DE10156434A1 - Videoendoskop und Videoendoskopsystem - Google Patents

Abstract

Ein Objektiv ist zur Bildseite hin im Wesentlichen telezentrisch und hat an seiner am weitesten hinten angeordneten Fläche eine Ultraviolett-Sperrbeschichtung. Die Bildebene einer CCD ist nahe der Stelle angeordnet, an der das Objektiv ein Objektbild erzeugt. Zwischen Objektiv und CCD ist ein Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter angeordnet. Die Beschichtung und das Filter haben eine Gesamtdurchlässigkeit für ultraviolettes Licht von 0,1% oder weniger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Videoendoskop und ein Videoendoskopsystem, das Bilddaten einer Körperhöhle ermittelt, indem es Bilder vom Inneren der Körper­ höhle einfängt, die durch Autofluoreszenz von lebendem Gewebe der Körperhöhle erzeugt werden, um so dieses Gewebe einer Diagnose zu unterziehen.

Bisher wird ein Videoendoskopsystem verwendet, das Bilder einfängt, die durch Autofluoreszenz von lebendem Gewebe erzeugt werden, das als zu untersuchen­ des Objekt mit Anregungslicht, z. B. ultraviolettem Licht, bestrahlt wird, um Bildda­ ten auszugeben, welche die eingefangenen Bilder darstellen. Bekanntlich verur­ sacht erkranktes Gewebe eine Autofluoreszenz geringerer Intensität als normales Gewebe. Indem die Bedienperson die durch die Autofluoreszenz gezeigten Bilder betrachtet, kann sie so einen Bereich mit geringer Fluoreszenzintensität als er­ krankten Teil diagnostizieren.

Dieser Typ von Videoendoskopsystem enthält eine Lichtquelleneinheit zum Aus­ senden von Anregungslicht, eine Beleuchtungsoptik zum Leiten des ausgesen­ deten Anregungslichtes auf ein zu untersuchendes Objekt, ein Objektiv zum Erzeugen eines Objektbildes sowie eine CCD zum Wandeln des Objektbildes in Videosignale. Wird das Objekt mit dem durch die Beleuchtungsoptik geleiteten Anregungslicht bestrahlt, so erzeugt es Autofluoreszenz. Das Objektiv empfängt dann die Fluoreszenzstrahlung sowie das an der Oberfläche des Objektes reflek­ tierte Anregungslicht. Ein optisches Filter zum Ausfiltern der ultravioletten Wel­ lenlängenkomponenten ist zwischen Objektiv und CCD angeordnet. Die durch das Objektiv tretende Fluoreszenzstrahlung geht durch das Filter, während das durch das Objektiv tretende Anregungslicht durch das optische Filter gesperrt, d. h. ausgefiltert wird. Die durch das optische Filter tretende Fluoreszenzstrahlung erzeugt ein Bild nahe der Bildebene der CCD. Trotz der Filterfunktion des opti­ schen Filters tritt unterdessen eine geringe Menge an Anregungslicht durch das optische Filter und gelangt so zur CCD. Die von dem Videoendoskopsystem ausgegebenen Bilddaten enthalten deshalb nicht nur eine durch die Autofluores­ zenz des Objektes erzeugte Bildkomponente, sondern auch eine durch das Anre­ gungslicht erzeugte Bildkomponente. Werden die Videosignale an den Monitor übertragen, so ist deshalb das durch das Anregungslicht erzeugte Bild dem durch die Autofluoreszenz erzeugten Bild überlagert. Das Anregungslicht stört also das durch die Autofluoreszenz erzeugte Bild, so dass die Bedienperson nicht in der Lage ist, den Zustand der Autofluoreszenz des Objektes präzise einzuordnen.

Um die nachteiligen Effekte infolge des Anregungslichtes aus dem Fluoreszenz­ bild zu beseitigen, muss also das zur CCD gelangende Anregungslicht weiter verringert werden. Zu diesem Zweck könnte die Durchlässigkeit des optischen Filters, das aus einer großen Zahl von auf einem Substrat aufgebrachten Filmen besteht, für das Anregungslicht weiter verringert werden, indem die Zahl dieser Filme erhöht wird. Durch eine solche Erhöhung der Zahl der aufgebrachten Filme wird jedoch auch die mechanische Spannung erhöht, was dazu führt, dass das optische Filter leichter rissig wird. Dadurch nimmt im Fertigungsprozess die Aus­ beute an optischen Filtern ab. Es ist deshalb keine praktische Lösung, die Zahl der aufgebrachten Filme des optischen Filters zu erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Videoendoskop anzugeben, das die Beeinflus­ sung durch das Anregungslicht nicht allein durch ein optisches Filter beseitigen kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Videoendoskopsystem anzugeben, das mit einem solchen Endoskop ausgestattet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgaben durch das Videoendoskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch das Videoendoskopsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung angegeben.

