DE19532095C1

DE19532095C1 - Endoscope with stereoscopic image effect

Info

Publication number: DE19532095C1
Application number: DE19532095A
Authority: DE
Inventors: Volker Heerich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2015-08-31

Abstract

An endoscope has a tube (2) with a lens (9) set into the tip that focusses the image of the observed object into a fibre optic conductor (21) that has a further lens (22) directing the image onto a video camera. The tip section has lighting output groups (13,14) positioned on opposite sides and at the ends of conductors (11,12). The image is obtained with alternating lighting from the two groups and this creates a recorded image having a stereoscopic effect.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abbildungsvorrichtung zur Gewinnung eines Videosignals, mit einer Beleuchtungseinrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an imaging device for Obtaining a video signal with an illumination device, according to the preamble of claim 1.

Endoskopische Untersuchungs- und Operationsmethoden gewinnen immer größere Bedeutung. Grundproblem bei allen endoskopischen Eingriffen ist die fehlende Möglichkeit des Operateurs, das zu untersuchende oder zu operierende Organ direkt zu betrachten. Vielmehr ist hierfür der Einsatz optischer Hilfsmittel erforderlich. Zwar sind als solche optische Hilfsmittel auch einfache optische Systeme bekannt, durchgesetzt haben sich aber Abbildungsvorrichtungen, bei denen zunächst ein Videosignal gewonnen wird, das dann auf einem Videomonitor dargestellt wird. Auf diese Weise ist eine freiere Orientierung des optischen Hilfsmittels gegenüber dem jeweiligen Organ möglich. Win endoscopic examination and surgical methods ever greater importance. Basic problem with all endoscopic Intervention is the lack of possibility of the surgeon to do so to examine the organ to be examined or operated on directly. Rather, it is the use of optical aids for this required. As such, optical aids are also Simple optical systems are known, but have prevailed Imaging devices, in which initially a video signal is obtained, which is then displayed on a video monitor. In this way there is a more free orientation of the optical Aid to the respective organ possible.

Um dem Operateur auch einen räumlichen Eindruck von dem jeweiligen Organ zu verschaffen, ist es bekannt, stereoskopische optische Systeme einzusetzen. Hierzu weist das Endoskop einer bekannten Abbildungsvorrichtung der Eingangs beschriebenen Art zwei beabstandet nebeneinander angeordnete Abbildungsoptiken auf, denen jeweils ein Bildleiter nachgeschaltet ist. Bei dem Bildleiter kann es sich um einen Bildleiter im engeren Sinne handeln, d. h. um ein geordnetes Bündel optischer Fasern. Ebenso sind aus Stablinsen zusammengesetzte Bildleiter oder dgl. bekannt. Am proximalen Ende des Endoskops ist eine Stereokamera angeordnet, die zwei Videosensoren aufweist. Dabei ist jeweils einem Videosensor das proximale Ende eines einer Abbildungsoptik nachgeschalteten Bildleiters zugeordnet. Das Ausgangssignal der Stereokamera ist günstigerweise ein Videosignal, bei dem sich Halbbilder, die von den beiden Videosensoren stammen, abwechseln. Dieses Videosignal wird auf einem Videomonitor dargestellt, dem ein steuerbares Polarisationsfilter nachge schaltet ist. Die Ansteuerung des Polarisationsfilters erfolgt synchron mit dem Videosignal, so daß mit dem Wechsel der Halbbilder die Polarisation der Durchsichtrichtung des Polari sationsfilters um 90° verändert wird. Für den Operateur ist eine Brille vorgesehen, deren beide Gläser als Polarisationsfilter mit senkrecht zueinander verlaufenden Polarisationsrichtungen ausgebildet sind. Dabei entsprechen die Polarisationsrichtungen den Durchsichtspolarisationen des steuerbaren Polarisations filters vor dem Videomonitor.To give the surgeon a spatial impression of that to procure each organ, it is known to be stereoscopic use optical systems. For this purpose, the endoscope has one known imaging device of the type described two spaced apart imaging optics on each of which is followed by an image guide. In which Image guide can be an image guide in the narrower sense act, d. H. an orderly bundle of optical fibers. As well are image guides composed of rod lenses or the like. known. At the proximal end of the endoscope is a stereo camera arranged, which has two video sensors. It is in each case a video sensor the proximal end of an imaging optics assigned downstream image conductor. The output signal of the Stereo camera is conveniently a video signal that is Fields from the two video sensors alternate. This video signal is on a video monitor shown, the nachge a controllable polarization filter is switched. The polarization filter is activated synchronized with the video signal, so that with the change of Fields the polarization of the viewing direction of the polar sationsfilter is changed by 90 °. One is for the surgeon Glasses provided, the two glasses as polarizing filters with perpendicular polarization directions are trained. The directions of polarization correspond the see-through polarizations of the controllable polarization filters in front of the video monitor.

Auch Abwandlungen dieser Abbildungsvorrichtung sind bekannt, wobei die stereoskopische Darstellung des Videosignals oder auch zweier separater Videosignale in anderer Weise verwirklicht ist.Modifications of this imaging device are also known, the stereoscopic representation of the video signal or also two separate video signals is realized in a different way.

Nachteilig bei der bekannten Abbildungsvorrichtung ist aber in jedem Fall, daß der Abstand der beiden Abbildungsoptiken aufgrund des begrenzten Durchmessers des Endoskops nur sehr klein ist, d. h. maximal etwa 6 mm beträgt. D. h., der räumliche Eindruck, der durch die stereoskopische Anordnung der beiden Abbildungsoptiken erreicht wird, ist nur schwach. Gleichzeitig bedarf es eines gewissen Aufwandes, die beiden Strahlengänge am proximalen Ende des Endoskops so weit zu trennen, daß sie den beiden Videosensoren der Videokamera getrennt zugeführt werden können. Aus diesem Grund weist die Stereo-Videokamera der bekannten Abbildungsvorrichtung einen im Vergleich zu herkömmlichen Videokameras, wie sie bei monoskopischen Endoskopievorrichtungen eingesetzt werden, große äußere Abmessungen auf, die ihre Handhabung durch den Operateur erschweren. Zudem ist der apparative Aufwand für das Endoskop mit den beiden Abbildungsoptiken, die sehr klein gehalten werden müssen, um überhaupt einen nennenswerten Abstand untereinander zu realisieren und für die Stereokamera mit der räumlichen Trennung der beiden Strahlengänge recht groß.A disadvantage of the known imaging device is in any case that the distance between the two imaging optics only very much due to the limited diameter of the endoscope is small, d. H. is a maximum of about 6 mm. That is, the spatial Impression by the stereoscopic arrangement of the two Imaging optics is achieved is only weak. At the same time it takes a certain effort, the two beam paths on to separate the proximal end of the endoscope so far that the Both video sensors of the video camera are fed separately can. For this reason, the stereo video camera has the known imaging device compared to conventional video cameras, as in monoscopic Endoscopy devices are used, large outer Dimensions on their handling by the surgeon complicate. In addition, the equipment required for the endoscope with the two imaging optics, which are kept very small in order to maintain a significant distance from each other to realize and for the stereo camera with the spatial Separation of the two beam paths is quite large.

