DE102005008501A1 - Camera for creation of images during endoscopic action, comprising facet optics with multitude of micro lenses - Google Patents
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- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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- A61B1/041—Capsule endoscopes for imaging
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Endoskopiegerät in Form eines manuell geführten Endoskops oder einer zu schluckenden Endoskopiekapsel, umfassend eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einem elektrische Bildsignale liefernden optoelektronischen Bildsensorarray zur Aufnahme von Bildern im Inneren eines Untersuchungsobjekts.The The invention relates to an endoscopy device in the form of a manually guided endoscope or an endoscopy capsule to be swallowed, comprising an image recording device with an optoelectronic image signal supplying electrical image signals Image sensor array for taking pictures inside an examination subject.
Zu Endoskopiezwecken stehen derzeit zwei Verfahren zur Auswahl, nämlich einerseits die klassische Endoskopie mittels Draht-/Schlauchsonde und andererseits die Verwendung einer zu schluckenden Endoskopiekapsel, die Bilder aus dem Magen und dem Darm liefert. In solch einer Endoskopiekapsel befindet sich eine miniaturisierte Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Videokamera, vornehmlich in Form eines CCD-Chips mit zugehöriger Elektronik, Stromversorgung und Sendeeinheit. Bei der klassischen Endoskopie kann das Bild unter Verwendung einer in der Spitze des Endoskops untergebrachten miniaturisierten Videokamera aufgenommen und dann drahtgebunden in Form elektrischer Signale zur Darstellung nach außen übertragen werden.To For endoscopic purposes, there are currently two procedures available, one on the one hand the classic endoscopy by wire / tube probe and on the other hand the use of a swallowing endoscopy capsule, the pictures from the stomach and intestine supplies. In such an endoscopy capsule is located a miniaturized image recording device or video camera, primarily in the form of a CCD chip with associated electronics, power supply and transmitting unit. In classic endoscopy, the picture may be under Use of miniaturized housed in the tip of the endoscope Video camera recorded and then wired in the form of electrical Transfer signals to the outside for display become.
Derzeit übliche Bildaufnahmeeinrichtungen bzw. Videokameras bestehen wie beschrieben aus einem Sensorarray auf CCD-Basis, dem eine Optik unter Verwendung mindestens eines Objektivs vorgeschaltet ist. Diese Optik setzt sich aus dem Objektiv sowie dem Objektivhalter zusammen, wobei das Objektiv je nach Ausgestaltung mehr oder weniger weit vom CCD-Bildsensorarray beabstandet ist. Mithin ist der gesamte hierfür benötigte Bauraum relativ groß, was dazu führt, dass bei Integration dieser Optik in eine Endoskopiekapsel der gesamte Bauraum relativ groß und mithin die Kapsel relativ lang ist. Dieses Problem ist umso gravierender, wenn an beiden Enden einer solchen Kapsel entsprechende Bildaufnahmeeinrichtungen vorgesehen sind.Currently conventional image recording devices or Video cameras consist of a sensor array as described CCD based on an optics using at least one lens upstream. This look is made up of the lens as well the lens holder together, the lens depending on the configuration is more or less far from the CCD image sensor array. So the whole thing is for this needed Space relatively large, which leads to, that when integrating this optics into an endoscopy capsule the entire Space relatively large and Consequently, the capsule is relatively long. This problem is all the more serious if at both ends of such a capsule corresponding image pickup devices are provided.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Endoskopiegerät anzugeben, das hinsichtlich des Bauraums der Bildaufnahmeeinrichtung verbessert ist.Of the The invention is thus based on the problem of specifying an endoscopy device, the improved in terms of the space of the image pickup device is.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Endoskopiegerät in Form eines Endoskops oder einer Endoskopiekapsel erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Bildsensorarray eine Facettenoptik mit einer Vielzahl einzelner Mikrolinsen vorgeschaltet ist.to solution This problem is in an endoscope in the form of an endoscope or an endoscopy capsule according to the invention provided that the image sensor array a faceted optics with a plurality of individual microlenses is connected upstream.