Das erfindungsgemäße Videoendoskop enthält eine Objektivoptik mit einer Lin­ senfläche, die mit einer Beschichtung versehen ist, die sichtbares Licht durchlässt, während sie lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz veranlassendes Anregungs­ licht schwächt, eine Bildaufnahmevorrichtung zum Wandeln eines durch die Objektivoptik erzeugten Objektbildes in ein Videosignal, sowie ein zwischen Objektivoptik und Bildaufnahmevorrichtung angeordnetes optisches Filter, wel­ ches das sichtbare Licht durchlässt, während es das Anregungslicht schwächt. Das erfindungsgemäße Videoendoskopsystem enthält das vorstehend beschrie­ bene Videoendoskop, eine Beleuchtungseinheit, die das Anregungslicht auf das Objekt strahlt, und einen Prozessor, der auf Grundlage des durch die Bildaufnah­ mevorrichtung des Videoendoskops erzeugten Videosignals Fluoreszenzvideo­ daten, die dem aus der Autofluoreszenzstrahlung des Objektes erzeugten Objekt­ bild entsprechen, erzeugt und ausgibt.

Wird das Objekt mit dem Anregungslicht bestrahlt, so gelangen sowohl die aus dem lebenden Gewebe des Objektes ausgesendete Autofluoreszenzstrahlung als auch das an der Oberfläche des Objektes reflektierte Anregungslicht in das Ob­ jektiv. Die Erfindung sieht nun vor, dass das Anregungslicht durch die an der Objektivoptik vorgesehene Beschichtung gesperrt wird. Das so gesperrte Anre­ gungslicht wird weiter von dem optischen Filter gesperrt, d. h. ausgefiltert, wodurch erreicht wird, dass nur die Autofluoreszenzstrahlung die Bildaufnahmevorrichtung erreicht. Die Bildaufnahmevorrichtung wandelt dann das allein aus der Autofluo­ reszenzstrahlung des Objektes erzeugte Bild in Videosignale. Vorzugsweise beträgt die Gesamtdurchlässigkeit von Beschichtung und Filter für das Anre­ gungslicht 0,1% oder weniger.

Vorteilhaft ist die Objektivoptik zur Bildseite hin im Wesentlichen telezentrisch, so dass das Filter und die Bildaufnahmevorrichtung Lieht empfangen, das im We­ sentlichen parallel zur optischen Achse der Objektivoptik ist. Die Beschichtung der Objektivoptik ist vorzugsweise an deren hinterster Fläche ausgebildet. Auf diese Weise empfangen die Beschichtung und das Filter Lichtstrahlen, die im Wesentli­ chen parallel zur optischen Achse der Objektivoptik sind. Es kann also der Licht­ eintrittswinkel gegenüber der Beschichtung und dem Filter verringert werden. Beschichtung und Filter können deshalb wie beabsichtigt arbeiten und das Anre­ gungslicht sperren.

Zusätzlich zur Funktion, das Anregungslicht im Wesentlichen zu sperren und das sichtbare Licht durchzulassen, können die Beschichtung und das Filter in ihrem Zusammenwirken die Eigenschaft haben, für eine Laserbehandlung nutzbares Infrarotlicht einer vorbestimmten Wellenlänge zu sperren, d. h. auszufiltern. Wäh­ rend einer Infrarotlicht nutzenden Laserbehandlung wird so das an dem Objekt reflektierte Infrarotlicht durch die Beschichtung und das Filter gesperrt, nachdem es in das Objektiv gelangt ist. Infolgedessen erreicht das Infrarotlicht die Bildauf­ nahmevorrichtung nicht. Die Bildaufnahmevorrichtung bleibt deshalb frei von durch das Infrarotlicht verursachten nachteiligen Beeinflussungen. Es ist möglich, dass das Filter oder die Beschichtung oder auch beide Elemente die Eigenschaft haben, Infrarotlicht zu blockieren.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des Videoendoskopsystems nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Graphen mit der spektralen Charakteristik eines Ultravio­ lett/Infrarot-Sperrfilters,

Fig. 3 die optische Anordnung eines Objektivs in einer Schnittdarstellung,

Fig. 4 einen Graphen mit der spektralen Charakteristik einer Ultraviolett- Sperrbeschichtung,

Fig. 5 einen Graphen mit der spektralen Gesamtcharakteristik von Be­ schichtung und Filter, und

Fig. 6 den schematischen Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Videoendoskopsystems.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiele des Videoendoskopsystems nach der Erfindung beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä­ ßen Videoendoskopsystems. Dieses Videoendoskopsystem enthält als Hauptbe­ standteile ein Videoendoskop 1, eine externe Vorrichtung 2 mit einer Lichtquelle und einem Prozessor sowie einen Monitor 3.