Eine Abbildungsvorrichtung zur Gewinnung eines Videosignals nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-PS 4 654 699 be kannt. Einem Lichtdetektor sind zwei bezüglich der Blickrichtung des Detektors symmetrisch einander gegenüberliegende Beleuch tungszentren zugeordnet. Von den Beleuchtungszentren wird ein Objekt mit jeweils einem Lichtstrahl abgetastet. Der Licht detektor registriert die von dem Objekt reflektierte Lichtmenge für jeden Lichtstrahl und für jede Ausrichtung des jeweiligen Lichtstrahls auf das Objekt. Auf diese Weise wird ein Video signal gewonnen, das in zwei Bilder des Objekts umsetzbar ist, von denen das eine der Blickrichtung von dem einen Beleuchtungs zentrum auf das Objekt und das andere der Blickrichtung von dem anderen Beleuchtungszentrum auf das Objekt entspricht. Für eine endoskopische Abbildungsvorrichtung ist die aus der US-PS 4 654 699 bekannte Anordnung nicht geeignet, weil ein Objekt mit einem Lichtstrahl abtastende Beleuchtungszentren nicht in ein Endoskop integrierbar sind. Weiterhin muß bei der bekannten Anordnung für jede Farbe des von dem Objekt zu gewinnenden Bilds die Abtastung mit einem anders farbigen Lichtstrahl von demselben Beleuch tungszentrum aus erfolgen.An imaging device for obtaining a video signal after the preamble of claim 1 is from US-PS 4,654,699 knows. A light detector are two with regard to the viewing direction of the detector symmetrically opposite lighting assigned to centers. One of the lighting centers Object scanned with one light beam each. The light detector registers the amount of light reflected by the object for every light beam and for every orientation of the respective one Beam of light on the object. This way a video signal that can be implemented in two pictures of the object, one of which is the direction of view of the one lighting center on the object and the other looking in the direction of the other lighting center corresponds to the object. For one endoscopic imaging device is that of U.S. Patent 4,654 699 known arrangement not suitable because an object with a Illuminating light beam scanning centers not in an endoscope can be integrated. Furthermore, in the known arrangement for each color of the image to be obtained from the object the scan with a different colored light beam from the same lighting center from.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abbildungs vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, mit der bei geringem apparativem Aufwand ein Videosignal endoskopisch gewinnbar ist, das dem Operateur einen räumlichen Eindruck des betrachteten Organs vermittelt.The invention has for its object an image Show device according to the preamble of claim 1, with the a video signal can be obtained endoscopically with little expenditure on equipment, which gives the surgeon a spatial impression of what is being viewed Organ mediated.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Die Beleuchtungseinrichtung weist je Beleuchtungszentrum einen Lichtleiter auf, an dessen proximalen Ende eine Lichtquelle angeordnet ist. Bei einer Endoskopievorrichtung befinden sich die Lichtquellen vorzugsweise außerhalb des Endoskops. Das Beleuchtungszentrum selbst kann von dem distalen Ende des jeweiligen Lichtleiters gebildet werden. Dem Lichtleiter können aber auch noch ein oder mehrere Linsen nachgeschaltet sein. Die Lichtleiter machen es entbehrlich, das von den Beleuchtungszentren abgestrahlte Licht in dem Endoskop zu produzieren. Stattdessen kann das Licht außerhalb des Endoskops produziert und aufbereitet werden, bevor es in den jeweiligen Lichtleiter eingespeist wird. Die neue Abbildungsvorrichtung weist nur eine einzige Abbildungsoptik auf. Der räumliche Eindruck des betrachteten Organs wird dementsprechend nicht durch unter schiedliche Betrachtungswinkel erreicht. Vielmehr wird hierfür der räumliche Effekt ausgenutzt, der mit unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln verbunden ist. Diese unterschiedlichen Beleuchtungswinkel basieren auf der unterschiedlichen Relativlage der beiden Beleuchtungszentren zu der optischen Achse der Abbildungsoptik. Der räumliche Effekt aufgrund der unterschiedlichen Beleuchtungswinkeln ist demjenigen aufgrund unterschiedlicher Betrachtungswinkel weitgehend vergleichbar. Dies gilt insbesondere unter den besonderen Umständen der Endoskopie, bei der den äußeren Abmessungen des Endoskops enge Grenzen gesetzt sind. So ist es mit vergleichsweise einfach, die beiden Beleuchtungszentren relativ weit voneinander zu beabstanden, da ihr Durchmesser bei voller Funktionsfähigkeit deutlich kleiner sein kann, als derjenige einer brauchbaren Abbildungsoptik. Der dabei zu betreibende apparative Aufwand ist gering und geht kaum über denjenigen für ein monoskopisches Endoskop hinaus. Insbesondere können bei der neuen Abbildungs vorrichtung dieselben Abbildungsoptiken wie für monoskopische Endoskope verwendet werden, die aufgrund ihrer größeren äußeren Abmessungen im Vergleich zu den Abbildungsoptiken echter Stereo-En doskope preisgünstiger sind und qualitativ hochwertigere Bilder liefern. Weitere Einsparung erbringt die neue Abbildungs vorrichtung dadurch, daß der einen Abbildungsoptik auch nur ein einziger Videosensor zugeordnet werden muß. D. h., eine Mono-Vi deokamera ist ausreichend. Es muß einzig sichergestellt werden, daß das von den beiden Beleuchtungszentren stammende Licht voneinander trennbar ist, so daß die Videokamera in aufeinander folgenden (Halb-)Bildern jeweils abwechselnd von dem einen und dem anderen Beleuchtungszentrum abgestrahltes und auf die Abbildungsoptik reflektiertes Licht aufzeichnet und in Form des Videosignals ausgibt.According to the invention, this is achieved by the features of claim 1. The lighting device has one for each lighting center Light guide on, at the proximal end one Light source is arranged. With an endoscopy device the light sources are preferably outside the Endoscope. The lighting center itself can be from the distal End of the respective light guide are formed. The However, light guides can also have one or more lenses downstream. The light guides make it unnecessary that light radiated from the illumination centers in the endoscope to produce. Instead, the light can be outside the Endoscopes are produced and reprocessed before entering the respective light guide is fed. The new imaging device has only a single imaging optics. The spatial impression of the The organ under consideration is accordingly not shown under different viewing angles reached. Rather, it will exploited the spatial effect, that with different Illumination angles is connected. These different Illumination angles are based on the different Relative position of the two lighting centers to the optical one Imaging optics axis. The spatial effect due to the different lighting angles is due to that different viewing angles largely comparable. This applies in particular under the special circumstances of Endoscopy where the external dimensions of the endoscope are tight There are limits. So it is comparatively easy with that both lighting centers relatively far apart because their diameter is fully functional can be significantly smaller than that of a usable one Imaging optics. The outlay on equipment to be operated is slight and hardly goes beyond that for a monoscopic Endoscope out. In particular, the new illustration same imaging optics as for monoscopic Endoscopes are used because of their larger outer Dimensions compared to the imaging optics of real stereo En doscopes are cheaper and of higher quality Deliver images. The new images provide further savings device in that the one imaging optics even one only video sensor must be assigned. That is, a mono-vi deokamera is sufficient. It just has to be ensured that the originating from the two lighting centers Light is separable, so that the video camera in successive (half) pictures alternately from the one and the other lighting center emitted and on the imaging optics records reflected light and in shape outputs the video signal.

Vorzugsweise sind die beiden Beleuchtungszentren achsensymme trisch zu der optischen Achse der Abbildungsoptik angeordnet, um bei der Abbildung des betrachteten Organs solche Bedingungen einzuhalten, die einer echten stereoskopischen Betrachtung möglichst weitgehend entsprechen. The two lighting centers are preferably axially symmetrical arranged to the optical axis of the imaging optics such conditions when imaging the organ under consideration to adhere to a real stereoscopic view correspond as far as possible.

Für das Funktionsprinzip der neuen Abbildungsvorrichtung ist es entscheidend, daß das von den beiden Beleuchtungszentren abgestrahlte Licht je Beleuchtungszentrum einen Schwerpunkt aufweist und diese beiden Schwerpunkte einen deutliche Abstand voneinander aufweisen. Dies sagt über die Lichtverteilung der beiden Beleuchtungszentren noch nichts aus. Vorzugsweise ist die Lichtverteilung jedoch quasi punktförmig. Auch durch diese Maßnahme wird ein stereoskopisches System nachgebildet, bei dem die beiden Abbildungsoptiken als beabstandete Bezugspunkte idealisierbar sind.It is for the principle of operation of the new imaging device crucial that that of the two lighting centers emitted light a focus for each lighting center and these two focal points are clearly separated from each other. This says about the light distribution of the nothing out of both lighting centers. Preferably, the However, light distribution is almost punctiform. Also through this A stereoscopic system is replicated in the measure the two imaging optics as spaced reference points are idealizable.