Der Einsatz der erfindungsgemäß vorgesehenen Facettenoptik ermöglicht es, die Bildaufnahmeeinrichtung wesentlich kleiner und deutlich weniger Bauraum benötigend aufzubauen. Anstelle des relativ großen Objektivs samt Objektivhalter und der erforderlichen Beabstandung zum Bildsensor wird erfindungsgemäß eine Facettenoptik mit einer Vielzahl einzelner Mikrolinsen verwendet, die bevorzugt direkt auf dem Bildsensorarray angeordnet ist. Diese Facettenoptik kann zum einen sehr dünn ausgeführt werden, sie besteht aus einem Substrat, beispielsweise einem Glassubstrat, an dem an einer Seite eine Lochblendenmatrix entsprechend der Pixelmatrix des Sensorarrays ausgebildet ist, und an dessen anderen Seite die Facettenstruktur unter Verwendung eines Polymers erzeugt ist. Die Brennweite der einzelnen Mikrooptiken richtet sich nach dem Durchmesser des Substrats, kann also eingestellt werden. Der gesamte Aufbau kann sehr klein gehalten werden, Dicken von ca. 200 μm sind ohne weiteres realisierbar, verbunden mit einer hohen Abbildungsschärfe.Of the Use of the inventively provided Facet optics enabled it, the image pickup device much smaller and clear requiring less installation space build. Instead of the relatively large lens with lens holder and the required spacing to the image sensor according to the invention a facet optics used with a variety of individual microlenses, which are preferred is arranged directly on the image sensor array. This faceted look Can be very thin be executed it consists of a substrate, for example a glass substrate, on the one side a pinhole matrix corresponding to the pixel matrix is formed of the sensor array, and on the other side of the Facet structure is generated using a polymer. The Focal length of the individual micro-optics depends on the diameter of the substrate, so it can be adjusted. The entire construction can be kept very small, thicknesses of about 200 microns are without further realizable, combined with a high image sharpness.
Ersichtlich kann unter Verwendung einer solchen Facettenoptik, insbesondere wenn diese direkt auf dem Bildsensorarray angeordnet ist, eine extrem flache Bildaufnahmeeinrichtung realisiert werden. Hieraus resultiert, dass beispielsweise bei Einsatz in einer Endoskopiekapsel diese deutlich kürzer ausgelegt werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, bei Beibehaltung der bisherigen Größe in den freiwerdenden Bauraum beispielsweise eine weitere Batterie in Form einer Knopfzelle, die der Stromversorgung dient, zu integrieren, so dass der Bildaufnahmebetrieb über deutlich längere Zeit aufrechterhalten werden kann, als bei Verwendung der bisher üblichen zwei Batteriezellen.apparent can be done using such faceted optics, in particular if this is placed directly on the image sensor array, an extremely flat Imaging device can be realized. This results in that For example, when used in an endoscopy capsule this clearly shorter can be designed. Alternatively there is the possibility, while maintaining the previous size in the released space, for example, another battery in the form to integrate a button cell, which serves the power supply, so that the image acquisition operation over much longer Time can be maintained than when using the usual two Battery cells.
Ein weiterer beachtlicher Vorteil der Verwendung einer Facettenoptik liegt darin, dass diese in der Fläche quasi beliebig groß ausgeführt werden kann, mithin also das vorhandene Raumangebot optimal genutzt werden kann.One Another notable advantage of using faceted optics lies in the fact that these are carried out in the area almost arbitrarily large can therefore be optimally used, so the available space can.
Das Bildsensorarray und die Facettenoptik können ebenflächig oder gewölbt sein. Bei einer ebenflächigen Ausführungsform ist die Bildaufnahmeeinrichtung plan, sie kann beispielsweise an der Spitze oder Stirnseite des Endoskops oder der Kamera integriert werden. In einer gewölbten Ausführungsform laufen die optischen Achsen aller Einzelfacetten auseinander. Hierdurch kann der Bildaufnahmebereich natürlich deutlich größer ausgelegt werden als bei einer ebenflächigen Ausführungsform. Zur Realisierung der Wölbung ist es denkbar, das Bildsensorarray beispielsweise auf einem sehr dünnen Si-Substrat auszubilden, so dass es biegbar ist und in einer gewölbten Form, beispielsweise auf einem formbestimmenden Träger, aufgebracht werden kann, nachdem die Mikrooptik aufgebracht wurde oder wonach die Mikrooptik aufgesetzt wird.The Image sensor array and the facet optics may be planar or curved. In a planar embodiment is the image pickup device plan, it can for example integrated into the tip or end of the endoscope or camera become. In a vaulted embodiment the optical axes of all single facets diverge. hereby Of course, the picture-taking area can be designed to be significantly larger be considered as a planar Embodiment. to Realization of the vault it is conceivable, the image sensor array, for example, on a very thin Si substrate so that it is bendable and in a curved shape, for example, on a shape-defining support, can be applied, after the micro-optics has been applied or after which the micro-optics is put on.