Zunächst wird das Videoendoskop 1 beschrieben, das im Folgenden kurz als Endoskop bezeichnet wird. Obgleich in Fig. 1 nicht dargestellt, hat das Endoskop 1 einen Einführteil, der aus einem flexiblen Rohr besteht und in eine Körperhöhle einführbar ist, einen einstückig an das proximale Ende dieses Einführteils ange­ schlossenen Bedienteil und ein flexibles Lichtleitrohr, dessen proximales Ende einstückig an den Bedienteil und dessen anderes Ende lösbar an die externe Vorrichtung 2 angeschlossen ist. Das distale Ende des Einführteils des Endo­ skops 1 ist mit einem nicht gezeigten Endstück abgedichtet, das aus einem harten Material besteht. In einem Abschnitt nahe dem distalen Ende des Einführteils ist ein nicht gezeigter Biegemechanismus untergebracht. Der Bedienteil enthält ein Bedienrad zum Betätigen des Biegemechanismus, wodurch das distale Ende des Einführteils gebogen wird, sowie verschiedene andere Bedienschalter. Das Endo­ skop 1 hat eine Beleuchtungslinse 11 und eine Objektivoptik 12, die in dem End­ stück des Einführteils angeordnet sind. Ferner hat das Endoskop 1 einen Licht­ leiter 13, der das Beleuchtungslicht und das Anregungslicht führt. Der Lichtleiter 13 besteht aus einem Bündel vieler optischer Lichtleitfasern, und ist so durch den Einführteil, den Bedienteil und das flexible Lichtleitrohr geführt, dass sein distales Ende der Beleuchtungslinse 11 zugewandt ist. Ist das flexible Lichtleitrohr an die externe Vorrichtung 2 angeschlossen, so befindet sich das proximale Ende des Lichtleiters 13 im Inneren der externen Vorrichtung 2. Das Endoskop 1 enthält ferner ein Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 sowie einen als Bildaufnahmevorrich­ tung dienenden CCD-Flächensensor 15. CCD steht hierbei für ladungsgekoppelte Vorrichtung. Die Bildebene des CCD-Flächensensors, der im Folgenden kurz als CCD bezeichnet wird, befindet sich an einer Stelle, an der durch die Objektivoptik 12 ein Objektbild erzeugt wird, wenn das distale Ende des Endoskops 1 dem Objekt zugewandt ist. Das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 befindet sich zwischen Objektivoptik 12 und CCD 15 in dem Strahlengang des Beleuchtungslichtes, wobei seine eine Fläche der Bildebene der CCD 15 zugewandt ist.

Der Graph nach Fig. 2 zeigt die spektrale Charakteristik des Ultraviolett/Infrarot- Sperrfilters 14. Wie dieser Graph zeigt, lässt das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 sichtbares Licht durch, während es ultraviolettes und infrarotes Licht ausfiltert. Das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 unterbricht so die meisten Lichtstrahlen, deren Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich liegt, der für eine Laserbe­ handlung oder dergleichen genutzt wird, beispielsweise eine Wellenlänge von 1064 nm bei einem YAG-Laser oder eine Wellenlänge von 810 bis 890 nm bei einem Halbleiterlaser. Obgleich das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 das ultravio­ lette Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm oder kleiner sperrt, d. h. ausfiltert, lässt es immer noch einige ultraviolette Lichtstrahlen durch. Die Durchlassrate für Ultraviolettlicht übersteigt bei diesem Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 0,1%.