Der maximale räumliche Eindruck wird bei der neuen Abbildungs vorrichtung dann erreicht, wenn die beiden Beleuchtungszentren einen maximalen Abstand zueinander aufweisen. Dieser Abstand kann annähernd so groß sein wie der Durchmesser des Endoskops, wenn es sich bei der Abbildungsvorrichtung um eine Endoskopie vorrichtung handelt. Eine weitere Einflußgröße auf den räumlichen Eindruck ist der Abstand der Beleuchtungszentren zu dem betrachteten Organ in Richtung der optischen Achse der Abbildungsoptik. Je geringer dieser Abstand ist, desto größer ist der Unterschied in den Beleuchtungswinkeln. Gleichzeitig gehen bei sehr geringem Abstand jedoch die gewünschten Auflichtbedingungen zunehmend verloren und es wird keine brauchbare Ausleuchtung des Betrachtungsbereichs mehr erreicht.The maximum spatial impression is with the new illustration device reached when the two lighting centers have a maximum distance from each other. This distance can be approximately as large as the diameter of the endoscope, if the imaging device is an endoscopy device acts. Another factor influencing the The spatial impression is the distance between the lighting centers the organ under consideration in the direction of the optical axis of the Imaging optics. The smaller this distance, the greater is the difference in lighting angles. At the same time go at a very short distance the desired ones Incident light conditions are increasingly lost and there will be none usable illumination of the viewing area more achieved.

Die Unterscheidbarkeit des von den beiden Beleuchtungszentren stammenden Lichts kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. So kann das Licht unterschiedliche Polarisations richtungen aufweisen. Diese unterschiedliche Polarisations richtungen sind beispielsweise mit Polarisationsfiltern erreichbar, die den Austrittspunkt des Lichts aus den Beleuchtungszentren bilden. Um die beiden Polarisations richtungen wieder zu trennen, kann der Abbildungsoptik ein ansteuerbares Polarisationsfilter zugeordnet sein, das wechsel weise nur Licht der Polarisationsrichtung des einen oder des anderen Beleuchtungszentrums durchläßt. Schwierigkeiten treten bei einer Unterscheidbarkeit des von den beiden Beleuchtungs zentren stammenden Lichts anhand seiner Polarisation jedoch dadurch auf, daß die Polarisation durch Reflexionen an dem zu betrachtenden Organ verschoben werden kann. Dies bedeutet einen Intensitätsverlust nach dem der Abbildungsoptik zugeordneten Polarisationsfilter. Ein etwa 50%iger Intensitätsverlust entsteht zuvor bereits an den Polarisationsfiltern der Beleuchtungszentren.The distinctness of that from the two lighting centers originating light can be achieved in different ways will. So the light can have different polarizations have directions. This different polarization Directions are for example with polarization filters reachable, which is the exit point of light from the Form lighting centers. About the two polarizations The imaging optics can separate directions again controllable polarization filter can be assigned, the change only light the polarization direction of one or the other lighting center. Difficulties arise with a distinction between the two lighting centers originating light based on its polarization in that the polarization due to reflections at the viewing organ can be moved. This means one Loss of intensity after that assigned to the imaging optics Polarizing filter. An approximately 50% loss of intensity is already created on the polarization filters Lighting centers.

Eine einfachere Unterscheidbarkeit ist dann gegeben, wenn die beiden Beleuchtungszentren alternierend Licht abstrahlen, so daß das von den beiden Beleuchtungszentren stammende Licht in zeitlicher Hinsicht unterscheidbar ist. Dabei gelangt zu der Abbildungsoptik immer nur Licht von einem Beleuchtungszentrum, so daß dort keine aufwendige Trennung mehr erforderlich ist, sofern nur noch für eine zeitliche Zuordnung gesorgt werden muß. Der alternierende Betrieb der beiden Beleuchtungszentren bereitet keinerlei Schwierigkeiten und ist mit einfachen Mitteln realisierbar.It is easier to differentiate if the the two lighting centers alternately emit light so that the light coming from the two lighting centers in is temporally distinguishable. This leads to the Imaging optics always only light from an illumination center, so that there is no longer a need for complex separation, if only a time allocation has to be provided. The alternating operation of the two lighting centers does not cause any difficulties and is simple realizable.

Zur Trennung des Lichts der beiden Beleuchtungszentren reicht es bei dessen zeitlicher Unterscheidbarkeit aus, wenn die Beleuch tungszentren mit einem der Abbildungsoptik nachgeschalteten Videosensor synchronisiert sind, wobei die Frequenz, mit der die beiden Beleuchtungszentren alternieren, der Bildfrequenz des Videosensors entspricht. Zwischen den Beleuchtungszentren kann entweder beim Wechseln der Halbbilder oder beim Wechsel der Bilder des Videosensors umgeschaltet werden. Der Wechsel zwischen den Bildern bietet sich an, um die volle Auflösung des Videosensors auszunutzen. Ein Wechsel mit den Halbbildern führt zu einer größeren Wiederholungsfrequenz bezüglich der einzelnen Beleuchtungszentren. Hier ist nach den Umständen des Einzelfalls eine Abwägung zu treffen. In jedem Fall muß die Art der Synchronisation bei der Aufbereitung des Videosignals des Videosensors berücksichtigt werden.It is enough to separate the light from the two lighting centers with its temporal distinguishability if the lighting centers with one downstream of the imaging optics Video sensor are synchronized, the frequency at which the both lighting centers alternate, the frame rate of the Corresponds to the video sensor. Between the lighting centers can either when changing the fields or when changing the Images from the video sensor can be switched. The change between the pictures lends itself to the full resolution of the Exploit video sensors. A change with the fields leads to a greater repetition frequency with respect to the individual Lighting centers. Here is according to the circumstances of the individual case to make a balance. In any case, the type of Synchronization in the preparation of the video signal of the Video sensors are taken into account.

Vorzugsweise ist eine einzige Lichtquelle vorgesehen, die Licht in die den beiden Beleuchtungszentren zugeordneten Lichtleiter einspeist, wobei Blenden das Licht alternierend vor jeweils einem Lichtleiter ausblenden. Hierdurch wird die zeitliche Unterscheidbarkeit des von den beiden Beleuchtungs zentren stammenden Lichts begründet. Es versteht sich, daß die Blenden mit dem der Abbildungsoptik zugeordneten Videosensor synchronisiert sind.A single light source is preferably provided Light in the assigned to the two lighting centers The light guide feeds, with the light alternating in front Hide one light guide at a time. This will make the temporal differentiability of that of the two lighting centers of originating light. It is understood that the Apertures with the video sensor assigned to the imaging optics are synchronized.

Der Abbildungsoptik kann ein Bildleiter nachgeschaltet sein, an dessen proximalen Ende eine Videokamera angeordnet ist. Der hier angesprochene Bildleiter unterscheidet sich auch bei faser optischer Ausbildung von den Lichtleitern der Beleuchtungs einrichtung dahingehend, daß er zur Übertragung des von der Abbildungsoptik aufgenommenen Bildes vorgesehen ist, während die Lichtleiter nur eine gewisse Lichtleistung übermitteln. Entsprechend muß der der Abbildungsoptik zugeordnete Bildleiter bei faseroptischer Ausbildung in eine Vielzahl von geordneten optischen Fasern aufgeteilt sein, die jeweils einem Bildpunkt entsprechen. Eine feine Aufteilung ist für die Lichtleiter der Beleuchtungseinrichtung ebensowenig erforderlich wie eine Ordnung der Fasern. Es kann jeweils auch eine einzige optische Faser als Lichtleiter verwendet werden. Die dem der Abbildungs optik nachgeschalteten Bildleiter seinerseits nachgeschaltete Abbildungsoptik leitet das von der Abbildungsoptik aufgenommene Bild zu einer Videokamera, die den Videosensor aufweist. Die Videokamera ist bei einer Endoskopievorrichtung vorzugsweise lösbar mit dem Endoskop verbunden, um eine Mehrzahl von Endoskopen in Verbindung mit einer einzigen Kamera einsetzen zu können. Dies ist vorteilhaft, da die Endoskope häufiger als die Kamera ausgewechselt und neu sterilisiert werden müssen.An image guide can be connected downstream of the imaging optics the proximal end of which is arranged a video camera. This here The image guide mentioned also differs with fiber optical training of the light guides of the lighting to the effect that it is used for the transmission of the Imaging optics recorded image is provided during the Light guides only transmit a certain light output. The image guide assigned to the imaging optics must accordingly in fiber optic training in a variety of orderly optical fibers can be divided, each one pixel correspond. A fine division is for the light guides Lighting device is no more necessary than one Order of fibers. It can also be a single optical one Fiber can be used as a light guide. The one of the pictures Downstream optics in turn downstream Imaging optics guides that recorded by the imaging optics Image of a video camera that has the video sensor. The Video camera is preferred in an endoscopy device releasably connected to the endoscope to a plurality of Use endoscopes in conjunction with a single camera can. This is advantageous because the endoscopes are more common than that Camera must be replaced and re-sterilized.

