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Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmeanordnung umfassend eine Bilderzeugungseinheit mit einem Bildsensor, eine Kamerasteuerungseinheit und einen Adapter zum Herstellen einer bidirektionalen Datenverbindung zwischen dem Bildsensor und der Kamerasteuerungseinheit. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Bildaufnahmeanordnung sowie ein Verfahren zu deren Inbetriebnahme. Schließlich betrifft die Erfindung einen Bildaufnahmebaukasten sowie eine Bildaufnahmebaureihe.
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Bildaufnahmeanordnungen wie eingangs beschrieben sind bekannt, wobei über die Datenverbindung Bilddaten von dem Bildsensor, der beispielsweise in einem distalen Endbereich der Bilderzeugungseinheit angeordnet sein kann, an die Kamerasteuerungseinheit übertragbar sind und die Kamerasteuerungseinheit zur Ansteuerung des Bildsensors eingerichtet ist. Dabei kann die Bilderzeugungseinheit insbesondere als Endoskop ausgestaltet sein. Unter dem Begriff Bilddaten können hier insbesondere bereits verarbeitete digitale Bilddaten oder Videosignale oder aber unverarbeitete analoge oder digitale Ausgangssignale des Bildsensors verstanden werden.
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US 2015 / 0 293 877 A1 offenbart eine austauschbare Sensoreinheit zur Verwendung mit einer gemeinsamen Basiseinheit, um so modular unterschiedliche sensorische Geräte durch Austausch der Sensoreinheit erhalten zu können.
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Bei den bekannten Systemen ist es üblich geworden, die Datenverbindung über ein Kabel zu realisieren, wobei am proximalen Ende des Kabels ein Stecker ausgebildet ist, mittels dessen das Kabel mit der Kamerasteuerungseinheit verbunden werden kann.
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Es hat sich herausgestellt, dass die Konstruktion derartiger Stecker aufwändig ist, insbesondere dann, wenn die Bilderzeugungseinheit, wie in medizinischen Anwendungen erforderlich, sterilisiert werden muss. Die Erfindung beschäftigt sich damit, hier eine einfachere Lösung bereitzustellen. Daneben sollen auch die Gebrauchseigenschaften einer Baugruppe verbessert werden, die aus einer Kamerasteuerungseinheit und mehreren unterschiedlichen mit der Kamerasteuerungseinheit zu verwendenden Bilderzeugungseinheiten besteht.
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Zur Lösung dieser Aufgaben sind erfindungsgemäß bei einer Bildaufnahmeanordnung die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen.
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Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einer Bildaufnahmeanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Adapter eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden von Steuersignalen an den Bildsensor und zum Empfang von Ausgangssignalen des Bildsensors aufweist. Hierbei ist der Adapter unter Unterbrechung der Datenverbindung zerstörungsfrei von der Bilderzeugungseinheit abtrennbar und die Kommunikationsvorrichtung ist bereits vor einem ersten Herstellen einer Verbindung zwischen dem Adapter und der Kamerasteuerungseinheit, auf den Bildsensor, gegebenenfalls auch auf die Bilderzeugungseinheit als Ganzes, festgelegt. Diese Festlegung kann insbesondere derart sein, dass die Kommunikationsvorrichtung ohne weitere Anpassungen und/oder sofort nach Aufbau einer Verbindung zu dem Bildsensor mit dem Bildsensor bidirektional kommunizieren kann, also beispielsweise steuernd auf den Bildsensor zugreifen kann und Daten und/oder Signale des Bildsensors lesen und/oder verarbeiten kann.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann somit insbesondere bereits vor einem ersten Herstellen einer Verbindung zwischen dem Adapter und dem Bildsensor der Bilderzeugungseinheit auf den Bildsensor, gegebenenfalls auch auf die Bilderzeugungseinheit als Ganzes, festgelegt sein.
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Die Bilderzeugungseinheit der Bildaufnahmeanordnung kann beispielsweise ein Endoskop mit einem Bildsensor oder mit mehreren Bildsensoren sein. Die Bilderzeugungseinheit kann auch durch einen Kamerakopf gebildet sein, an dem ein herkömmliches, insbesondere nicht-elektronisches, Endoskop oder beispielsweise eine optische Sonde angeschlossen ist.
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Schließlich kann die Bilderzeugungseinheit ein, insbesondere einfach aufgebautes und/oder elektronisches, Einweg-Endoskop sein. Unter einem Einweg-Endoskop kann beispielsweise ein Endoskop verstanden werden, welches nur für eine einmalige Verwendung ausgelegt ist und daher nicht sterilisiert wird bzw. sterilisierbar ist.
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Aufgrund der Bidirektionalität der vom Adapter hergestellten Datenverbindung zwischen der Bilderzeugungseinheit, insbesondere deren Bildsensor, und der Kamerasteuerungseinheit können in einer Richtung Bilddaten von dem Bildsensor an die Kamerasteuerungseinheit und in der entgegengesetzten Richtung Steuerungs-/Regelungsbefehle von der Kamerasteuerungseinheit an den Bildsensor und/oder die Bilderzeugungseinheit übertragen werden. Damit kann insbesondere ein Regelkreis zwischen der Bilderzeugungseinheit, insbesondere deren Bildsensor, und dem Adapter und/oder der Kamerasteuerungseinheit ausgebildet werden.
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Eine Bildaufnahmeanordnung gemäß Anspruch 1 hat somit den Vorteil, dass die Kamerasteuerungseinheit standardisierte, also insbesondere von dem Typ der Bilderzeugungseinheit / des Endoskops / des Bildsensors unabhängige, Steuer-/Regelungsbefehle an den Adapter senden kann, um so die Bilderzeugungseinheit/den Bildsensor zu steuern/zu regeln. Bei einer Neuentwicklung der Bilderzeugungseinheit muss daher lediglich der Adapter angepasst werden, nicht jedoch die Kamerasteuerungseinheit. Dies hat Vorteile für den Anwender da dieser eine bereits in Benutzung befindliche Kamerasteuerungseinheit auch mit neu entwickelten Bilderzeugungseinheiten weiterverwenden kann.
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Im Unterschied zu im Stand der Technik bekannten Bildaufnahmeanordnungen kann die erfindungsgemäße Lösung sowohl abwärts kompatibel als auch aufwärts kompatibel ausgestaltet werden. Denn die Kamerasteuerungseinheit „sieht“ die Bilderzeugungseinheit nicht, sondern lediglich den Adapter.
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Die Ausbildung eines erfindungsgemäßen Adapters hat also den Vorteil, dass eine vorhandene Kamerasteuerungseinheit durch Austausch des Adapters oder Umprogrammierung des Adapters, insbesondere von dessen Kommunikationsvorrichtung, besonders einfach auf eine neue Bilderzeugungseinheit anpassbar ist; teure Nachrüstungen können somit vermieden werden.
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Andererseits kann aber auch eine bereits vorhandene Bilderzeugungseinheit mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Adapters auf eine neue Kamerasteuerungseinheit angepasst werden, die beispielsweise einen neuen Satz an Steuerbefehlen aufweist und diese an den Adapter übermittelt. Zu diesem Zweck können entsprechende Anpassungen in der Kommunikationsvorrichtung des Adapters vorgenommen werden oder es kann ein neuer angepasster Adapter ausgestaltet werden.