Fig. 3 zeigt die optische Anordnung der Objektivoptik 12 in einer Schnittdarstel­ lung. Die Objektivoptik 12 besteht aus mehreren Linsen und hat insgesamt positi­ ve Brechkraft. Die Objektivoptik 12 ist nahezu, jedoch nicht vollständig telezen­ trisch. Selbst wenn der Hauptstrahl eines homozentrischen Strahlbündels, das von einem Objektpunkt ausgeht und auf die Objektivoptik 12 fällt, gegenüber deren optischer Achse geneigt ist, tritt deshalb der Hauptstrahl im Wesentlichen parallel zur Lichtachse aus der Objektivoptik 12 aus. Die am weitesten hinten angeordnete Linsenfläche der Objektivoptik, die an das Bild angrenzt, ist mit einer Ultraviolett-Sperrbeschichtung C versehen, die aus einem aufgebrachten Mehr­ schichtfilm besteht. Fig. 4 zeigt die spektrale Charakteristik dieser Ultraviolett- Sperrbeschichtung C. Wie der Graph nach Fig. 4 zeigt, lässt die Beschichtung C sichtbare Lichtstrahlen und infrarote Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge größer als 400 nm durch, während sie ultraviolette Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von 400 nm oder kleiner sperrt, d. h. ausfiltert. Die Beschichtung C kann darüber hinaus die Funktion haben, nicht nur ultraviolette Strahlen, sondern auch infrarote Strahlen auszufiltern, wenn beispielsweise eine Infrarotlaserbehandlung durch­ geführt werden soll.

Die Gesamtdurchlässigkeit für ultraviolettes Licht ist so 0,1% oder kleiner, wenn die Ultraviolett-Sperrbeschichtung C in Kombination mit dem oben beschriebenen Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 eingesetzt wird. Fig. 5 zeigt die spektrale Ge­ samtcharakteristik von Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und Ultraviolett/Infrarot- Sperrfilter 14 an Hand eines Graphen. Wie aus diesem Graphen hervorgeht, können durch den kombinierten Einsatz von Beschichtung C und Filter 14 die ultravioletten Strahlen nahezu vollständig blockiert werden.

Im Folgenden wird die externe Vorrichtung 2 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die externe Vorrichtung 2 eine Weißlichtquelle 21 zum Aussenden eines parallelen Weißlichtstroms sowie eine Anregungslichtquelle 22 zum Aussenden eines parallelen Anregungslichtstroms, dessen Wellenlänge im ultravioletten Wellenlängenbereich liegt, um lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz anzuregen. Ein erstes Blendenelement 23 und ein dichroitischer Spiegel 24 sind nacheinan­ der in dem Strahlengang des von der Weißlichtquelle 21 ausgesendeten Weiß­ lichtes angeordnet. Ein erster Antriebsmechanismus 23D ist mit dem ersten Blendenelement 23 verbunden, um dieses zwischen einer Stellung, in der es das Weißlicht sperrt, und einer Stellung, in der es aus dem Strahlengang des Weiß­ lichtes entfernt ist und so letzteres durchlässt, hin und her zu bewegen. Der dichroitische Spiegel 24 reflektiert die in dem ultravioletten Wellenlängenbereich liegende Lichtkomponente, während er die in dem sichtbaren Wellenlängenbe­ reich liegende Lichtkomponente durchlässt. Der dichroitische Spiegel 24 ist ge­ genüber dem Strahlengang des Weißlichtes um 45° geneigt. Das in dem sichtba­ ren Wellenlängenbereich liegende Weißlicht, das durch das erste Blendenelement 23 getreten ist, geht durch den dichroitischen Spiegel 24. Die Anregungslicht­ quelle 22 ist so angeordnet, dass das von ihr ausgesendete Anregungslicht den Strahlengang des Weißlichtes unter einem rechten Winkel auf der Reflexionsflä­ che des dichroitischen Spiegels 24 kreuzt. Ein zweites Blendenelement 25 ist zwischen der Anregungslichtquelle 22 und dem dichroitischen Spiegel 24 in dem Strahlengang des Anregungslichtes angeordnet. Das zweite Blendenelement 25 wird von einem mit diesem verbundenen zweiten Antriebsmechanismus 25D zwischen einer Stellung, in der es das von der Anregungslichtquelle 22 ausgesen­ dete Anregungslicht sperrt, und einer Stellung, in der es aus dem Strahlengang des Anregungslichtes entfernt ist und so letzteres durchlässt, hin und her bewegt. Das Anregungslicht, das durch das zweite Blendenelement 25 getreten ist, wird an dem dichroitischen Spiegel 24 reflektiert. Der Strahlengang des an dem dichroiti­ schen Spiegel 24 reflektierten Anregungslichtes fällt so mit dem Strahlengang des durch den dichroitischen Spiegel 24 tretenden Weißlichtes zusammen.