Insbesondere bei der lösbaren Verbindung der Videokamera mit dem Endoskop ist es wichtig, daß die Videokamera stets eine feste Orientierung relativ zu der Anordnung der Beleuchtungszentren aufweist, wobei das eine Beleuchtungszentrum links und das
andere Beleuchtungszentrum rechts der effektiven Blickrichtung der Videokamera angeordnet ist. Diese Relativanordnung ist Voraussetzung für die Aufbereitung des gewonnenen Videosignals, um es quasi stereoskopisch auf einem Videomonitor mit einem ansteuerbaren Polarisationsfilter abbilden zu können. Die Videokamera mit dem Endoskop kann selbstverständlich gegenüber dem zu betrachtenden Organ verschwenkt werden, um einen optimalen räumlichen Effekt einzustellen.In particular in the releasable connection of the video camera to the endoscope, it is important that the video camera always has a fixed orientation relative to the arrangement of the lighting centers, the one lighting center on the left and the one
other lighting center is arranged to the right of the effective viewing direction of the video camera. This relative arrangement is a prerequisite for the processing of the video signal obtained in order to be able to reproduce it quasi stereoscopically on a video monitor with a controllable polarization filter. The video camera with the endoscope can of course be pivoted in relation to the organ to be viewed in order to set an optimal spatial effect.

In einer weiterentwickelten Ausführungsform der neuen Abbil dungsvorrichtung strahlen die beiden Beleuchtungszentren alternierend Licht ab, das zusätzlich durch unterschiedliche Polarisation unterscheidbar ist. Dabei ist der Abbildungsoptik ein Polarisationsfilter mit zwei quer zu der optischen Achse nebeneinander angeordneten Bereichen zugeordnet, deren Durchlaßrichtung unterschiedlich ist. Jeder Bereich läßt nur jeweils von einem Beleuchtungszentrum stammendes Licht durch und zwar nur Licht von dem Beleuchtungszentrum, das auf derselben Seite der optischen Achse angeordnet ist wie dieser Bereich des zweigeteilten Polarisationsfilters. Auf diese Weise wird ein echtes stereoskopisches Element in die neue Abbildungsvorrich tung eingebracht, da durch das der Abbildungsoptik zugeordnete zweigeteilte Polarisationsfilter eine räumliche Pupillentrennung zwischen den Aufnahmen mit dem von dem einen und dem anderen Beleuchtungszentrum stammenden Lichts durchgeführt wird.In a further developed embodiment of the new Abbil device illuminate the two lighting centers alternating light, which is additionally different Polarization is distinguishable. Here is the imaging optics a polarization filter with two transverse to the optical axis assigned to adjacent areas whose Forward direction is different. Each area only leaves light coming from an illumination center through and only light from the lighting center that is on the same Side of the optical axis is arranged like this area of the two-part polarization filter. This way, a real stereoscopic element in the new imaging device tion introduced because of the associated with the imaging optics two-part polarization filter a spatial pupil separation between shots of one and the other Illumination center originating light is performed.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described below using exemplary embodiments explained and described in more detail. It shows:

Fig. 1 ein Endoskop mit einer an das Endoskop anschließbaren Videokamera, Fig. 1, an endoscope with an endoscope can be connected to the video camera,

Fig. 2 eine Ausführungsform des Endoskops gemäß Fig. 1 in der vergrößerten Ansicht von vorne, Fig. 2 shows an embodiment of the endoscope of FIG. 1 in the enlarged view of the front,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Endoskops gemäß Fig. 1 in einer Fig. 2 entsprechenden Ansicht, Figure shows a second embodiment of the endoscope of FIG. 1 corresponding to FIGS. 2 view. 3

Fig. 4 ein Prinzipschaubild zu dem mit der neuen Abbildungs vorrichtung erreichbaren räumlichen Effekt, Fig. 4 is a schematic diagram to the imaging device with the new achievable spatial effect,

Fig. 5 den Innenaufbau des Endoskops in einer ersten Ausführungsform, Fig. 5 shows the internal structure of the endoscope in a first embodiment;

Fig. 6 ein Detail des Innenaufbaus des Endoskops in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 6 shows a detail of the internal structure of the endoscope in a second embodiment,

Fig. 7 ein Detail des Innenaufbaus des Endoskops in einer dritten Ausführungsform, Fig. 7 shows a detail of the internal structure of the endoscope in a third embodiment;

Fig. 8 die Lichtaufbereitung für die Beleuchtungseinrichtung des Endoskops in einer ersten Ausführungsform, Fig. 8, the light treatment for the illumination device of the endoscope in a first embodiment;

Fig. 9 ein Prinzipschaubild zu der Lichtaufbereitung für das Endoskop in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 9 is a schematic diagram to the light treatment for the endoscope in a second embodiment,

Fig. 10 die Aufbereitung des Videosignals der Videokamera und dessen Darstellung auf einem Videomonitor als Prinzip schaubild,10 shows the processing of the video signal of the video camera and its representation graph. On a video monitor as a principle,

Fig. 11 eine Brille zum Betrachten des Videomonitors gemäß Fig. 10 und Fig. 11 is a glasses for watching the video monitor of FIG. 10 and

Fig. 12 ein Detail des Innenaufbaus des Endoskops einer fort gebildeten Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung. Fig. 12 shows a detail of the inner structure of the endoscope of a further developed embodiment of the imaging device.

Das in Fig. 1 dargestellte Endoskop 1 weist ein gestreckt ausgebildetes Rohr 2 und ein Anschlußstück 3 am proximalen Ende des Rohrs 2 auf. An dem Anschlußstück 3 sind zwei Anschlüsse 4 und 5 für den Anschluß von Lichtleitern vorgesehen. Weiterhin ist eine Videokamera 6 mit einem Kupplungsstück 7 an das Anschlußstück 3 ankuppelbar. Von der Videokamera 6 führt eine Signalleitung 8 zu weiteren, in Fig. 1 nicht dargestellten Bestandteilen der Abbildungsvorrichtung.The endoscope 1 shown in FIG. 1 has an elongated tube 2 and formed a fitting 3 at the proximal end of the tube 2. At the connector 3 , two connections 4 and 5 are provided for the connection of light guides. Furthermore, a video camera 6 can be coupled to the connector 3 with a coupling piece 7 . A signal line 8 leads from the video camera 6 to further components of the imaging device, not shown in FIG. 1.