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Der Adapter, insbesondere dessen Kommunikationsvorrichtung, kann beispielsweise mit Hilfe eines externen Rechners oder der Kamerasteuerungseinheit umprogrammierbar sein. Durch die Umprogrammierung kann der Adapter auf eine neue Kommunikationsvorrichtung und/oder eine neue Bilderzeugungseinheit angepasst werden. Auch in solchen Fällen kann der Adapter weiterhin bereits vor einem ersten Herstellen einer Verbindung zwischen dem Adapter und der Kamerasteuerungseinheit auf den Bildsensor festgelegt sein; aufgrund der vorgenommenen Umprogrammierung kann der Adapter jedoch beispielsweise in die Lage versetzt werden, neue Steuerbefehle einer neuen Kamerasteuerungseinheit in Steuersignale umzuwandeln, die auf eine vorhandene Bilderzeugungseinheit bzw. auf deren Bildsensor oder auf deren weiteren Sensor angepasst sind.
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Gemäß der Erfindung können ferner teure und sensible Elektronikbauteile, wie beispielsweise eine Daten- oder Signalkonversionseinheit, aus der Bilderzeugungseinheit in den erfindungsgemäßen Adapter ausgelagert werden, der nicht wieder aufbereitet werden muss, da er außerhalb des Sterilbereichs der Bilderzeugungseinheit angeordnet werden kann. Damit können diese Elektronikteile wiederholt ohne Aufbereitung verwendet werden. Entsprechend sind auch die an den Adapter zu stellenden Anforderungen bezüglich Konstruktion und Dichtheit wesentlich reduziert.
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Ein mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Adapter zu verwendende Bilderzeugungseinheit kann zudem denkbar einfach ausgestaltet sein. In einer Minimalkonfiguration umfasst eine solche Bilderzeugungseinheit lediglich einen Bildsensor, eine zugehörige Abbildungsoptik sowie notwendige Peripherie wie etwa eine Spannungsversorgung; gegebenenfalls kann auch eine einfache Elektronik zur Verstärkung der (typischerweise analogen) Ausgangssignale des Bildsensors ausgebildet sein.
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Die Tatsache, dass die Verarbeitung von, insbesondere analogen, Ausgangssignalen des Bildsensors erfindungsgemäß im Adapter geschehen kann und nicht etwa in einer nachgelagerten Kamerasteuerungseinheit hat weitere Vorteile: Der Adapter kann so neben einer möglicherweise notwendigen mechanischen auch die elektrische Anpassung zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Kamerasteuerungseinheit übernehmen. Damit können bereits vorhandene hochwertige Kamerasteuerungseinheiten flexibel und damit preisgünstig in der Bildaufnahmeanordnung eingesetzt werden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Verlustleistung von Elektronik, die normalerweise in der Bilderzeugungseinheit anfällt, in den Adapter ausgelagert wird. Damit kann einer kritischen Erwärmung der Bilderzeugungseinheit begegnet werden, was gerade bei medizinischen Anwendungen kritisch ist.
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Erfindungsgemäß kann die Aufgabe auch durch weitere vorteilhafte Ausführungen der Unteransprüche gelöst werden.
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Beispielsweise kann die Bilderzeugungseinheit neben Bildsensoren mindestens einen weiteren Sensor aufweisen, beispielsweise mindestens einen Druck-, Temperatur- oder Lagesensor. In einem solchen Fall ist es für eine vereinfachte Verwendung der Bilderzeugungseinheit günstig, wenn die Kommunikationsvorrichtung des Adapters zum Senden von Steuersignalen an den mindestens einen weiteren Sensor und zum Empfang von Ausgangssignalen oder Daten des mindestens einen weiteren Sensors eingerichtet ist. Somit kann der mindestens eine weitere Sensor über den Adapter und/oder die Kamerasteuerungseinheit auslesbar sein.
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Durch Verwendung eines solchen Adapters kann auch die Datenverbindung zwischen dem mindestens einen weiteren Sensor der Bilderzeugungseinheit und der Kamerasteuerungseinheit bidirektional ausgebildet werden. Dadurch kann insbesondere ein Regelkreis zwischen dem mindestens einen weiteren Sensor und dem Adapter und/oder der Kamerasteuerungseinheit ausgebildet werden. Der weitere Sensor kann somit in besonders einfacher Weise durch eine bereits vorhandene Kamerasteuerungseinheit ausgelesen und/oder geregelt werden.
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Um den Adapter auf die Verwendung mit verschiedensten Bilderzeugungseinheiten, insbesondere Endoskop-/Bildsensor-Typen oder auch auf neue weitere Sensoren in der Bilderzeugungseinheit, anzupassen, kann vorgesehen sein, dass der Adapter eine Schnittstelle zur Umprogrammierung seiner Kommunikationsvorrichtung aufweist. Über diese Schnittstelle kann der Adapter, noch vor einem erstmaligen Aufbau der Datenverbindung zwischen dem Bildsensor / der Bilderzeugungseinheit / dem weiteren Sensor und der Kamerasteuerungseinheit, auf den zu verwendenden Bildsensor / die zu verwendende Bilderzeugungseinheit / den zu verwendenden weiteren Sensor festgelegt werden.
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Entsprechend kann das die Bilderzeugungseinheit insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die Bilderzeugungseinheit und/oder der Bildsensor und/oder der weitere Sensor nur zusammen mit dem Adapter bestimmungsgemäß verwendbar ist. Beispielsweise kann der Adapter, nicht aber die Bilderzeugungseinheit, die für die Verarbeitung und Weiterleitung der Ausgangssignale des Bildsensors und/oder des weiteren Sensors notwendige Elektronik aufweisen. Dieser Ansatz ist insbesondere bei Einweg-Endoskopen von großem Vorteil, da Elektronik in dem Endoskop eingespart werden kann und somit dieses kostengünstiger ausgestaltet werden kann.
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Einweg Endoskope sind insbesondere für flexible Endoskope von Interesse, dass diese sehr schwierig zu sterilisieren sind. Der Wegfall der Notwendigkeit einer Sterilisation des Endoskops aufgrund der nur einmaligen Verwendung desselbigen kann daher in bestimmten Anwendungen von großem Vorteil sein. Die Erfindung leistet hier einen wichtigen Beitrag, da die Verwendung solcher Einweg-Endoskope zu geringeren Kosten ermöglicht wird, da Elektronik in den Adapter ausgelagert werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kommunikationsvorrichtung alternativ unveränderlich ausgestaltet sein. In diesem Fall ist der Adapter nur mit einem einzigen Typ von Bilderzeugungseinheit / einem einzigen Endoskop-/Bildsensor/weiteren Sensor-Typ verwendbar. Von Vorteil ist dabei, dass in diesem Fall die Kommunikationsvorrichtung des Adapters einfacher und damit kostengünstiger ausgestaltet werden kann.
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Durch die Auslagerung von (hochwertiger) Elektronik, wie beispielsweise FPGAs oder Treiberschaltungen, aus der Bilderzeugungseinheit, beispielsweise aus dem Kamerakopf eines Endoskops, in den erfindungsgemäßen Adapter ist es insbesondere möglich, auf Signalverarbeitung in der Bilderzeugungseinheit weitestgehend oder sogar gänzlich zu verzichten. Damit wird es möglich, die Bilderzeugungseinheit zu bisher nicht erreichten Kosten zu fertigen. Dieser Ansatz ist insbesondere für die Entwicklung von Einweg-Endoskopen von hohem Interesse. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann daher vorgesehen sein, dass das Endoskop der Bildaufnahmeanordnung zur einmaligen Benutzung ausgelegt und/oder ein nicht autoklavierbares Einweg-Endoskop ist.