In dem Strahlengang hinter dem dichroitischen Spiegel 24 sind nacheinander ein Rad 26 und eine Kondensorlinse 27 angeordnet. Das Rad 26 ist als Scheibe ausgebildet, die längs ihres äußeren Randes vier nicht gezeigte Durchgangslö­ cher hat. In diesen vier Durchgangslöchern sind ein blaues Licht durchlassendes Blaufilter, ein grünes Licht durchlassendes Grünfilter, ein rotes Licht durchlassen­ des Rotfilter bzw. ein das Anregungslicht durchlassendes transparentes Element untergebracht. Ein Motor 26M ist mit dem Rad 26 verbunden, um letzteres so zu drehen, dass das Blaufilter, das Grünfilter, das Rotfilter und das transparente Element nacheinander und wiederholt in den Strahlengang gebracht werden. Die Kondensorlinse 27 bündelt den parallelen Lichtfluss, der durch das Rad 26 getre­ ten ist, auf die proximale Endfläche des Lichtleiters 13.

Die oben beschriebenen Lichtquellen 21, 22, die Blendenelemente 23, 25, die Antriebsmechanismen 23D, 25D, der dichroitische Spiegel 24, das Rad 26, die Kondensorlinse 27, der Lichtleiter 13 und die Beleuchtungslinse 11 arbeiten als Beleuchtungseinheit.

Ferner enthält die externe Vorrichtung einen Prozessor 28, der an die Antriebs­ mechanismen 23D, 25D, den Motor 26M und die CCD 15 des Endoskops 1 ange­ schlossen ist. Die Antriebsmechanismen 23D, 25D und der Motor 26M werden dabei synchron zueinander gesteuert. In der Zeit, in der eines der Filter des Ra­ des 26, nämlich das Blaufilter, das Grünfilter oder das Rotfilter, in dem Strahlen­ gang angeordnet sind, veranlasst der Prozessor 28 den Antriebsmechanismus 23D, das erste Blendenelement 23 zurückzuziehen und so das Weißlicht durch­ zulassen. Gleichzeitig steuert der Prozessor 28 den Antriebsmechanismus 25D, das zweite Blendenelement 25 so zu bewegen, dass dieses das Anregungslicht sperrt. Während dagegen das transparente Element des Rades 26 in dem Strah­ lengang angeordnet ist, wird das erste Blendenelement 32 durch den Antriebsme­ chanismus 23D so bewegt, dass es das Weißlicht sperrt. Gleichzeitig bewegt der Antriebsmechanismus 25D das zweite Blendenelement 25 so, dass dieses das Anregungslicht durchlässt. Der Prozessor 28 steuert den Motor 26M, um das Rad 26 so zu drehen, dass das Weißlicht, das durch das erste Blendenelement 23 getreten und von dem dichroitischen Spiegel 24 durchgelassen worden ist, nach­ einander in blaues, grünes und rotes Licht gewandelt wird und das Anregungs­ licht, das durch das zweite Blendenelement 25 getreten und an dem dichroiti­ schen Spiegel 24 reflektiert worden ist, durch das transparente Element tritt. So treten nacheinander das blaue Licht, das grüne Licht, das rote Licht und das Anregungslicht aus dem Rad 26 aus. Das Licht, das anschließend durch die Kondensorlinse 27 auf die proximale Endfläche des Lichtleiters 13 gebündelt wird, wird durch den Lichtleiter 13 geleitet und dann von der Beleuchtungslinse 11 zerstreut. So wird die vor der distalen Endfläche des Endoskops 1 liegende Ob­ jektoberfläche nacheinander und wiederholt mit blauem Licht, grünem Licht, rotem Licht und Anregungslicht beleuchtet.

