, der beispielsweise eine opti sche Zwischenabbildung ausführt, so daß gleichzeitig eine visuelle Beobachtung und die Aufnahme eines Videobildes möglich sind.In addition, it is also possible to set up a beam splitter to attach the endoscope, for example an opti cal intermediate image executes, so that at the same time visual observation and taking a video image possible are.

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat dabei den besonderen Vorteil, daß in jedem Falle die Zahl der Glasflächen vor dem Bildaufnehmer deutlich geringer als bei herkömmlichen Endoskopen ist, so daß der Transmissionsgrad größer und damit das Videobild heller ist.The training according to the invention has the special Advantage that in any case the number of glass surfaces in front the image sensor significantly less than conventional ones Is endoscopes so that the transmittance is larger and so that the video image is brighter.

Weiterhin werden die Gestehungskosten für einen Endoskop- Satz, d. h. für Endoskope mit unterschiedlichem Bildwinkel und/oder Gesichtsfeldrichtung deutlich verringert, da für sämtliche Endoskope nur einmal ein Okular angeschafft werden muß, und die erfindungsgemäßen Endoskope, die lediglich aus einem Objektiv, einem Bildleiter und einem Lichtleiter ohne seitliche Einkoppelung bestehen, deutlich kostengünstiger als herkömmliche Endoskope herzustellen sind.Furthermore, the production costs for an endoscope Sentence, d. H. for endoscopes with different angles of view and / or the direction of the field of vision is significantly reduced since for all endoscopes purchased an eyepiece only once must be, and the endoscopes according to the invention, the just a lens, an image guide and one Light guides exist without lateral coupling, clearly less expensive to manufacture than conventional endoscopes are.

Letztlich wird auch die Sterilisierbarkeit des in den Körper eingesetzten Endoskops verbessert.Ultimately, the sterilizability of the in the Body endoscope used improved.

Claims

1. Endoscope with an endoscope disposed at the distal end, the image of which guides an image guide unit to the proximal end, to which a television camera can be attached, which takes the picture, and an illuminating device, which has a light guide that receives the light from a light source to the distal end, and which surrounds the image guide unit in a ring, characterized by the combination of the following features:

- The television camera ( 5 ) is designed such that its image sensor ( 6 ) is arranged directly in the proximal image plane of the image guide unit ( 3 ),
- A light guide ( 7 ) surrounds the image sensor ( 6 ) and is designed such that when the television camera ( 5 ) is attached to the endoscope it is coupled to the light guide ( 2 ) of the endoscope.

2. Endoscope according to claim 1, characterized in that the light exit surface of the image guide ( 7 ), which surrounds the image sensor ( 6 ), is spaced from it in the direction of the longitudinal axis of the endoscope.

3. Endoscope according to claim 1 or 2, characterized in that an additional optical element ( 9 ) is provided between the image guide unit ( 3 ) and the proximal image plane of the image guide unit ( 6 ), which adjusts the image size to the size of the image sensor.

4. Endoscope according to one of claims 1 to 3, characterized in that a camera connection cable for the television camera with this ver is connected by means of a plug in which the coupling for the light guide ( 7 ' ) and the connecting elements ( 11 ) for the electrical connections have a distance perpendicular to the longitudinal axis of the cable.

5. endoscope according to claim 4, characterized in that in the camera connection cable electrical connecting cables surround the light guide.

6. Endoscope according to one of claims 1 to 5, characterized in that instead of the television camera or additionally by means of an optical image splitter Eyepiece can be attached.