[ 0001 ] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein

Endoskop mit Leiterbahnen für die Verdrahtung elektronischer Komponenten gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[ 0002 ] Endoskope oder auch Messsysteme zum Scannen des menschlichen Gehörganges unterliegen extremen Randbedingungen hinsichtlicht des Platzbedarfs für optische Komponenten und elektrischen Zuführungen von Signalleitungen oder Spannungs- Versorgung. Dieses Problem verschärft sich entsprechend bei der dreidimensionalen Endoskopie, die bei Triangulations ^¬ systemen neben der Abbildungsfunktion auch die Projektion eines Musters beinhalten muss.

[ 0003 ] Das Problem der elektrischen Verdrahtung in einem Endoskop ist noch nicht hinreichend gelöst: Die Problematik liegt darin, dass das Messfeld oder das Blickfeld nicht durch die Verdrahtung von in das Endoskopsystem eingebauten Kameras beschnitten werden soll. Für die Messung oder Beobachtung zylindrischer Hohlräume wird idealerweise ein Gesichtsfeld benötigt, welches den vollen Umfang von 360 Grad überstreicht. Für den Fall, dass ein 3D-Messkopf zum Beispiel einen Projektor und eine Kameraeinheit besitzt, welche hintereinander oder diametral angeordnet sind werden entlang des Messkopfes immer elektrische Leitungen liegen müssen. Ein Beispiel für die Abschattung 12 der projizierten Farbringe 13 bzw. des projizierten Musters 13 durch Flachbandkabel 14 zeigt die FIG 1.

[ 0004 ] Folgender Stand der Technik ist bekannt:

Verdrahtung mit Flachbandkabel 14, wobei 10 Drähte mit jeweils ΙΟΟμπι Durchmesser parallel zur optischen Achse entlang des äusseren Mantelfläche eines zylinderförmigen Körpers geführt werden, siehe dazu die FIG 2. Bei einem

Umfang von 11mm ergibt sich dadurch eine Abschattung des Gesichtsfeldes um nahezu 10%. [0005] Ein möglicher Lösungsansatz zur Minimierung der Abschattung geht auf ein spinnennetzförmiges Aufziehen der Drähte und Umhüllen des zylinderförmigen Messkopfes zurück. Ziel ist es die großflächige Abschattung 12 in mehrere klein- flächige Abschattungen zu zerlegen, um für nachgeschaltete Bildverarbeitungsmaßnahmen ( z . B .3D-Rekonstruktion) eine

«lückenlosere» Ausgangssituation zu haben. Bei diesem

Lösungsansatz entsteht fertigungstechnisch ein erheblicher Aufwand, da es keine entsprechende automatisierte Fertigungs- einrichtungen gibt und eine händisch durchgeführte «Spinnenverdrahtung» bei den sehr geringen Dimensionen von endoskopischen Messköpfen sehr schwierig durchführbar ist. In beiden Fällen sind sehr hohe Fertigungskosten zu erwarten, die sich wiederum preislich ungünstig auf die Kosten eines Endoskops auswirken.

[0006] Aus der Schrift US 5,895,927 [1] ist ein in eine zylinderförmigen Probe einführbares Gerät bekannt, das auf elektrooptische, berührungslose Weise den inneren Querschnitt der zylinderförmigen Probe analysieren kann. Ein solches Gerät wird auch als «Rundblick-Endoskop» bezeichnet. Bei dieser Analyse werden die Dimensionen des inneren Querschnittes bestimmt. Die Funktion beruht auf einer Ausl ^¬ euchtung der inneren Querschnittflächen und eines