Während das das Objekt darstellende lebende Gewebe mit blauem Licht, grünem Licht und rotem Licht beleuchtet wird, erzeugt die Objektivoptik aus dem Licht der jeweiligen Wellenlänge Bilder des lebenden Gewebes nahe der Bildebene der CCD 15. Diese Bilder werden dann von der CCD 15 in Videosignale gewandelt. Die aus blauem Licht, grünem Licht und rotem Licht erzeugten Bilder des Gewe­ bes werden also in B-Videosignale, G-Videosignale bzw. R-Videosignale gewan­ delt. Während dagegen das Gewebe mit Anregungslicht bestrahlt wird, gibt es Autofluoreszenzstrahlung ab. In diesem Fall empfängt die Objektivoptik die von dem Gewebe ausgesendete Autofluoreszenzstrahlung sowie das an der Gewebe­ oberfläche reflektierte Anregungslicht. Die auf die Objektivoptik 12 fallende Kom­ ponente des Anregungslichtes wird von der Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und dem Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 im Wesentlichen gesperrt, d. h. ausgefiltert. Dadurch wird erreicht, dass ein Bild des lebenden Gewebes ausschließlich aus der von diesem erzeugten Autofluoreszenzstrahlung in der Bildebene der CCD 15 ausgebildet wird. Die CCD 15 wandelt dieses aus der Autofluoreszenzstrahlung des lebenden Gewebes erzeugte Bild in Videosignale, nämlich F-Videosignale. Die R-Videosignale, die G-Videosignale, die B-Videosignale und die F- Videosignale, die von der CCD 15 ausgegeben werden, werden nacheinander und wiederholt an den Prozessor 28 gesendet. Auf Grundlage der nacheinander empfangenen B-Videosignale, G-Videosignale und R-Videosignale erzeugt der Prozessor 28 Normalvideodaten, welche Farbbilder des lebenden Gewebes darstellen. Entsprechend erzeugt der Prozessor 28 auf Grundlage der empfange­ nen F-Videosignale Fluoreszenzvideodaten, welche die Verteilung der Autofluo­ reszenz in dem lebenden Gewebe darstellen. Der Prozessor 28 stellt dann die Pegel der R-Videodaten und der Fluoreszenzvideodaten so ein, dass sie nahezu gleich sind, und ermittelt die Differenz zwischen den eingestellten R-Videodaten und den Fluoreszenzvideodaten als Differenzvideodaten. Die Differenzvideodaten enthalten nur diejenigen Videodaten, die einen Teil des Objektes darstellen, in dem die Autofluoreszenz schwach ist. Der Prozessor 28 erzeugt dann für die Diagnose bestimmte Videodaten, indem er dem auf den Normalvideodaten basie­ renden Farbbild ein auf den Differenzvideodaten basierendes Monochrombild als Bild einer Primärfarbe überlagert. Dann werden die für die Diagnose bestimmten Videodaten von dem Prozessor 28 ausgegeben. Auf Grundlage dieser Videodaten wird ein für die Diagnose bestimmtes bewegtes Bild auf dem Monitor 3 dargestellt. Die Bedienperson betrachtet die so dargestellten Bilder, um präzise Position und Form von möglicherweise malignem Gewebe zu bestimmen, in dem die Autofluo­ reszenzintensität gering ist. Alternativ kann basierend auf den Normalvideodaten ein bewegtes Farbbild des Gewebes auf dem Monitor 3 neben dem für die Dia­ gnose bestimmten Bild dargestellt werden.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Videoen­ doskopsystems wird also das an der Oberfläche des Objektes reflektierte Anre­ gungslicht, das in das Objektiv 12 gelangt, von der Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und dem Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 gesperrt, d. h. ausgefiltert. Die von dem Prozessor 28 erzeugten Fluoreszenzvideodaten sind deshalb als Daten aufzufassen, die ein allein aus der Autofluoreszenzstrahlung des Objektes er­ zeugtes Bild darstellen. Die Fluoreszenzvideodaten enthalten also keine auf das Anregungslicht zurückzuführenden Komponenten. Das Videoendoskopsystem ist darüber hinaus in der Lage, das Anregungslicht in praktischer Weise zu unterbre­ chen, ohne dass dazu die Zahl der auf das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 aufzubringenden Filme erhöht werden müsste. Dies liegt an der an der Objek­ tivoptik vorgesehenen Ultraviolett-Sperrbeschichtung C, die das Anregungslicht reduziert. Dadurch wird das Risiko beseitigt, dass das Ultraviolett/Infrarot- Sperrfilter 14 während seiner Fertigung rissig wird. Im Ergebnis kann so eine höhere Ausbeute bei der Fertigung solcher Filter erreicht werden.

Die Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 arbeiten in beabsichtigter Weise, wenn ein Lichtstrahl senkrecht auf ihre Oberflä­ chen fällt. Sie würden dagegen nicht in beabsichtigter Weise arbeiten, wenn der auf sie fallende Lichtstrahl unter einen Winkel geneigt wäre, der einen Tole­ ranzwert übersteigt. Jedoch ist die Objektivoptik des erläuterten Ausführungsbei­ spiels zur Bildseite hin signifikant telezentrisch, so dass selbst dann, wenn ein Lichtstrahl unter einem großen Winkel in die Objektivoptik 2 eintritt, der Haupt­ strahl des aus der Objektivoptik austretenden Lichtflusses im Wesentlichen par­ allel zu deren optischer Achse ist. Dies schränkt den Eintrittswinkel des auf die Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 fallen­ den Lichtes so ein, dass er innerhalb eines erlaubten Toleranzbereichs liegt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 das einfallende Anregungslicht wie beabsichtigt sperren.