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Aufgrund der Spezifität des erfindungsgemäßen Adapters kann die Kamerasteuerungseinheit insbesondere auch dann auf den Bildsensor und/oder die Bilderzeugungseinheit steuernd und regelnd zugreifen, wenn die Kamerasteuerungseinheit keine Kenntnis darüber hat, welche Bilderzeugungseinheit/welcher Bildsensor gerade mit dem Adapter verbunden ist. Insbesondere muss also keine Identifikationsinformation (ID) von dem Adapter an die Kamerasteuerungseinheit übertragen werden. Daher sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Bildaufnahmeanordnung derart eingerichtet ist, dass die Kamerasteuerungseinheit, sobald der Adapter die Datenverbindung herstellt, ohne Kenntnis der dann mit dem Adapter verbundenen Bilderzeugungseinheit und/oder des Bildsensors und/oder des mindestens einen weiteren Sensors, steuernd/regelnd auf die Bilderzeugungseinheit und/oder den Bildsensor und/oder den mindestens einen weiteren Sensor einwirken kann. Beispielsweise kann die Bilderzeugungseinheit eine Beleuchtungsvorrichtung aufweisen, die sich unter Verwendung des Adapters über die Kamerasteuerungseinheit regeln lässt.
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Soll eine neue Bilderzeugungseinheit, beispielsweise mit einem neuartigen Sensor oder einem neuartigen Datenformat oder anderen neuen Eigenschaften oder neuen weiteren Sensoren, mit einer vorhandenen Kamerasteuerungseinheit verwendet werden, so kann die erforderliche Abstimmung mittels eines erfindungsgemäßen Adapters erfolgen. Der Adapter übernimmt in diesem Fall die Anpassung der Bilderzeugungseinheit / des Bildsensors / des weiteren Sensors an bereits bestehende Anforderungen der Kamerasteuerungseinheit. Zudem kann der Adapter so ausgestaltet werden, dass auch eine bereits vorhandene Kamerasteuerungseinheit eine neue Bilderzeugungseinheit / einen neuen Bildsensor / einen neuen weiteren Sensor steuern und regeln kann. Zu diesem Zweck weist der Adapter gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine Datenschnittstelle zum Empfang von von der Kamerasteuerungseinheit ausgesendeten Steuerbefehlen und zur Übertragung von Bilddaten des Bildsensors und/oder von sonstigen Daten des weiteren Sensors an die Kamerasteuerungseinheit in einem von der Kamerasteuerungseinheit verarbeitbaren Format auf. Dabei können sowohl die Steuerbefehle als auch die Bilddaten insbesondere digital zwischen Adapter und Kamerasteuerungseinheit ausgetauscht werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kommunikationsvorrichtung in ihren elektronischen Eigenschaften auf den Empfang von Ausgangssignalen eines spezifischen Bildsensor-Typs und/oder eines spezifischen weiteren Sensor-Typs und/oder auf die Erzeugung von Steuersignalen für eine spezifische Bilderzeugungseinheit, insbesondere für einen spezifischen Bildsensor-Typ und/oder eine spezifischen weiteren Sensor-Typ, festgelegt ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass diese elektronischen Eigenschaften unveränderlich sind. Auch bei solchen Ausgestaltungen ist von Vorteil, dass eine Übermittlung einer Identifikationsinformation oder dergleichen an den Adapter oder von diesem an die Kamerasteuerungseinheit überflüssig ist.
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Eine weitere mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Kommunikationsvorrichtung die Steuerbefehle der Kamerasteuerungseinheit nur in solche Steuersignale wandeln kann, die von dem Bildsensor / dem weiteren Sensor verarbeitbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass durch Austausch von erfindungsgemäßen Adaptern unterschiedliche Bilderzeugungseinheiten bzw. unterschiedliche Bildsensoren bzw. unterschiedliche weitere Sensoren mit ein und derselben Kamerasteuerungseinheit steuerbar sind; die Kamerasteuerungseinheit selbst muss somit nicht jedes Mal neu angepasst werden.
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Mittels der zuvor erwähnten Datenschnittstelle wird der Adapter in die Lage versetzt ein vom Bildsensor übermitteltes Signal in ein für die Kamerasteuerungseinheit passendes Format zu wandeln. Beispielsweise in medizinischen Anwendungen, in denen zwei Endoskope gleichzeitig eingesetzt werden sollen, können auch zwei oder mehr erfindungsgemäße Adapter an die Kamerasteuerungseinheit angeschlossen sein, sodass mit der Kamerasteuerungseinheit mehrere Endoskope gleichzeitig verwendbar, also insbesondere steuer- und regelbar, sind.
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Alternativ kann auch ein einzelner Adapter verwendet werden, der über mehrere Schnittstellen zur Anbindung von Bilderzeugungseinheiten verfügt.
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Eine erfindungsgemäße Bildaufnahmeanordnung kann somit insbesondere mehrere Bilderzeugungseinheiten und gegebenenfalls mehrere Adapter aufweisen. Bei Verwendung mehrere Adapter kann die Kamerasteuerungseinheit eine notwendige Anzahl an Schnittstellen zur Verbindung mehrerer Adapter aufweisen. Mit diesem Ansatz, nur eine einzige Kamerasteuerungseinheit zur Steuerung mehrerer Bilderzeugungseinheiten zu verwenden, kann ein einheitliches Bedienkonzept beibehalten werden, was für den Nutzer die Handhabung beispielsweise von verschiedenen Endoskopen wesentlich vereinfacht.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann insbesondere zum Empfang analoger und/oder digitaler Ausgangssignale des Bildsensors / des weiteren Sensors eingerichtet sein. Auch die Datenschnittstelle kann zur Übertragung analoger und/oder digitaler Daten ausgelegt sein.
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Ein erfindungsgemäß ausgestalteter Adapter kann beispielsweise über Kabel (z.B. USB- oder analoge Video-Schnittstelle) oder kabellos, beispielsweise über eine Funkverbindung (z.B. WLAN), mit der Bilderzeugungseinheit / dem Bildsensor verbunden sein. Somit kann bei einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeanordnung der Adapter unter Aufrechterhaltung der Datenverbindung zwischen dem Bildsensor/der Bilderzeugungseinheit und der Kamerasteuerungseinheit von der Bilderzeugungseinheit beabstandet anordenbar sein. Damit kann der Adapter insbesondere aus einem Sterilbereich der Bilderzeugungseinheit bringbar sein. Dies hat Vorteile vor allem in medizinischen Anwendungen, da der Adapter nicht zwingend sterilisierbar sein muss.
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Der Adapter kann somit insbesondere nicht sterilisierbar, beispielsweise nicht autoklavierbar, ausgestaltet sein. Damit kann der Adapter wesentlich einfacher und kostengünstiger gefertigt werden. Selbstverständlich ist es dabei möglich, dass der Adapter auch mit solchen Bilderzeugungseinheiten verwendet wird, die nach einer Verwendung durch Sterilisation für eine erneute Verwendung aufbereitet werden (z.B. sogenannte „multi-use-endoscopes“).
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Der Adapter kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass er lösbar mit der Kamerasteuerungseinheit verbindbar ist, also zum Beispiel in diese einschieb- oder steckbar ist. Vorzugsweise kann hierzu eine, insbesondere erste, Steckverbindung zwischen dem Adapter und der Kamerasteuerungseinheit ausgebildet sein. Diese Steckverbindung kann insbesondere die zuvor beschriebene Datenschnittstelle ausbilden.