Fig. 2 gibt eine Draufsicht auf das distale Ende des Endoskops 1 wieder. Innerhalb des Rohrs 2 ist eine Abbildungsoptik 9 angeordnet, wobei die optische Achse 10 der Abbildungsoptik 9 mit der Symmetrieachse des Rohrs 2 zusammenfällt. Die Abbildungsoptik 9 kann mehrere Linsen aufweisen. Im folgenden ist stellvertretend jedoch immer nur eine einzige Linse wiedergegeben. Die Abbildungsoptik 9 deckt nicht den gesamten Innenraum des Rohrs 2 ab. Vielmehr sind auf zwei gegenüber liegenden Seiten der optischen Achse 10 zwei Lichtleiter 11 und 12 parallel zu der optischen Achse 10 angeordnet. Die distalen Enden der Lichtleiter 11 und 12 bilden zwei voneinander beab standete Beleuchtungszentren 13 und 14, die achsensymmetrisch zu der optischen Achse 10 angeordnet sind und untereinander einen bezogen auf den Außendurchmesser des Rohrs 2 maximalen Abstand aufweisen. Zur Ausbildung der Beleuchtungszentren 13 und 14 können den Lichtleitern 11 und 12 auch noch ein oder mehrere Linsen nachgeschaltet sein. Die Lichtleiter 11 und 12 bestehen aus optischen Fasern. Die Bezeichnung Beleuchtungszentrum bedeutet nicht, daß nur an jeweils einer quasi punktförmigen Stelle auf beiden Seiten der optischen Achse 10 Licht an dem distalen Ende des Endoskops austreten darf. Entscheidend ist nur, daß die Lichtverteilung der beiden Beleuchtungszentren 13 und 14 jeweils einen Schwerpunkt aufweist, der dem Schwerpunkt des jeweils anderen Beleuchtungszentrums bezüglich der optischen Achse 10 mit möglichst großem Abstand gegenüberliegt. Eine Aus führungsform des Endoskops, die dieses Kriterium ebenso wie diejenige gemäß Fig. 2 erfüllt, ist in Fig. 3 wiedergegeben. Hier bilden die distalen Enden von jeweils drei Lichtleitern 11 bzw. 12 die Beleuchtungszentren 13 und 14. Fig. 2 is a plan view of the distal end of the endoscope 1 again. Imaging optics 9 are arranged within the tube 2 , the optical axis 10 of the imaging optics 9 coinciding with the axis of symmetry of the tube 2 . The imaging optics 9 can have a plurality of lenses. In the following, however, only a single lens is shown as a representative. The imaging optics 9 do not cover the entire interior of the tube 2 . Rather, two light guides 11 and 12 are arranged parallel to the optical axis 10 on two opposite sides of the optical axis 10 . The distal ends of the light guides 11 and 12 form two spaced apart illumination centers 13 and 14 , which are arranged axially symmetrically to the optical axis 10 and are at a maximum distance from one another with respect to the outer diameter of the tube 2 . To form the lighting centers 13 and 14 , one or more lenses can also be connected downstream of the light guides 11 and 12 . The light guides 11 and 12 consist of optical fibers. The term center of illumination does not mean that must emerge 10 light to the distal end of the endoscope only at each of a quasi point-shaped position at both sides of the optical axis. It is only decisive that the light distribution of the two illumination centers 13 and 14 each has a center of gravity which is opposite the center of gravity of the other illumination center with respect to the optical axis 10 with the greatest possible distance. An embodiment of the endoscope that fulfills this criterion as well as that according to FIG. 2 is shown in FIG. 3. Here, the distal ends of three light guides 11 and 12 form the illumination centers 13 and 14 .

Durch die dargestellte und beschriebene Anordnung der beiden Beleuchtungszentren 13 und 14 kann ein räumlicher Eindruck bei den mit der Abbildungsoptik 9 aufgenommenen Bildern erreicht werden. Hierzu sind die Bildanteile zu trennen, die auf das Licht zurückgehen, welches von jeweils einem Beleuchtungszentrum stammt, d. h., welches von diesem Beleuchtungszentrum abge strahlt wurde und nach Reflexion an dem zu betrachtenden Organ auf die Abbildungsoptik 9 gelangt. Daß sich die so erhaltenen Bilder derart unterscheiden, daß ein räumlicher Eindruck gewonnen wird, wenn das eine Bild mit dem einen und das andere Bild mit dem anderen Auge betrachtet wird, ist anhand von Fig. 4 nachvollziehbar. Hier ist die Abbildungsoptik 9 zusammen mit den Beleuchtungszentren 13 und 14 schematisiert wiedergegeben. Die Abbildungsoptik 9 ist auf ein Objekt 15 gerichtet, das eine räumliche Oberflächenstruktur 16 aufweist. Als Folge der Oberflächenstruktur leuchtet das von dem Beleuchtungszentrum 13 kommende Licht 17 Teile des Objekt 15 nicht vollständig aus. The arrangement of the two illumination centers 13 and 14 shown and described allows a spatial impression to be achieved in the images recorded with the imaging optics 9 . For this purpose, the image portions are to be separated, which go back to the light which is derived from a lighting center of each, ie, which has been irradiated abge from this center of illumination and, after reflection on the organ to be observed on the imaging optics. 9 The fact that the images thus obtained differ in such a way that a spatial impression is obtained when one image is viewed with one eye and the other image with the other eye can be seen from FIG. 4. The imaging optics 9 together with the illumination centers 13 and 14 are shown schematically here. The imaging optics 9 are directed at an object 15 which has a spatial surface structure 16 . As a result of the surface structure, the light 17 coming from the illumination center 13 does not completely illuminate parts of the object 15 .

Es liegen abgeschattete, dunkle Bereiche 18 vor. Entsprechendes gilt für das von dem Beleuchtungszentrum 14 abgestrahlte Licht 19. Hier bilden sich jedoch abgeschattete, dunkle Bereiche 20 aus, die anderen Bereichen der Oberflächenstruktur 16 zugeordnet sind. Die mit der Abbildungsoptik 9 aufgezeichneten Bilder der Oberflächenstruktur 16 des Objekts 15 unterscheiden sich von stereoskopisch an den Orten der Beleuchtungszentren 13 und 14 aufgezeichneten Bildern in erster Näherung dadurch, daß sie zusätzlich die dunklen Bereiche 18 bzw. 20 aufweisen. Dies wird jedoch vom Sehzentrum des menschlichen Gehirns weitgehend kompensiert, so daß bei Betrachtung des mit dem Licht 17 gewonnenen Bilds des Objekts 15 mit dem einen Augen und des mit dem Licht 19 gewonnenen Bilds des Objekts 15 mit dem anderen Auge ein quasi stereoskopischer, räumlicher Eindruck beim Betrachter entsteht.There are shaded, dark areas 18 . The same applies to the light 19 emitted by the illumination center 14 . Here, however, shadowed, dark areas 20 form , which are assigned to other areas of the surface structure 16 . The images of the surface structure 16 of the object 15 recorded with the imaging optics 9 differ in a first approximation from stereoscopically recorded images at the locations of the illumination centers 13 and 14 in that they additionally have the dark areas 18 and 20 , respectively. However, this is largely compensated for by the visual center of the human brain, so that when viewing the image of object 15 obtained with light 17 with one eye and the image of object 15 obtained with light 19 with the other eye, a quasi stereoscopic, spatial impression arises with the viewer.

Fig. 5 zeigt den inneren Aufbau des Endoskops 1 gemäß Fig. 1, wobei die Darstellung gegenüber Fig. 1 vergrößert ist. Als weitere Abwandlung gegenüber Fig. 1 ist der Anschluß 4 für den Lichtleiter 11 nur als Ausführungsvariante, d. h. gestrichelt wiedergegeben. Mit durchgezogenen Linien ist der Anschluß 5 sowohl für den Lichtleiter 12 als auch für den Lichtleiter 11 vorgesehen. Dabei ist der Anschluß 5 ebenso wie das Kupplungsstück 7 so ausgebildet, das er auch den Anschluß von Bauteilen herkömmlicher momoskopischer Abbildungsvorrichtungen erlaubt, falls von den besonderen Eigenschaften der neuen Abbildungsvorrichtung kein Gebrauch gemacht werden soll. Am distalen Ende des Endoskops 1 ist der Abbildungsoptik 9 ein Bildleiter 21 nachgeschaltet, der hier aus einer Vielzahl von geordneten optischen Fasern besteht, aber auch aus hinter einander angeordneten Stablinsen oder dgl. zusammengesetzt sein könnte. Jede einzelne optische Faser entspricht einem Bildpunkt. Das von der Abbildungsoptik 9 aufgenommene Bild wird auf das distale Ende des Lichtleiters 21 abgebildet und von dort an das proximale Ende des Lichtleiters 21 in dem Anschlußstück 3 weitergeleitet. Dort kann als Okular des Endoskops 1 eine weitere Optik 22 vorgesehen sein, die das aufgenommene Bild an die Videokamera 6 gemäß Fig. 1 weiterleitet. Diese Optik 22 kann jedoch auch bereits Bestandteil der Videokamera 6 sein. FIG. 5 shows the internal structure of the endoscope 1 according to FIG. 1, the illustration being enlarged compared to FIG. 1. As a further modification compared to FIG. 1, the connection 4 for the light guide 11 is only shown as an embodiment variant, ie in dashed lines. With solid lines, the connection 5 is provided both for the light guide 12 and for the light guide 11 . Here, the connection 5 , like the coupling piece 7, is designed in such a way that it also allows the connection of components of conventional momoscopic imaging devices if no use is to be made of the special properties of the new imaging device. At the distal end of the endoscope 1 , the imaging optics 9 is followed by an image guide 21 , which here consists of a plurality of ordered optical fibers, but could also be composed of rod lenses or the like arranged one behind the other. Each individual optical fiber corresponds to a pixel. The image captured by the imaging optics 9 image is mapped to the distal end of the light guide 21 and from there to the proximal end of the light guide 21 in the connecting piece. 3 There, a further optical system 22 can be provided as the eyepiece of the endoscope 1 , which forwards the recorded image to the video camera 6 according to FIG. 1. However, this optics 22 can already be part of the video camera 6 .