Die Bedienperson kann den erkrankten Teil des untersuchten Objektes behan­ deln, während sie die auf dem Monitor 3 dargestellten Bilder betrachtet. Bei­ spielsweise kann an dem erkrankten Teil mit einer einen Infrarotlaserstrahl aus­ sendenden Lasersonde eine Infrarotlaserbehandlung vorgenommen werden. Die von der Lasersonde ausgesendeten Infrarotstrahlen können an der Oberfläche des erkrankten Teils reflektiert werden und in die Objektivoptik 12 des Endoskops 1 gelangen. In diesem Fall werden die reflektierten Infrarotstrahlen von dem Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 gesperrt, so dass sie nicht die CCD 15 erreichen können. So werden selbst während der Laserbehandlung die auf dem Monitor 3 dargestellten Bilder nicht gestört.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Videoendoskopsystems. Dieses Videoendoskopsystem enthält ein Videoendoskop 6, eine externe Vorrichtung 4 mit einer Lichtquelle und einem Prozessor, eine Anregungslichtquellenvorrichtung 5 und einen Monitor 3.

Das Videoendoskop 6, im Folgenden kurz als Endoskop bezeichnet, enthält einen Einführteil, dessen genaue Form in Fig. 6 nicht dargestellt ist und der aus einem in eine Körperhöhle einführbaren flexiblen Rohr besteht, und einen Bedienteil, der einstückig an das proximale Ende des Einführteils angeschlossen ist. Das Endo­ skop 6 hat ferner ein flexibles Lichtleitrohr, dessen proximales Ende einstückig an den Bedienteil gekoppelt und dessen anderes Ende lösbar mit der externen Vorrichtung 4 verbunden ist. Entsprechend dem oben erläuterten ersten Ausfüh­ rungsbeispiel hat das Endoskop 6 eine Beleuchtungslinse 61 und eine Objek­ tivoptik 62, die in dem Endstück des Einführteils angeordnet sind. Die Objektivop­ tik 62 hat eine Ultraviolett-Sperrbeschichtung C, deren spektrale Charakteristik in dem Graphen nach Fig. 4 dargestellt ist. Das Endoskop 6 hat ferner einen Licht­ leiter 63, der aus einer großen Zahl von zu einem Bündel zusammengefassten Lichtleitfasern besteht. Der Lichtleiter 63 ist so durch den Einführteil, den Bedien­ teil und das flexible Lichtleitrohr geführt, dass sein distales Ende der Beleuch­ tungslinse 61 zugewandt ist. Ist das flexible Lichtleitrohr an die externe Vorrich­ tung 4 angeschlossen, so befindet sich sein proximales Ende im Inneren der externen Vorrichtung 4. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel sind in dem Einführteil des Endoskops 6 hinter der Objektivoptik 62 ein Ultravio­ lett/Infrarot-Sperrfilter 64 und eine CCD 65 in dieser Reihenfolge angeordnet. Das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 64 hat die in dem Graphen nach Fig. 2 gezeigte spektrale Charakteristik. Die spektrale Gesamtcharakteristik von Ultraviolett- Sperrbeschichtung C und Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 64 ist in dem Graphen nach Fig. 5 gezeigt.

An die CCD 65 ist ein Signalkabel angeschlossen, durch das durch die CCD 65 erhaltene Videobildsignale übertragen werden. Das Signalkabel ist zusammen mit dem Lichtleiter 63 durch den Einführteil, den Bedienteil und das flexible Licht­ leitrohr geführt. Bei an der externen Vorrichtung 4 angeschlossenem Lichtleitrohr ist das Anschlussende des Signalkabels elektrisch mit einem Signalanschluss innerhalb der externen Vorrichtung 4 verbunden.

Die externe Vorrichtung 4 enthält eine Lichtquelleneinheit 41 und einen Prozessor 42. Die Lichtquelleneinheit 41 enthält eine Weißlichtquelle und ein Rad zum sukzessiven Wandeln des von ihr ausgesendeten Weißlichtes in blaues, grünes und rotes Licht. Die zuletzt genannten Komponenten sind in Fig. 6 nicht darge­ stellt. Der Prozessor 42 ist sowohl mit der Lichtquelleneinheit 41 als auch dem Monitor 3 verbunden.