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Alternativ kann die Datenschnittstelle zwischen dem Adapter und der Kamerasteuerungseinheit aber auch als eine Drahtlosverbindung ausgestaltet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Adapter eine, insbesondere als zweite Steckverbindung ausgebildete, bildseitige Schnittstelle zur Anbindung einer Bilderzeugungseinheit aufweist. Mittels der bildseitigen Schnittstelle kann der Adapter mit der Bilderzeugungseinheit verbunden werden. Vorzugsweise ist mit der bildseitigen Schnittstelle ein Kabel verbindbar, sodass über das Kabel die Ausgangssignale des Bildsensors an den Adapter und/oder die Steuerungssignale von dem Adapter an die Bilderzeugungseinheit / den Bildsensor / den weiteren Sensor übertragbar sind. Alternativ kann die bildseitige Schnittstelle jedoch auch als kabellose Schnittstelle ausgebildet sein, wie zuvor erläutert.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass eine Verbindung zwischen der Bilderzeugungseinheit und dem Adapter, also insbesondere die erwähnte bildseitige Schnittstelle, mechanisch und/oder elektrisch kodiert ist. Diese Kodierung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass nur ein spezifischer Bilderzeugungseinheit-Typ, insbesondere Endoskop-Typ, mit dem Adapter verbindbar ist. Damit kann die Benutzung der Bildaufnahmeanordnung insgesamt wesentlich sicherer ausgestaltet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung schlägt vor, dass der Adapter zum Empfang und/oder Aussenden elektromagnetischer Wellen, also insbesondere optischer Wellen oder Funkwellen, eingerichtet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Ausgangssignale und/oder Bilddaten des Bildsensors und/oder die Steuerbefehle, die die Kamerasteuerungseinheit an den Adapter sendet, und/oder die Steuersignale, die der Adapter an die Bilderzeugungseinheit / den Bildsensor / den weiteren Sensor sendet, jeweils mittels einer Drahtlosverbindung übermittelbar sind.
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Bevorzugt kann hierzu eine Sende- und Empfangseinheit in oder an dem Adapter ausgebildet sein. In diesem Fall übernimmt der Adapter die Rolle eines drahtlosen Zugangspunkts (wireless access point).
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Gemäß weiteren möglichen Ausbildungen der Bildaufnahmeanordnung kann der Adapter auch zur Herstellung mehrerer separater Datenverbindungen, insbesondere mindestens einer drahtgebundenen und/oder mindestens einer drahtlosen Datenverbindung, zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Kamerasteuerungseinheit eingerichtet sein.
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Eine Fortbildung der Kommunikationsvorrichtung sieht vor, dass diese eine Konvertierungseinheit zur Konvertierung von Daten und/oder Signalen aufweist. Mittels der Konvertierungseinheit kann beispielsweise eine parallele zu einer seriellen Datenübertragung umgewandelt werden oder umgekehrt. Diese Umwandlung kann zudem wahlweise in jeder der beiden Richtungen der von dem Adapter bereitgestellten bidirektionalen Datenverbindung geschehen. Die Konvertierungseinheit kann somit solche Daten konvertieren, die von der Bilderzeugungseinheit an die Kamerasteuerungseinheit gesendet werden und/oder solche Daten konvertieren, die von der Kamerasteuerungseinheit an die Bilderzeugungseinheit gesendet werden.
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Vorzugsweise ist die Konvertierungseinheit so eingerichtet, dass Daten und/oder Signale, die in mindestens einem ersten Format den Adapter erreichen, von dem Adapter in mindestens einem hiervon abweichenden zweiten Format übermittelbar sind. Zu diesem Zweck kann die Konvertierungseinheit insbesondere durch einen Mikroprozessor oder ein field programmable gate array (FPGA) oder eine anderweitige integrierte Schaltung gebildet sein.
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Mit der Bildaufnahmeanordnung können ferner unterschiedliche Datenformate zwischen einer Bilderzeugungseinheit oder verschiedenen Bilderzeugungseinheiten und der Kamerasteuerungseinheit austauschbar sein. Hierfür kann die Konvertierungseinheit beispielsweise mehrfach ausgebildet werden. Der Adapter kann somit insbesondere mehrere Konvertierungseinheiten aufweisen, die vorzugsweise im Signalfluss parallel zueinander angeordnet sind, und die jeweils zur Konvertierung von einem ersten Datenformat in ein zweites Datenformat eingerichtet sind. Die Konvertierungseinheiten können dabei beispielsweise durch im Signalfluss parallel angeordnete Mikroprozessoren realisiert sein.
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Weiter ist es bevorzugt, wenn die Konvertierungseinheit in ihren elektronischen Eigenschaften auf den Bildsensor und/oder den weiteren Sensor und/oder die Kamerasteuerungseinheit festgelegt ist.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass die elektronischen Eigenschaften der Konvertierungseinheit unveränderlich sind.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Adapters sieht vor, dass dieser eine galvanische Trennung ausbildet. Diese galvanische Trennung kann insbesondere zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Kamerasteuerungseinheit und/oder zwischen der Bilderzeugungseinheit und einem mit der Kamerasteuerungseinheit verbundenen Kabel und/oder zwischen der Kamerasteuerungseinheit und einem mit der Bilderzeugungseinheit verbundenen Kabel ausgestaltet sein.
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Bei einer spezifischen Ausgestaltung der hier diskutierten Bildaufnahmeanordnung ist vorgesehen, dass der Adapter zum Aufbau einer weiteren Datenverbindung zwischen der Kamerasteuerungseinheit und einem weiteren Bildsensor einer weiteren Bilderzeugungseinheit eingerichtet ist. Hierbei ist es von großem Vorteil, wenn der Adapter auch von der weiteren Bilderzeugungseinheit beabstandet anordenbar und somit aus einem weiteren Sterilbereich der weiteren Bilderzeugungseinheit bringbar ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können dabei auch Bilddaten des weiteren Bildsensors der weiteren Bilderzeugungseinheit über die zuvor bereits beschriebene Datenschnittstelle an die Kamerasteuerungseinheit übertragbar sein. Somit kann sich ein Benutzer mithilfe eines solchen Adapters beispielsweise die Bildsignale von mehreren mit dem Adapter verbundenen Endoskopen an der Kamerasteuerungseinheit anzeigen lassen.
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Entsprechend kann die Kamerasteuerungseinheit zur Verarbeitung und/oder zur Anzeige von Bilddaten des Bildsensors und eines weiteren Bildsensors und/oder eines weiteren Sensors eingerichtet sein. Hierbei ist es bevorzugt, wenn diese Bilddaten und/oder sonstigen Daten des weiteren Sensors über die Datenschnittstelle des Adapters an die Kamerasteuerungseinheit übertragen werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Adapter zur Weiterverarbeitung von, insbesondere analogen, Bilddaten eingerichtet ist, die aus den Ausgangssignalen des Bildsensors gewonnenen werden. Hierzu kann der Adapter über eine Bildverarbeitungseinheit und/oder ein Speichermittel zum Zwischenspeichern von Bilddaten verfügen.
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Der Bildsensor und/oder der weitere Sensor der Bilderzeugungseinheit kann/können analoge oder digitale Ausgangssignale produzieren. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der Adapter zur Verarbeitung analoger und/oder digitaler Ausgangssignale des Bildsensors und/oder eines weiteren Sensors eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Verarbeitung der Ausgangssignale nicht mehr in der Bilderzeugungseinheit erfolgen muss. Daher kann die Bilderzeugungseinheit insbesondere frei von Speichermitteln und/oder frei von einer Bildverarbeitungseinheit ausgestaltet sein.