Die in Fig. 6 skizzierte alternative Ausführungsform des Endoskops 1 weist keinen Bildleiter 21 auf. Vielmehr ist der Abbildungsoptik 9 ein Videosensor 23 direkt nachgeschaltet, der sonst Bestandteil der Videokamera 6 ist. Mit dem Videosensor 23 ist eine Versorgungs- und Signalausgangsleitung 24 verbunden.The alternative embodiment of the endoscope 1 outlined in FIG. 6 has no image guide 21 . Rather, the imaging optics 9 is followed directly by a video sensor 23 , which is otherwise part of the video camera 6 . A supply and signal output line 24 is connected to the video sensor 23 .

Die Ausführungsformen des Endoskops der Fig. 5 und 6 sind dann geeignet, wenn eine Lichtquelle vorgesehen ist, von der alternierend Licht über den Lichtleiter 11 und den Lichtleiter 12 in den Beobachtungsbereich der Abbildungsoptik 9 gelangt, so daß von daher eine zeitliche Trennung des Lichts 17 von dem Licht 19 gemäß Fig. 4 gegeben ist. Eine andere Form der Trennung des von dem Beleuchtungszentrum 13 stammenden Lichts 14 von dem von dem Beleuchtungszentrum 14 stammenden Lichts 14 ist in Fig. 7 skizziert. Hier weisen die Beleuchtungszentren 13 und 14 den distalen Enden der Lichtleiter 11 und 12 nachgeschaltete Polarisationsfilter 25 und 26 auf. Die Polarisationsfilter 25 und 26 weisen feste Durchlaßrichtungen auf, die senkrecht zueinander orientiert sind. Dies schließt zirkulare Polari sationen mit gegenläufiger Richtung ein. In dem Strahlengang der Abbildungsoptik 9 ist vor dem Videosensor 23, bei dem es sich um ein sogenanntes CCD-Paneel handeln kann, ein ansteuerbares Polarisationsfilter 27 angeordnet. Das Polarisationsfilter 27 ist mit einer Ansteuerleitung 28 verbunden und wird synchron mit dem Bildwechsel des Videosensors 23 wechselweise so eingestellt, daß seine Durchlaßrichtung parallel zu der Durchlaßrichtung des Polarisationsfilters 25 oder des Polarisationsfilters 26 verläuft. Auf diese Weise wird das von den beiden Beleuchtungs zentren 13 und 14 stammende Licht anhand seiner Polarisation getrennt und einzelnen Bildern oder Halbbildern des Videosensors 23 zugeordnet. Voraussetzung hierfür ist, daß die Polarisation des von den Beleuchtungszentren stammenden Lichts nicht durch Reflexion so stark verändert wird, daß eine saubere Trennung hiernach nicht mehr möglich ist.The embodiments of the endoscope of FIGS. 5 and 6 are suitable when a light source is provided, from which light passes alternately via the light guide 11 and the light guide 12 into the observation area of the imaging optics 9 , so that the light 17 is therefore separated in time is given by the light 19 according to FIG. 4. Another form of separation of the light 14 originating from the illumination center 13 from the light 14 originating from the illumination center 14 is outlined in FIG. 7. Here, the illumination centers 13 and 14 have polarization filters 25 and 26 connected downstream of the distal ends of the light guides 11 and 12 . The polarization filters 25 and 26 have fixed transmission directions which are oriented perpendicular to one another. This includes circular polarizations with opposite directions. A controllable polarization filter 27 is arranged in the beam path of the imaging optics 9 in front of the video sensor 23 , which can be a so-called CCD panel. The polarization filter 27 is connected to a drive line 28 and is alternately set in synchronism with the image change of the video sensor 23 so that its transmission direction runs parallel to the transmission direction of the polarization filter 25 or the polarization filter 26 . In this way, the light originating from the two illumination centers 13 and 14 is separated on the basis of its polarization and assigned to individual images or fields of the video sensor 23 . The prerequisite for this is that the polarization of the light coming from the lighting centers is not changed so much by reflection that a clean separation is no longer possible afterwards.

Fig. 8 zeigt eine Einrichtung, mit der Licht wechselweise in die Lichtleiter 11 und 12 eingespeist wird, und zwar an deren proximalen Enden außerhalb des Endoskops 1, d. h. noch vor dem Anschluß 5. Eine Lichtquelle 29 strahlt Licht in Richtung auf beide Lichtleiter 11 und 12 ab. Das Licht wird mit Hilfe von Sammellinsen 30 und 31 in die proximalen Enden der Lichtleiter eingekoppelt. Zwischen der Lichtquelle 29 und den Sammellinsen 30 und 31 sind Blenden 32 und 33 angeordnet, die als LCD-Panels ausgebildet sind. Die Blenden 32 und 33 werden von einer Steuerung 34 wechselseitig auf Durchlaß bzw. Ausblendung angesteuert, so daß immer nur Licht in einen der Lichtleiter 11 und 12 gelangt. Der Wechsel von dem Lichtleiter 11 auf den Lichtleiter 12 bzw. umgekehrt erfolgt synchron mit dem Bildwechsel der Videokamera 6 bzw. des Videosensors 24. Hierfür wird die Steuerung 34 eingangsseitig mit einem Synchronisations signal 35 der Videokamera 6 beaufschlagt.Is Fig. 8 shows a device with the light alternately in the light guides 11 and 12 are fed, and that at their proximal ends outside of the endoscope 1, that is, before the terminal 5. A light source 29 emits light in the direction of both light guides 11 and 12 . The light is coupled into the proximal ends of the light guides with the aid of converging lenses 30 and 31 . Apertures 32 and 33 , which are designed as LCD panels, are arranged between the light source 29 and the converging lenses 30 and 31 . The diaphragms 32 and 33 are alternately controlled by a controller 34 for passage or suppression, so that only light enters one of the light guides 11 and 12 . The change from the light guide 11 to the light guide 12 or vice versa takes place synchronously with the picture change of the video camera 6 or the video sensor 24 . For this purpose, the control 34 is acted upon on the input side with a synchronization signal 35 of the video camera 6 .