Photodetektor-Arrays zur Aufnahme des an der Querschnitt- fläche gestreuten Lichts. Mit dem Gerät gemäss der Schrift US 5,895,927 [1] ist es nicht möglich, detailliertere Aufnahmen der inneren Querschnittflächen zu generieren.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abschattung und damit das eingeschränkte Ge- sichtsfeld oder bei dreidimensionalen endoskopischen Messköpfen das eingeschränkte Messfeld zu beseitigen, also ein 360° umfassendes Gesichtsfeld zu gewährleisten. Dabei soll das 360° umfassende Gesichtsfeld konstruktiv einfach und somit preislich günstig realisiert werden können. [0008] Diese Aufgabe wird durch die für ein Endoskop im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben . [0009] Dadurch dass ein Endoskop vorgeschlagen wird, das enthält :

- einen Projektor (5) zur Projektion eines Musters

auf das zu betrachtende Objekt;

- eine Kamera (2) und

- Verbindungsleitungen (7), die auf einer Kamera (2) und Projektor (5) verbindenden Optik (8) angebracht sind, wobei die Verbindungsleitungen (7) aus einem transparenten leitenden Material bestehen. ergeben zusätzlich sich die folgenden Vorteile:

[0010] i) Falls bereits eine geeignete Glasoberfläche im Optikdesign oder ein Schutzglas eines Endoskops vor ^¬ handen ist, können diese mit dem transparenten leit- fähigen Material beschichtet werden, um die elektrischen

Funktionen zu realisieren.

[0011] ii) Es ist im vorstehenden Fall i) auch möglich, dass Glasoberflächen gezielt in der Optik (=Optikdesign) eingebaut werden, um eine elegante Lösung für Strom oder Spannungszuleitungen zu generieren.

[0012] iii) Im Bereich der sog. Kapselendoskopie (Kapsei ^¬ förmiges Endoskop im Körper des Menschen) , die über eine drahtlose Kommunikation mit einem Externen Sensor oder Empfänger kommuniziert ist können die transparenten leitfähigen Leitungen zusätzlich als Antenne fungieren, um zusätzliche Antennenlänge oder Signalstärke zu er ^¬ zielen.

[0013] Die vorgenannte Optik ist vorzugsweise als zylindri ^¬ scher Glasmantel oder als Glashohlzylinder ausgebildet. [0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:

[0015] Figur 1 Abschattung durch Flachbandkabel im

Pro ektorbereich und Kamerabereich; [0016] Figur 2 Abschattung des Gesichtsfeldes durch

Flachbandkabel ;

[0017] Figur 3 mit transparenten Leiterbahnen versehender

Glaszylinder;

[0018] Figur 4 Endoskop enthaltend einen mit transparenten

Leiterbahnen versehender Glaszylinder.

[0019] Figur 4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Schnittdarstellung 11 durch das Messvolumen. Darin enthalten ist ein Endoskop 1

(auch Messkopf 1 genannt) . Dieser Messkopf 1 bzw. ein hier genanntes Endoskop 1 enthält eine Kamera 2 und einen Pro ^¬ jektor 5. Die Kamera 2 - auch Messkamera 2 genannt - und der Projektor 5 sind optisch und mechanisch mit einem Glashohlzylinder 8 verbunden.

[0020] Die Versorgungsleitungen 4 für den Projektor 5 sind auf die übliche Weise ausgeführt.

[0021] Die Verbindungsleitungen 7 sind wie folgt zur Kamera 2 geführt. Auf dem Glashohlzylinder 8 sind voneinander isoliert elektrisch leitende transparente Materialien ange ^¬ bracht. Diese transparenten Materialien ermöglichen als transparente flächige Elektrode die Schaltfunktion bei