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Daneben kann die Bilderzeugungseinheit auch abschirmungsfrei ausgestaltet sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn innerhalb des Adapters oder an dem Adapter eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störquellen ausgebildet ist.
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Um die Benutzerfreundlichkeit der Bildaufnahmeanordnung weiter zu erhöhen kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kamerasteuerungseinheit zur, vorzugsweise automatisierten, Einstellung der Datenverbindung eingerichtet ist. Dies kann bevorzugt so geschehen, dass auch bei einem Austausch der Bilderzeugungseinheit ein Benutzer die Datenverbindung nicht erneut am Adapter einstellen muss, sondern mittels der Kamerasteuerungseinheit einstellen kann. Alternativ oder ergänzend kann die Datenverbindung auch automatisiert durch die Kamerasteuerungseinheit einstellbar sein.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass über die Kamerasteuerungseinheit und die zuvor beschriebene Schnittstelle, die Kommunikationsvorrichtung von einem Benutzer und/oder automatisiert von der Kamerasteuerungseinheit selbst umprogrammierbar ist. Damit kann ein Benutzer den erfindungsgemäßen Adapter bequem über Bedienelemente der Kamerasteuerungseinheit auf eine mit dem Adapter zu verwendende Bilderzeugungseinheit festlegen.
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Zur zweckmäßigen Ausgestaltung der Bildaufnahmeanordnung können ferner noch folgende Ausgestaltungen vorgesehen sein:
- Der Adapter kann beispielsweise eine Schnittstelle zur Aufnahme elektrischer Leistung und/oder eine Lichtquelle zur Abgabe von Licht, insbesondere von Beleuchtungs- oder Anregungslicht, oder Mittel zur Lichtdurchleitung aufweisen. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn der Adapter einen Lichtleiteranschluss aufweist, über den Licht zu der Bilderzeugungseinheit übertragbar ist. Der Adapter kann aber auch über eine Beleuchtungseinheit verfügen, die Licht, beispielsweise mit Hilfe eines Lichtleiters, an das distale Ende der Bilderzeugungseinheit liefert. Alternativ kann auch eine optische Durchleitung an dem Adapter ausgebildet werden, sodass von einer externen Beleuchtungsquelle (beispielsweise in der Kamerasteuerungseinheit angeordnet) bereitgestelltes Licht durch den Adapter hindurch an die Bilderzeugungseinheit weiterleitbar ist.
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Mittels eines ausreichend langen Kabels und/oder mit Hilfe einer Sende- und Empfangseinheit mit ausreichend starker Sende- / Empfangsleistung kann der Adapter derart ausgestaltet werden, dass die Datenverbindung zwischen dem Bildsensor/der Bilderzeugungseinheit und der Kamerasteuerungseinheit aufbaubar ist, wenn sich der Adapter außerhalb des Sterilbereichs der Bilderzeugungseinheit befindet. Zudem ist der Adapter wie bereits erwähnt so ausgestaltet, dass dieser unter Unterbrechung der Datenverbindung zerstörungsfrei von der Bilderzeugungseinheit abtrennbar ist.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einer Verwendung einer Bildaufnahmeanordnung der eingangs genannten Art die Merkmale der nebengeordneten, auf eine Verwendung gerichteten Ansprüche 17 und 18 vorgesehen.
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Insbesondere wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Bildaufnahmeanordnung, umfassend eine Bilderzeugungseinheit mit einem Bildsensor, eine Kamerasteuerungseinheit und einen Adapter zum Herstellen einer bidirektionalen Datenverbindung zwischen dem Bildsensor und der Kamerasteuerungseinheit, derart verwendet wird, dass der Adapter nacheinander mit mehreren Bilderzeugungseinheiten gleichen Typs, insbesondere mehreren Einweg-Endoskopen gleichen Typs, verbunden wird. Auch bei dieser Verwendung ist vorgesehen, dass der Adapter unter Unterbrechung der Datenverbindung zerstörungsfrei von den Bilderzeugungseinheiten abtrennbar ist. Hierbei kann die Bildaufnahmeanordnung insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Bildaufnahmeanordnung gerichteten Ansprüche ausgestaltet sein.
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Bei einer solchen Verwendung wird der Adapter somit mehrmals nacheinander verwendet, während die Bilderzeugungseinheit nach einmaliger Benutzung jeweils ausgetauscht wird. Hierbei kann auch ein und dieselbe Kamerasteuerungseinheit verwendet werden.
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Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung einer Bildaufnahmeanordnung der eingangs genannten Art sieht vor, dass der Adapter gleichzeitig für mehrere Bilderzeugungseinheiten, insbesondere mehrere Einweg-Endoskope, die jeweils einen Bildsensor aufweisen, eine bidirektionale Datenverbindung zur Kamerasteuerungseinheit herstellt, wobei auch hier der Adapter unter Unterbrechung der Datenverbindung zerstörungsfrei von den Bilderzeugungseinheiten abtrennbar ist. Mit diesem Ansatz sind somit mehrere Bilderzeugungseinheiten gleichzeitig über den Adapter ansteuerbar und/oder es können gleichzeitig Bildsignale von mehreren Bildsensoren zur Kamerasteuerungseinheit übertragen werden. Bevorzugt wird dabei also die Kamerasteuerungseinheit zum gleichzeitigen Anzeigen von Bilddaten der mehreren Bilderzeugungseinheiten verwendet. Insbesondere kann der Adapter hierzu schaltungstechnisch auf die Verwendung mit den Bildsensoren der mehreren Bilderzeugungseinheiten und/oder mit der Kamerasteuerungseinheit festgelegt sein. Auch bei derartigen Verwendungen ist es bevorzugt, wenn die Bildaufnahmeanordnung wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Bildaufnahmeanordnung gerichteten Ansprüche ausgestaltet ist.
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Bei einer wie zuvor beschriebenen Verwendung einer Bildaufnahmeanordnung kann gemäß der Erfindung insbesondere vorgesehen sein, dass die mehreren Bilderzeugungseinheiten von mindestens zwei unterschiedlichen Typen sind und/oder dass der Adapter mindestens zwei separate Datenverbindungen herstellt. Hierbei können insbesondere die zwei separaten Datenverbindungen jeweils auf einen der mindestens zwei Typen festgelegt sein.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß weiter die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 19 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Verfahren zur Inbetriebnahme einer Bildaufnahmeanordnung der eingangs beschriebenen Art, die insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Bildaufnahmeanordnung gerichteten Ansprüche ausgestaltet sein kann, vorgeschlagen, dass die folgenden Schritte, vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden:
- Schritt 1: Festlegen des Adapters auf die Verwendung mit einem bestimmten Typ von Bilderzeugungseinheit und/oder Bildsensor und/oder weiteren Sensor;
- Schritt 2: Herstellen einer Verbindung zwischen dem Adapter und der Kamerasteuerungseinheit;
- Schritt 3: Aufbau einer bidirektionalen Datenverbindung zwischen der Kamerasteuerungseinheit und der Bilderzeugungseinheit / dem Bildsensor / dem weiteren Sensor mittels des Adapters. Bei diesem Verfahren kann im Unterschied zu vorbekannten Verfahren somit vorgesehen sein, dass weder vor noch während noch nach dem Herstellen der bidirektionalen Datenverbindung eine Identifikationsinformation von dem Adapter an die Kamerasteuerungseinheit übertragen wird. Dies führt zu einer höheren Sicherheit bei der Inbetriebnahme und anschließenden Benutzung der Bildaufnahmeanordnung.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Bildaufnahmebaukasten vorgeschlagen, gemäß Anspruch 20: Dieser Bildaufnahmebaukasten umfasst wenigstens zwei unterschiedliche Bilderzeugungseinheiten, wenigstens zwei unterschiedliche Adapter und eine Kamerasteuerungseinheit. Der Bildaufnahmebaukasten zeichnet sich dadurch aus, dass jeder der wenigstens zwei unterschiedlichen Bilderzeugungseinheiten jeweils einer der wenigstens zwei unterschiedlichen Adapter zugeordnet ist, wobei aus jeder der wenigstens zwei unterschiedlichen Bilderzeugungseinheiten mit dem jeweiligen zugeordneten Adapter und der Kamerasteuerungseinheit eine Bildaufnahmeanordnung wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf eine Bildaufnahmeanordnung gerichteten Ansprüche gebildet werden kann.