Fig. 9 zeigt eine in Richtung eines Drehpfeils 36 um eine Achse 37 rotierende Lochscheibe 39, deren Löcher 38 jedoch nur in ihrem unteren Bereich wiedergegeben sind. Hinter der Lochscheibe 39 sind die proximalen Enden der Lichtleiter 11 und 12 neben einander angeordnet, wobei ihr Abstand untereinander dem halben Abstand der Löcher 38 in Drehrichtung entspricht. Vor der Lochscheibe 39 ist die Lichtquelle 29 angeordnet, die in Fig. 9 nicht wiedergegeben ist. Von der Lichtquelle 29 gelangt durch ein Loch 38 Licht immer nur zu dem proximalen Ende eines Lichtleiters 11 oder 12, während das Licht vor dem anderen Lichtleiter durch die Lochscheibe 39 ausgeblendet wird. Bei dieser Ausführungsform wird eine Synchronisation der Licht einspeisung in die Lichtleiter 11 und 12 mit dem Videosensor 23 oder der Videokamera 6 durch eine Steuerung der Umlauffrequenz der Lochscheibe 39 erreicht. FIG. 9 shows a perforated disk 39 rotating in the direction of a rotating arrow 36 about an axis 37 , the holes 38 of which, however, are only shown in their lower region. Behind the perforated disk 39 , the proximal ends of the light guides 11 and 12 are arranged next to one another, their distance from one another corresponding to half the distance between the holes 38 in the direction of rotation. The light source 29 , which is not shown in FIG. 9, is arranged in front of the perforated disk 39 . From the light source 29 , light only ever reaches the proximal end of a light guide 11 or 12 through a hole 38 , while the light in front of the other light guide is blocked out by the perforated disk 39 . In this embodiment, a synchronization of the light feed into the light guides 11 and 12 with the video sensor 23 or the video camera 6 is achieved by controlling the rotational frequency of the perforated disk 39 .

In Fig. 10 ist die Weiterverarbeitung des Videosignals 40 angedeutet, wie es von der Videokamera 6 an dem Signalausgang 8 abgegeben wird. Die Videokamera 6 gibt neben dem Videosignal 8 das Synchronisationssignal 35 für die Steuerung 34 ab. Das Videosignal 40 besteht aus aufeinander folgenden Halbbildern 41 und 42, wobei sich die Halbbilder 41, die dem Licht 17 von dem Beleuchtungszentrum 13 gemäß Fig. 4 zuzuordnen sind, mit den Halbbildern 42, die dem Licht 19 von dem Beleuchtungszentrum 14 gemäß 4 zuzuordnen sind, abwechseln. Der Bildwechsel wird von einer Steuerung 43 erkannt, die ein großflächiges Polarisations filter 44 ansteuert. Das Polarisationsfilter 44 ist vor einem Videomonitor 45 angeordnet, auf dem das Videosignal 40 als flächiges Bild dargestellt wird. Dabei weist das von dem Videomonitor 45 abgestrahlte Licht keine feste Polarisation auf.The further processing of the video signal 40 as indicated by the video camera 6 at the signal output 8 is indicated in FIG. 10. In addition to the video signal 8, the video camera 6 outputs the synchronization signal 35 for the controller 34 . The video signal 40 consists of successive fields 41 and 42 , the fields 41 , which are to be assigned to the light 17 from the illumination center 13 according to FIG. 4, with the fields 42 , which are to be assigned to the light 19 from the illumination center 14 according to FIG. 4 , take turns. The image change is recognized by a controller 43 which controls a large-area polarization filter 44 . The polarization filter 44 is arranged in front of a video monitor 45 on which the video signal 40 is shown as a flat image. The light emitted by the video monitor 45 has no fixed polarization.

Die Funktion des Polarisationsfilters 44 ergibt sich vielmehr in Verbindung mit der in Fig. 11 dargestellten Brille 46 für den Operateur. Die Brille 46 weist statt Gläser zwei Polarisations filter 47 und 48 auf, von denen jedes einem Auge des Operateurs zugeordnet ist. Die Durchlaßrichtungen der Polarisationsfilter 47 und 48 sind senkrecht zueinander angeordnet und entsprechen jeweils einer Durchlaßrichtung des ansteuerbaren Polarisations filters 44 vor dem Videomonitor 45. Die Ansteuerung des Polarisationsfilters 44 entscheidet somit, mit welchem Auge der Operateur freie Sicht auf den Videomonitor 45 hat, bzw. vor welchem Auge das Bild des Videomonitors 45 ausgeblendet wird. Auf diese Weise gelangen immer die den Halbbildern 41 entsprechenden Bilder zu dem einen und die den Halbbildern 42 entsprechenden Bilder zu dem anderen Auge des Operateurs. Wenn dies unter korrekter Berücksichtung der Anordnung der Beleuch tungszentren 13 und 14 erfolgt, entsteht unter Zusammenwirken mit dem Sehzentrum im Gehirn des Operateurs ein räumlicher Eindruck des abgebildeten Objekts. Zur Verbesserung der Bildqualität kann die Steuerung 43 zusätzlich zur Erhöhung der Bildfrequenz des Videomonitors 45 dienen, indem die einzelnen Halbbilder 41 und 42 zwischengespeichert und jeweils zweimal, d. h. doppelter Bildfrequenz, auf dem Videomonitor 45 dargestellt werden.Rather, the function of the polarization filter 44 arises in connection with the glasses 46 shown in FIG. 11 for the surgeon. Instead of glasses, glasses 46 have two polarization filters 47 and 48 , each of which is assigned to one eye of the surgeon. The pass directions of the polarization filters 47 and 48 are arranged perpendicular to one another and each correspond to a pass direction of the controllable polarization filter 44 in front of the video monitor 45 . The activation of the polarization filter 44 thus decides which eye the surgeon has a clear view of the video monitor 45 or which eye the image of the video monitor 45 is hidden. In this way, the images corresponding to the fields 41 always reach the one eye and the images corresponding to the fields 42 reach the other eye of the operator. If this is done with correct consideration of the arrangement of the lighting centers 13 and 14 , a spatial impression of the depicted object arises in cooperation with the visual center in the brain of the surgeon. In order to improve the image quality, the controller 43 can additionally serve to increase the image frequency of the video monitor 45 by temporarily storing the individual fields 41 and 42 and displaying them twice, ie twice the image frequency, on the video monitor 45 .

Alternativ zu der anhand der Fig. 10 und 11 beschriebenen Ausführungsform des Polarisationsfilters 44 vor dem Videomonitor 45 und der Brille 46 mit den Polarisationsfiltern 47 und 48 ist es auch möglich den Polarisationsfilter 44 in die Brille 46 zu integrieren. Hiermit ergibt sich eine alternierende Blenden wirkung der Brille 16 für das rechte und das linke Auge des Operateurs. Diese alternierende Blendenwirkung, die für die Zuordnung der auf dem Videomonitor 45 nacheinander dargestellten Bilder zu den einzelnen Augen erforderlich ist, kann auch auf andere Weise, d. h. durch beliebige andere, hinreichend schnelle Blenden erreicht werden. Die Zuordnung der gesamten Blendenwirkung zu der Brille hat den grundsätzliche Vorteil daß der Operateur auch unter einem Winkel auf den Monitor blicken kann, ohne daß die Bilder durch die Relativverdrehung der Polarisationsfilter 44 und 47 bzw. 48 stark an Intensität verlieren.As an alternative to the embodiment of the polarization filter 44 in front of the video monitor 45 and the glasses 46 with the polarization filters 47 and 48 described with reference to FIGS. 10 and 11, it is also possible to integrate the polarization filter 44 into the glasses 46 . This results in an alternating aperture effect of the glasses 16 for the right and left eye of the surgeon. This alternating diaphragm effect, which is required for the assignment of the images displayed in succession on the video monitor 45 to the individual eyes, can also be achieved in a different manner, ie by any other, sufficiently fast diaphragms. The assignment of the total aperture effect to the glasses has the fundamental advantage that the surgeon can also look at the monitor at an angle without the images losing much intensity due to the relative rotation of the polarization filters 44 and 47 or 48 .

Natürlich sind auch alle anderen bekannten stereoskopischen Darstellungsformen von zwei getrennten Bildern bzw. Bildfolgen zur Anwendung in Verbindung mit der neuen Abbildungsvorrichtung geeignet.Of course, all other known stereoscopic ones Forms of representation of two separate images or image sequences for use in connection with the new imaging device suitable.