Es besteht die Möglichkeit, die Bildaufnahmeeinrichtung im Bereich der Spitze des Endoskopiegeräts oder seitlich versetzt zur Längsachse des Endoskopiegeräts anzuordnen. Je nach Ausführungsform kann die Bildaufnahme also quasi in axialer Verlängerung der Längsachse des Endoskopiegeräts erfolgen, oder bei einer seitlich versetzten Anordnung beispielsweise orthogonal dazu. Im Falle einer Endoskopiekapsel ist es besonders vorteilhaft, an beiden Seiten einer Bildaufnahmeeinrichtung vorzusehen, was im Hinblick auf den erfindungsgemäß realisierten Raumgewinn ohne weiteres möglich ist.It it is possible, the image recording device in the region of the tip of the Endoskopiegeräts or laterally offset to the longitudinal axis of the endoscope device to arrange. Depending on the embodiment Thus, the image acquisition can be seen in the axial extension of the longitudinal axis of the endoscope device take place, or in a laterally offset arrangement, for example orthogonal to it. In the case of an endoscopy capsule it is special advantageous to provide on both sides of an image pickup device, what in terms of inventively realized space gain without further possible is.
Im Falle einer seitlich positionierten Bildaufnahmeeinrichtung ist diese zweckmäßigerweise an der Mantelfläche eines zylindrischen Trägers vollflächig umlaufend vorgesehen. Alternativ besteht die Möglichkeit, an der Mantelfläche eines zylindrischen Trägers mehrere im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Endoskopiegeräts verlaufende und voneinander beabstandete Bildaufnahmeeinrichtungen vorzusehen. In diesem Fall muss die Bildaufnahmeeinrichtung etwas von der Gerätewand, die beispielsweise im Falle einer Endoskopiekapsel mitunter unmittelbar an der Organ- oder Gefäßwand anliegt, beanstandet sein, um Bilder aufzunehmen, und um eine ausreichende Ausleuchtung des Aufnahmebereichs zuzulassen.in the Case of a laterally positioned image pickup device is this expediently on the lateral surface a cylindrical carrier entire area provided circumferentially. Alternatively, it is possible on the lateral surface of a cylindrical carrier a plurality of substantially parallel to the longitudinal axis of the Endoskopiegeräts running and to provide spaced image pickup devices. In this case, the image pickup device has to be something from the device wall, For example, in the case of an endoscopy capsule sometimes directly abuts the organ or vessel wall, be complained of to take pictures, and to a sufficient Illumination of the receiving area to allow.
Als Bildsensorarray kann eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera verwendet werden, wobei letztere den Vorteil bietet, dass sämtliche zugehörige Elektronik auf dem Chip aufgebaut werden kann.When Image sensor array can use a CCD camera or a CMOS camera the latter offers the advantage that all associated electronics can be built on the chip.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich sowohl spitzenseitig als auch seitlich jeweils separate Bildaufnahmeeinrichtungen vorgesehen sein können, so dass eine Bildaufnahme unterschiedlicher Untersuchungsbereiche mit ein und demselben Gerät simultan möglich ist.Finally is to point out that, of course, both lace-side as well as laterally provided separate image pickup devices could be, allowing an image capture of different examination areas with one and the same device simultaneously possible is.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiments described below and with reference to the Drawings. Showing:
Der
Bauraum, den eine Bildaufnahmeeinrichtung benötigt, ist im Vergleich zu bekannten
Endoskopiegeräten
mit Bildaufnahmeeinrichtungen wesentlich kleiner, so dass das gesamte
Kapselvolumen bezogen auf die Ausführungsform nach
Ersichtlich
ist die Bildaufnahmeeinrichtung
Anders
als die Kapselausführung
gemäß
Ferner
ist ein zylindrischer Träger
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005008501A DE102005008501A1 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Camera for creation of images during endoscopic action, comprising facet optics with multitude of micro lenses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102005008501A1 true DE102005008501A1 (en) | 2006-08-31 |
Family
ID=36794106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102005008501A Withdrawn DE102005008501A1 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Camera for creation of images during endoscopic action, comprising facet optics with multitude of micro lenses |
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DE (1) | DE102005008501A1 (en) |
Cited By (2)
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WO2007086073A3 (en) * | 2006-01-30 | 2008-02-14 | Vision Sciences Inc | Controllable endoscope |
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2005
- 2005-02-24 DE DE102005008501A patent/DE102005008501A1/en not_active Withdrawn
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