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Mit dem Bildaufnahmebaukasten können somit wenigstens zwei unterschiedliche Bildaufnahmeanordnungen unter Verwendung ein und derselben Kamerasteuerungseinheit ausgebildet werden. Hierbei können sich die wenigstens zwei unterschiedlichen Bildaufnahmeanordnungen beispielsweise in ihren jeweiligen Adaptern und/oder jeweiligen Bilderzeugungseinheiten und/oder jeweiligen Bildsensoren und/oder jeweiligen weiteren Sensoren unterscheiden. Somit werden unter Verwendung von einer gemeinsamen Kamerasteuerungseinheit vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von erfindungsgemäßen Bildaufnahmeanordnungen geschaffen.
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Aufgrund der jeweils erfindungsgemäß ausgestalteten Adapter, ist die gemeinsame Kamerasteuerungseinheit somit in jeder der mindestens zwei unterschiedlichen Bildaufnahmeanordnungen verwendbar. Durch das Vorsehen von mehreren jeweils vorab auf eine bestimme Bilderzeugungseinheit festgelegter Adapter ist die gemeinsame Kamerasteuerungseinheit vielseitig einsetzbar, ohne dass ein aufwändiger und damit teurer Universaladapter geschaffen werden muss, der mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Bilderzeugungseinheiten einsetzbar ist.
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Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bildaufnahmebaukastens sind zwei oder mehr unterschiedliche Endoskope, die jeweils mit einem eigens auf das jeweilige Endoskop abgestimmten erfindungsgemäßen Adapter mit einer einzigen gemeinsamen Kamerasteuerungseinheit verwendet werden bzw. verwendbar sind.
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Schließlich wird zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe eine Bildaufnahmebaureihe gemäß Anspruch 21 vorgeschlagen: Diese umfasst wenigstens zwei unterschiedlichen Bildaufnahmeanordnungen, die jeweils wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf eine Bildaufnahmeanordnung gerichteten Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet sind, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Kamerasteuerungseinheiten der wenigstens zwei unterschiedlichen Bildaufnahmeanordnungen identisch ausgebildet sind.
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Auch bei einer solchen Bildaufnahmebaureihe können sich die wenigstens zwei unterschiedlichen Bildaufnahmeanordnungen der Baureihe in ihren jeweiligen Adaptern und/oder jeweiligen Bilderzeugungseinheiten und/oder jeweiligen Bildsensoren und/oder jeweiligen weiteren Sensoren unterscheiden.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels. Insbesondere können somit Ausbildungen der Erfindung aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der allgemeinen Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen gewonnen werden.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeanordnung,
- 2 schematisch den inneren Aufbau eines erfindungsgemäß ausgestalteten Adapters,
- 3 ein Ablaufdiagramm, dass den Signalflusses vom Bildsensor zur Kamerasteuerungseinheit veranschaulicht,
- 4 die Verwendung zweier Endoskope gemeinsam mit einem erfindungsgemäßen Adapter,
- 5 den inneren Aufbau des Adapters aus 4,
- 6 den Betrieb zweier Endoskope mithilfe eines erfindungsgemäßen Adapters der sowohl über eine kabelgebundene als auch über eine drahtlose Schnittstelle verfügt,
- 7 den inneren Aufbau des Adapters aus 6,
- 8 die Verwendung zweier Endoskope, die jeweils mittels einer Drahtlosverbindung mit einem erfindungsgemäßen Adapter verbunden sind,
- 9 die Verwendung eines erfindungsgemäßen Adapters, der eine Lichtquelle aufweist, und
- 10 einen erfindungsgemäßen Bildaufnahmebaukasten.
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Zur Erläuterung der Erfindung zeigt 1 in einer stark thematisierten Darstellung eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Bildaufnahmeanordnung. Diese besteht aus einem Endoskop 2, das einen distal angeordneten Bildsensor 3 aufweist und als Bilderzeugungseinheit 2 fungiert. Mittels eines Kabels 12 ist das Endoskop 2 über eine als Steckverbindung 10 ausgebildete Bildseitige Schnittstelle 11 mit einem Adapter 5 verbunden. Der Adapter 5 ist seinerseits mittels einer weiteren Steckverbindung 9 in eine Kamerasteuerungseinheit 4 eingesteckt, wobei durch diese Steckverbindung eine Datenschnittstelle 7 zwischen der Kamerasteuerungseinheit 4 und dem Adapter 5 ausgebildet ist. Zum Anzeigen der Bilddaten des Bildsensors 3 weist die Kamerasteuerungseinheit 4 einen Monitor 17 auf. Der Adapter 5 weist zur Unterdrückung elektromagnetischer Störquellen eine Abschirmung 16 auf.
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Der Adapter 5 stellt zwischen dem Bildsensor 3 und der Kamerasteuerungseinheit 4 eine bidirektionale Datenverbindung her: Einerseits werden von dem Bildsensor 3 generierte analoge Ausgangssignale über das Kabel 12 zu dem Adapter 5 übertragen, der diese Ausgangssignale in digitale Bild- bzw. Videodaten wandelt und diese Bild-/Videodaten über die Datenschnittstelle 7 an die Kamerasteuerungseinheit 4 überträgt. Andererseits sendet die Kamerasteuerungseinheit 4 über die Datenschnittstelle 7 Steuer- und Regelungsbefehle an den Adapter 5, wobei dieser die Steuer-/und Regelungsbefehle in für den Bildsensor 3 lesbare Steuersignale umwandelt und über das Kabel 12 an den Bildsensor 3 sendet.
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Aufgrund der Länge des Kabels 12 kann der Adapter 5 unter Aufrechterhaltung der Datenverbindung aus einem Sterilbereich 8 des Endoskops 2 in einen nicht-sterilen Bereich 18 gebracht werden. Daher kann der Adapter 5 bereits beim Aufbau der Datenverbindung aber auch während des Betriebs des Endoskops 2 außerhalb des Sterilbereichs 8 angeordnet bleiben.