Displays: Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen Pixelelektrode und transparenter Gegenelektrode zur Steuerung der Helligkeit eines Pixels. Bei Solarzellen bildet die trans ^¬ parente Elektrode das Eintrittsfenster für das Sonnenlicht, um in der PN-Schicht der „Photodiode" Ladungsträger zu erzeugen. Bekannt ist aus der Mikroskopie auch die Anwendung transparenter Leiter zur Herstellung von optisch durchlässigen Heiztischen in der Mikroskopie. Optisch transparente Leiter liegen stofflich im Bereich der Oxide (TCO; Transparent Conductive Oxide) . Das bekannteste und häufig ange ^¬ wandte Oxid ist Indium- Zinn- Oxid (ITO) . ITO besitzt eine sehr hohe Ladungsträgerkonzentration von rund 10 ²¹ /cm ) und somit einen geringen Widerstand von 3,5*lCT ⁵ Qcm. Eisen liegt im Vergleich dazu bei l*lCT ⁵ Qcm, ist also nur 3,5-fach besser in der Leitfähigkeit. Die Optische Transparenz liegt über den gesamten optisch sichtbaren Spektralbereich bei nahezu 90%. Weiter nach aussen setzen sich die vorgenannten transparenten Verbindungsleitungen 7 als in der üblichen Weise ausgeführten Versorgungsleitungen 3 fort.

[ 0022 ] Die Leiter 7 können über Aufdampfprozesse mit ge ^¬ eigneten Masken auf dem optischen Glas erzeugt werden.

Typischerweise liegt die Dicke der Schicht bei ca. 300nm.

[ 0023 ] Die transparenten Leiterbahnen 7 können wie folgt auf den Glashohlzylinder 8 aufgebracht werden:

[ 0024 ] i) Die ganze «Röhrchenoberfläche» (=Oberfläche des Glashohlylinders 8) des Endoskops wird bedampft.

Anschließend wird durch Laser-Ablation strukturiert, um die transparenten Leiterbahnen 7 zu erzeugen.

[ 0025 ] ii) Ein weiterer Herstellprozess kann auf der Basis von leitenden transparenten Folien ablaufen. Eine

Trägerfolie wird mit TCO beschichtet und über einen Klebeprozess z.B. im inneren des Röhrchenmantels einge ^¬ klebt. Dadurch kann die Biokompatibilität der

Endoskopoberfläche gesichert werden.

[ 0026 ] Im Bereich der sog. Kapselendoskopie (Kapseiförmiges Endoskop im Körper des Menschen) , die über eine drahtlose Kommunikation mit einem externen Sensor oder Empfänger kommuniziert ist es denkbar, dass die transparenten leit ^¬ fähigen TCO-Schichten 7 als Antenne fungieren um zusätzliche Antennenlänge oder Signalstärke zu erzielen. [0027] Für einen Kamerachip sind typischerweise acht Ver- sorgungs- und Signalleitungen 7 erforderlich.

[0028] Das vorgenannte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Anordnung, bei der die Kamera 2 am Ende des Endoskops 1 angebracht ist. Mit einer z.B. als Glashohlzylinder 8 ausgeführten Optik 8 ist es auch möglich, dass der Projektor 5 am Ende des Endoskops 1 angebracht ist. Durch diese Vertauschung von Projektor 5 und Kamera 2 ändert sich der Erfindungs ^¬ gedanke nicht, denn ein Gesichtsfeld mit vollem Umfang von 360 Grad wird in der hier betrachteten Anwendung nicht nur für das Erfassen eines Bildes durch die Kamera 2, sondern auch für die Projektion eines Musters mittels des Projektors 5 benötigt.

Liste der Bezugszeichen, Glossar

1 Messkopf, Endoskop

2 Kamera, Kamerachip

3 Versorgungsleitungen Messkamera bzw. Kamera

4 Versorgungsleitungen Projektor

5 Projektor

7 transparente Leiterbahn; transparente leitfähige TCO- Schichten, transparenter Leiter

8 Glashohlzylinder, zylindrischer Glasmantel, Optik

10 Messobjekt Hohlraum

11 Schnitt durch das Messvolumen

12 Abschattung durch Flachbandkabel im Projektorbereich und im Kamerabereich

13 Projizierte Farbringe, Muster

14 Flachbandkabel

TCO Transparent Conductive Oxide

ITO Indium-Zinn-Oxid

Zitierte Dokumente

[1] US 5, 895, 927

«Electro-optic, noncontact, inferior cross-sectional profiler»

Brown, Jeff Lee

Assignee: The United States of America as represented by the Secretary of the Air Force, Washington, D.C.