In der weiterentwickelten Ausführungsform der Abbildungs vorrichtung gemäß Fig. 12 strahlen die beiden Beleuchtungs zentren 13 und 14 alternierend Licht ab, das beispielsweise im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Fig. 5 zusätzlich durch unterschiedliche Polarisation unterscheidbar ist. Die unter schiedlichen Polarisationen werden durch die Polarisationsfilter 25 und 26 bewirkt, die hier zusätzlich, d. h. nicht zur Trennung der den einzelnen Beleuchtungszentren zuzuordnenden Bildern, vorgesehen sind. Weiterhin zusätzlich im Vergleich zu Fig. 5 ist der Abbildungsoptik ein Polarisationsfilter mit zwei quer zu der optischen Achse nebeneinander angeordneten Bereichen 49 und 50 zugeordnet, die beiderseits der optischen Achse 10 angeordnet sind und deren jeweilige Durchlaßrichtung unterschiedlich ist. Jeder Bereich 49 bzw. 50 läßt nur jeweils von einem Beleuch tungszentrum 23 oder 14 stammendes Licht durch und zwar nur Licht von dem Beleuchtungszentrum 13 oder 14, das auf derselben Seite der optischen Achse 10 angeordnet ist wie der jeweilige Bereich des zweigeteilten Polarisationsfilters. Auf diese Weise wird ein echtes stereoskopisches Element in die neue Abbildungs vorrichtung eingebracht, da durch das der Abbildungsoptik 9 zugeordnete zweigeteilte Polarisationsfilter 49, 50 eine räumliche Pupillentrennung zwischen den Aufnahmen mit dem von dem einen Beleuchtungszentrum 13 und dem anderen Beleuch tungszentrum 14 stammenden Lichts durchgeführt wird. Diese Pupillentrennung ist in Fig. 12 durch die den beiden Bereichen 49 und 50 zugeordneten Blickfelder 51 und 52 mit ihrem Überschneidungsraum 53 angedeutet. Der Überschneidungsraum 53 wird von der neuen Abbildungsvorrichtung in der fortgebildeten Ausführungsform echt stereoskopisch erfaßt, wobei der wirksame stereoskopische Effekt durch die beabstandete Anordnung der Beleuchtungszentren über den tatsächliche Pupillenabstand der Blickfelder 51 und 52 gesteigert ist.In the further developed embodiment of the imaging device according to FIG. 12, the two illumination centers 13 and 14 alternately emit light, which, for example, can also be distinguished by different polarization in comparison to the embodiment according to FIG. 5. The different polarizations are effected by the polarization filters 25 and 26 , which are additionally provided here, ie not for separating the images to be assigned to the individual lighting centers. Furthermore, in addition to FIG. 5, the imaging optics are assigned a polarization filter with two regions 49 and 50 arranged next to one another transversely to the optical axis, which are arranged on both sides of the optical axis 10 and whose respective transmission direction is different. Each area 49 or 50 only allows light from a lighting center 23 or 14 to pass through and only light from the lighting center 13 or 14 , which is arranged on the same side of the optical axis 10 as the respective area of the two-part polarization filter. In this way, a real stereoscopic element in the new mapping is introduced device, since by the imaging optical system 9 associated split polarization filters 49, 50 a spatial pupil separation between the recordings with from one center of illumination 13 and the other BL LEVEL processing center 14-derived light is performed . This pupil separation is indicated in FIG. 12 by the fields of view 51 and 52 assigned to the two areas 49 and 50 with their overlap space 53 . The overlapping space 53 is captured by the new imaging device in the further developed embodiment in a genuinely stereoscopic manner, the effective stereoscopic effect being increased by the spaced arrangement of the illumination centers over the actual pupil distance of the fields of view 51 and 52 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Endoskop
2 Rohr
3 Anschlußstück
4 Anschluß
5 Anschluß
6 Videokamera
7 Kupplungsstück
8 Signalleitung
9 Abbildungsoptik
10 optische Achse
11 Lichtleiter
12 Lichtleiter
13 Beleuchtungszentrum
14 Beleuchtungszentrum
15 Objekt
16 Oberflächenstruktur
17 Licht
18 dunkler Bereich
19 Licht
20 dunkler Bereich
21 Lichtleiter
22 Optik
23 Videosensor
24 Leitung
25 Polarisationsfilter
26 Polarisationsfilter
27 Polarisationsfilter
28 Ansteuerleitung
29 Lichtquelle
30 Sammellinse
31 Sammellinse
32 Blende
33 Blende
34 Steuerung
35 Synchronisationssignal
36 Drehpfeil
37 Achse
38 Loch
39 Lochscheibe
40 Videosignal
41 Halbbild
42 Halbbild
43 Steuerung
44 Polarisationsfilter
45 Videomonitor
46 Brille
47 Polarisationsfilter
48 Polarisationsfilter
49 Bereich
50 Bereich
51 Blickfeld
52 Blickfeld
53 Überschneidungsraum 1 endoscope
2 pipe
3 connector
4 connection
5 connection
6 video camera
7 coupling piece
8 signal line
9 imaging optics
10 optical axis
11 light guides
12 light guides
13 lighting center
14 lighting center
15 object
16 surface structure
17 light
18 dark area
19 light
20 dark area
21 light guides
22 optics
23 video sensor
24 line
25 polarization filters
26 polarization filters
27 polarization filters
28 control line
29 light source
30 converging lens
31 converging lens
32 aperture
33 aperture
34 control
35 synchronization signal
36 arrow
37 axis
38 holes
39 perforated disc
40 video signal
41 field
42 field
43 Control
44 polarizing filters
45 video monitor
46 glasses
47 polarizing filters
48 polarization filters
49 area
50 area
51 field of view
52 field of view
53 overlap space

Claims

1. Imaging device for obtaining a video signal, with a two illuminating lighting device, the illuminating centers being arranged opposite one another with respect to an optical axis of the imaging device, and wherein the light emitted by the one illuminating center and reflected by an object is radiated by the light emitted by the other illuminating center and distinguishable light reflected from the object, characterized in that the lighting device ( 13 and 14 ) has a light guide ( 11 or 12 ) for each lighting center, at the proximal end of which a light source ( 29 ) is arranged and that for the object ( 15 ) reflected light ( 17 or 18 ) of the two lighting centers ( 13 and 14 ) an imaging optic is provided.

2. Imaging device according to claim 1, characterized in that the two illumination centers ( 13 and 14 ) are arranged axisymmetrically to the optical axis ( 10 ) of the imaging optics ( 9 ).

3. Imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that the illumination centers ( 13 and 14 ) are quasi point-shaped.

4. Imaging device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two illumination centers ( 13 and 14 ) are at a maximum distance from one another.

5. Imaging device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two illumination centers ( 13 and 14 ) alternately emit light, so that the light originating from the two illumination centers can be distinguished in terms of time.

6. Imaging device according to claim 5, characterized in that the illumination centers ( 13 and 14 ) with one of the imaging optics ( 9 ) downstream video sensor ( 23 ) are synchronized, the frequency with which the two illumination centers alternate, the image frequency of the Corresponds to the video sensor.

7. Imaging device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a light source ( 29 ) is provided which feeds light into the light guides ( 11 and 12 ) assigned to the two illumination centers ( 13 and 14 ), diaphragms ( 30 , 31 or 39 ) alternately block the light in front of one light guide ( 11 or 12 ).

8. Imaging device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the imaging optics ( 9 ) is followed by an image conductor ( 21 ), at the proximal end of which a video camera ( 6 ) is arranged.

9. Imaging device according to claim 8, characterized in that the video camera ( 6 ) has a fixed orientation relative to the arrangement of the illumination centers ( 13 and 14 ), the one illumination center to the left and the other illumination center to the right of the effective viewing direction of the video camera .

10. Imaging device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the two illumination centers ( 13 and 14 ) alternately emit light, which is additionally distinguishable by different polarization, and that the imaging optics ( 9 ) have a polarization filter with two transverse to the optical axis ( 10 ) adjacent areas ( 49 and 50 ) is assigned different transmission direction, each area ( 49 or 50 ) only lets light from one illumination center ( 13 or 14 ) and thereby on the same side of the optical axis ( 10 ) is arranged like this lighting center ( 13 or 14 ).