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Wie die 2 zeigt, weist der Adapter 5 zur Ausbildung der bidirektionalen Datenverbindung eine Kommunikationsvorrichtung 6 auf mit der Steuersignale an den Bildsensor 3 gesendet und Ausgangssignale des Bildsensors 3 empfangen werden können. In gleicher Weise kann die Kommunikationsvorrichtung 6 auch Steuersignale an weitere Sensoren (nicht gezeigt) senden, die sich beispielsweise im distalen Endbereich des Endoskops 2 befinden.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsvorrichtung 6 durch ein FPGA 19 gebildet, dass über einen Steuer-und Regelungsausgang 28 sowie einen Videoeingang 27 mit dem Endoskop 2 und mittels einer Serienschnittstelle 21, einer bidirektionalen Datenschnittstelle 22 sowie zwei digitalen Videoausgängen 20 mit der Kamerasteuerungseinheit 4 kommuniziert. Wie die gestrichelte Linie in 2 andeutet, bilden die 4 letztgenannten Schnittstellen die erfindungsgemäße Datenschnittstelle 7 zwischen dem Adapter 5 und der Kamerasteuerungseinheit 4 aus, während die bildseitige Schnittstelle 11 zur Ansteuerung des Endoskops 2 und des Bildsensors 3 durch den Videoeingang 27 und den Steuer-und Regelungsausgang 28 gebildet ist.
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Der in 2 gezeigte erfindungsgemäße Adapter 5 weist zudem ein random access memory (RAM) 24, ein flash memory 25 sowie eine open-sound-control (OSC) Schnittstelle auf, die jeweils von dem FPGA 19 angesteuert bzw. ausgelesen werden können. Über die bidirektionale Datenschnittstelle 22 kann die Kamerasteuerungseinheit 4 zudem ein read only memory (ROM) 23 auslesen und damit den Typ des Adapters 5 erkennen.
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Mittels der seriellen Schnittstelle 21 kann die Kamerasteuerungseinheit 4 prinzipiell auch steuernd und regelnd auf den FPGA 19 und damit die Kommunikationsvorrichtung 6 zugreifen; insbesondere kann über diese Schnittstelle eine Umprogrammierung der Kommunikationsvorrichtung 6, zum Beispiel zur Festlegung des Adapters 5 auf die Verwendung mit einem ganz bestimmten Endoskop-Typ, vorgenommen werden. Eine solche Umprogrammierung kann der Benutzer bequem über Bedienelemente an der Kommunikationsvorrichtung 6 vornehmen.
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Wie schematisch in 3 gezeigt, werden bei der in 1 illustrierten erfindungsgemäßen Bildaufnahmeanordnung 1 zunächst analoge Ausgangssignale des Bildsensors 3 von dem Endoskop 2 über die bildseitige Schnittstelle 11 an den Adapter 5 übertragen. Im Adapter 5 findet eine Signalumwandlung statt, wobei die Ausgangssignale in ein von der Kamerasteuerungseinheit 4 lesbares Format gewandelt werden. Diese Wandlung umfasst insbesondere eine Analog-Digital-Wandlung.
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Um diese Wandlung vorzunehmen, weist die Kommunikationsrichtung 6 eine (nur in 2 gezeigte) Konvertierungseinheit 14 auf. Die gewandelten Daten werden von dem Adapter 5 über die digitale Datenschnittstelle 7 an die Kamerasteuerungseinheit 4 übertragen. In der Kamerasteuerungseinheit 4 kann dann insbesondere eine Bildverarbeitung stattfinden. Es kann aber erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass eine Bildbearbeitung bereits in dem Adapter 5 stattfindet und der Adapter 5 hierzu eine Bildverarbeitungseinheit 15 aufweist, wie dies in 5 gezeigt ist.
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Die 4 illustriert, dass ein erfindungsgemäßer Adapter 5 insbesondere zur Herstellung zweier separater bidirektionaler Datenverbindungen eingerichtet sein kann. So verfügt der in 4 illustrierte Adapter 5 über 2 Bildseitige Schnittstellen 11, über die jeweils mittels eines Kabels 12 ein Endoskop 2 mit dem Adapter 5 verbindbar ist.
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Entsprechend weist der Adapter 5 aus 4, wie in 5 gezeigt, jeweils 2 Steuer-und Regelungsausgänge 28 und 2 Videoeingänge 27 auf. Bis auf die zusätzlich vorgesehene Bildverarbeitungseinheit 15 ist der Adapter 5 ansonsten analog zu dem in 2 gezeigten Adapter 5 aufgebaut.
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6 wiederum zeigt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeanordnung 1: der Adapter 5 weist hierbei neben einer ersten bildseitigen Schnittstelle 11, mit der kabelgebunden ein erstes Endoskop 2 mit dem Adapter 5 verbunden ist, eine Sende-und Empfangseinheit 13 auf. Mit letzterer kann eine Drahtlosverbindung 29 zu einem zweiten Endoskop 2 aufgebaut werden, welches ebenfalls über eine Sende-und Empfangseinheit 13 verfügt.
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Die entsprechende Ausgestaltung des Adapters 5 aus 6 ist in 7 gezeigt, insbesondere die im Innern des Adapters 5 angeordnete Sende-und Empfangseinheit 13 mit der eine zweite bildseitige Schnittstelle 11 ausgebildet wird.
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Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel schließlich können zwei Endoskope 2, die jeweils einen Bildsensor 3 aufweisen, über je eine separate Drahtlosverbindung 29 Bilddaten an den Adapter 5 senden, der diese beiden Bilddatenströme wandelt und über eine Datenschnittstelle 7 an eine nachgelagerte Kamerasteuerungseinheit 4 überträgt.
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Die 9 illustriert, dass ein erfindungsgemäßer Adapter 5 über eine Lichtquelle 30 verfügen kann, von der ausgehend Licht über eine Lichtleitfaser 31 an ein Endoskop 2 übertragen werden kann. Daneben ist es auch möglich, dass das Endoskop 2 der Bildaufnahmeanordnung 1 über einen Prozessor 32, beispielsweise einen IC-bridge Prozessor, verfügt, mit dem insbesondere eine Bildauf- oder Bildbearbeitung bereits im Endoskop 2 vorgenommen werden kann.
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Anhand der 1 lässt sich auch anschaulich das erfindungsgemäße Verfahren zur Inbetriebnahme einer Bildaufnahmeanordnung erläutern: Anders als im Stand der Technik üblich, muss in der Kamerasteuerungseinheit 4 keine Information über das gerade zu verwendende Endoskop 2 bzw. den zu verwendenden Bildsensor 3 abgespeichert werden. Vielmehr genügt es, dass eine standardisierte Kommunikation zwischen der Kamerasteuerungseinheit 4 und dem Adapter 5 über die Datenschnittstelle 7 festgelegt ist.
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Da der Adapter 5 erfindungsgemäß auf die Verwendung mit einem bestimmten Endoskop-Typ oder einem bestimmten Bildsensor-Typ festgelegt ist bzw., insbesondere vor Herstellung der bidirektionalen Datenverbindung, über die zuvor beschriebene „Schnittstelle zur Umprogrammierung der Kommunikationsvorrichtung 6“ auf einen solchen Typ festlegbar ist, genügt es, wenn die Kamerasteuerungseinheit 4 Steuer- und/oder Regelungsbefehle an den Adapter 5 sendet, die von diesem verarbeitbar sind. Denn die Übersetzung dieser Befehle in von dem Bildsensor 3 / dem Endoskop 2 lesbare Steuersignale übernimmt der erfindungsgemäße Adapter 5. In der entgegengesetzten Kommunikationsrichtung übersetzt der erfindungsgemäße Adapter 5 Ausgangssignale des Bildsensors 3 oder sonstige auslesbare Eigenschaften des Endoskops 2, beispielsweise Ausgangssignale eines weiteren im Endoskopkopf angeordneten Sensors, in Daten, die über die standardisierte Datenschnittstelle 7 an die Kamerasteuerungseinheit 4 übertragen und von dieser verarbeitet werden.
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Entsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der Adapter 5 in einem ersten Schritt, noch vor Verbinden des Adapters 5 mit dem Endoskop 2 der Bildaufnahmeanordnung 1, auf die Verwendung mit dem Typ des Endoskops 2 / dem Typ des Bildsensors 3 der Bildaufnahmeanordnung 1 festgelegt wird. Diese Festlegung (Schritt 1) kann beispielsweise bereits bei der Herstellung des Adapters 5 erfolgen und insbesondere nicht mehr abänderbar sein; oder aber sie erfolgt über die zuvor beschriebene Schnittstelle und wird von einem Benutzer während der Inbetriebnahme der Bildaufnahmeanordnung 1 vorgenommen.
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Aufgrund dieser Festlegung des Adapters 5 kann dann bereits in einem zweiten Schritt der Adapter 5 mit der Kamerasteuerungseinheit mit dem Endoskop 2 verbunden werden.
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In einem dritten Schritt wird dann die bidirektionale Datenverbindung zwischen dem Endoskop 2, insbesondere dessen Bildsensor 3, und der Kamerasteuerungseinheit 4 ausgebildet. Hierfür muss selbstverständlich der Adapter mit dem Endoskop verbunden sein, wobei diese Verbindung vor oder nach Verbinden des Adapters mit der Kamerasteuerungseinheit erfolgen kann.
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Zur Herstellung der bidirektionalen Datenverbindung muss keine Information über das zu verwendende Endoskop 2 / den zu verwendenden Bildsensor 3 oder weiteren Sensor an die Kamerasteuerungseinheit 4 übertragen werden. Damit kann die Kamerasteuerungseinheit 4 unverzüglich und/oder ohne Kenntnis des tatsächlich mit dem Adapter 5 verbundenen Endoskops 2 und/oder ohne spezifische Anpassung auf das Endoskop 2 / den Bildsensor 3, das Endoskop 2 und/oder den Bildsensor 3 steuern und/oder regeln und/oder Bilddaten von dem Endoskop 2 empfangen.
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Die 10 schließlich illustriert die Verwendung bzw. Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Bildaufnahmebaukastens 33. Dieser besteht aus zwei unterschiedlichen Bildaufnahmeanordnungen 1 und 1', die sich in dem jeweils verwendeten Endoskop 2 bzw. 2' bzw. dem jeweils in dem Endoskop 2/2' verwendeten Bildsensor 3/3' unterscheiden (Vgl. 10). Jede der Bildaufnahmeanordnungen 1 und 1' umfasst einen jeweiligen Adapter 5 bzw. 5' der auf den Bildsensor 3 bzw. 3' des jeweiligen Endoskops 2/2' vorab festgelegt ist oder zumindest über die gemeinsam in beiden Bildaufnahmeanordnungen 1 und 1' verwendete Kamerasteuerungseinheit 4 vorab festlegbar ist. Wie durch die gestrichelten Linien in 10 angedeutet wird, verwendet jede der beiden Bildaufnahmeanordnungen 1 und 1' die gemeinsame Kamerasteuerungseinheit 4. Mit anderen Worten ist die Bildaufnahmeanordnung 1 gebildet durch die Kamerasteuerungseinheit 4, das Endoskop 2 und den Adapter 5, während die Bildaufnahmeanordnung 1` durch die Kamerasteuerungseinheit 4, das Endoskop 2' und den Adapter 5' gebildet ist.
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Ein Nutzer eines solchen Bildaufnahmebaukastens 33 kann diesen durch Hinzufügen weiterer Bilderzeugungseinheiten 2 mit jeweils angepasstem Adapter 5 beliebig erweitern, wobei er in allen jeweilig herstellbaren Bildaufnahmeanordnungen 1 stets die gemeinsame Kamerasteuerungseinheit 4 des Bildaufnahmebaukastens 33 verwenden kann. Dies zeigt die Vielseitigkeit als auch die möglichen Kostenersparnisse des Konzepts.
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Würde der in 10 dargestellte Bildaufnahmebaukasten 33 um eine weitere, identisch zur in 10 dargestellten Kamerasteuerungseinheit 4 ausgestaltete Kamerasteuerungseinheit 4 erweitert, so erhielte man eine Bildaufnahmebaureihe im Sinne der Erfindung. Denn diese Baureihe wiese somit zwei Bildaufnahmeanordnungen 1 auf, die sich lediglich in den verwendeten Endoskopen und zugehörigen Adaptern unterscheiden, wobei die jeweiligen Kamerasteuerungseinheiten 4 gerade identisch ausgebildet sind. Auch ein solcher Baureihen-Ansatz spart Entwicklungskosten für die Kamerasteuerungseinheit 4 und trägt damit zur Kostenreduktion der einzelnen Bildaufnahmeanordnungen 1 bei.
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Zusammenfassend wird zur Senkung der Kosten für endoskopische Untersuchungen sowie zur Ermöglichung neuer Bedienkonzepte eine Bildaufnahmeanordnung 1 vorgeschlagen, bei der ein Adapter 5 eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer Kamerasteuerungseinheit 4 und einer Bilderzeugungseinheit 2 vermittelt, welche einen Bildsensor 3 aufweist. Hierzu ist zwischen der Kamerasteuerungseinheit 4 und dem Adapter 5 eine standardisierte Datenschnittstelle 7 ausgebildet, wobei der Adapter 5 auf die Verwendung mit einem bestimmten Typ von Bilderzeugungseinheit festgelegt ist oder zumindest festlegbar ist. Zu diesem Zweck weist der Adapter 5 eine Kommunikationsvorrichtung 6 auf, die von der Kamerasteuerungseinheit 4 gesendete Steuer- und Regelungsbefehle in ein für die Bilderzeugungseinheit 2 verarbeitbares Format übersetzt sowie Bilddaten des Bildsensors 3 in einem für die Kamerasteuerungseinheit 4 verarbeitbaren Format bereitstellt. Damit kann die Kamerasteuerungseinheit 4 ohne Anpassung auf die mit dem Adapter 5 verbundene Bilderzeugungseinheit 2 und daher ohne Kenntnis derselbigen steuernd und regelnd auf die Bilderzeugungseinheit 2 zugreifen sowie Bilddaten der Bilderzeugungseinheit 2 anzeigen (Vergleiche 1).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bildaufnahmeanordnung
- 2
- Bilderzeugungseinheit (z.B. Endoskop)
- 3
- Bildsensor
- 4
- Kamerasteuerungseinheit
- 5
- Adapter
- 6
- Kommunikationsvorrichtung
- 7
- Datenschnittstelle
- 8
- Sterilbereich
- 9
- erste Steckverbindung
- 10
- zweite Steckverbindung
- 11
- bildseitige Schnittstelle
- 12
- Kabel
- 13
- Sende- und Empfangseinheit
- 14
- Konvertierungseinheit
- 15
- Bildverarbeitungseinheit
- 16
- Abschirmung
- 17
- Monitor
- 18
- Nicht-steriler Bereich
- 19
- field programmable gate array (FPGA)
- 20
- Videoausgang
- 21
- serielle Schnittstelle (COM)
- 22
- bidirektionale Datenschnitstelle
- 23
- read-only-memory (ROM)
- 24
- random-access-memory (RAM)
- 25
- flash memory
- 26
- open-sound-control Schnittstelle (OSC)
- 27
- Videoeingang
- 28
- Steuer- und Regelungsausgang
- 29
- Drahtlosverbindung
- 30
- Lichtquelle
- 31
- Lichtleitfaser
- 32
- Prozessor
- 33
- Bildaufnahmebaukasten