Ist das flexible Lichtleitrohr des Endoskops 6 an die externe Vorrichtung 4 ange­ schlossen, so ist das proximale Ende des Lichtleiters 63 der Lichtquelleneinheit 41 zugewandt, während die CCD 65 mit dem Prozessor 42 verbunden ist. In diesem Zustand koppelt die Lichtquelleneinheit 41 nacheinander und wiederholt blaues, grünes und rotes Licht in das proximale Ende des Lichtleiters 63 ein, das der Lichtquelleneinheit 41 zugewandt ist. Die eingekoppelten Lichtstrahlen werden durch den Lichtleiter 63 übertragen und durch die Beleuchtungslinse 61 zerstreut.

Das das Objekt bildende lebende Gewebe, das dem distalen Ende des Einführ­ teils des Endoskops 6 zugewandt ist, wird so nacheinander und wiederholt mit blauem, grünem und rotem Licht beleuchtet. Das an der Oberfläche des Gewebes reflektierte Licht der jeweiligen Wellenlänge erzeugt so durch die Objektivoptik 62 Bilder des Gewebes nahe der Bildebene der CCD 65. Diese Bilder werden von der CCD 65 in Videosignale gewandelt. Die aus dem blauen, dem grünen und dem roten Licht erzeugten Bilder des lebenden Gewebes werden also in B- Videosignale, G-Videosignale bzw. R-Videosignale gewandelt. Auf Grundlage der nacheinander empfangenen B-Videosignale, G-Videosignale und R-Videosignale erzeugt der Prozessor 42 Normalvideodaten, die Farbbilder des lebenden Gewe­ bes darstellen. Auf Grundlage dieser Normalvideodaten wird auf dem Monitor ein bewegtes Farbbild des Gewebes dargestellt.

Das Endoskop 6 enthält ferner einen Instrumentenkanal mit zwei Öffnungen, von denen eine am Endstück und die andere am Bedienteil des Endoskops 6 freiliegt, sowie ein diese Öffnungen verbindendes Rohr. Die Bedienperson kann einen weiter unten beschriebenen Anregungslichtleiter, Zangen, Instrumente oder verschiedene andere Sonden so durch den Instrumentenkanal führen, dass die Spitze des jeweiligen Elementes aus der distalen Endfläche des Einführteils des Endoskops 6 heraussteht.

Die Anregungslichtquelleneinheit 5 entspricht der oben beschriebenen Beleuch­ tungseinheit und enthält eine Ultraviolettlampe 51, einen Reflektor 52 und den Anregungslichtleiter 53. Die Ultraviolettlampe 51 ist eine Lichtquelle, die Licht mit einer Wellenlänge aussendet, die in einem Ultraviolett-Wellenlängenbereich liegt, um lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz anzuregen. Der Reflektor 52 ist ein Reflexionsspiegel, der symmetrisch zu seiner Rotationsachse und an seiner Innenfläche reflektierend ausgebildet ist. Der Anregungslichtleiter 53 besteht aus einer großen Zahl von Lichtleitfasern, die zu einem Bündel zusammengefasst sind. Der Anregungslichtleiter 53 ist bei dem Reflektor 52 zugewandtem proxima­ len Ende so durch den Instrumentenkanal des Endoskops 6 geführt, dass sein distales Ende aus der distalen Endfläche des Einführteils des Endoskops 6 her­ ausstehen kann.

Schaltet die Bedienperson die Ultraviolettlampe 51 ein, während die Lichtquellen­ einheit 41 ausgeschaltet ist, so wird das von der Ultraviolettlampe 51 ausgesen­ dete Anregungslicht an dem Reflektor 52 reflektiert und auf die diesem zuge­ wandte proximale Endfläche des Anregungslichtleiters 53 gebündelt. Das so gebündelte Anregungslicht wird durch den Anregungslichtleiter 53 übertragen und aus dessen distaler Endfläche auf das das zu untersuchende Objekt darstellende lebende Gewebe ausgesendet. Durch die Bestrahlung mit dem Anregungslicht wird das Gewebe zur Autofluoreszenz angeregt. Die Objektivoptik 62 empfängt sowohl die aus dem lebenden Gewebe stammende Autofluoreszenzstrahlung als auch das an der Oberfläche des Gewebes reflektierte Anregungslicht. Die auf die Objektivoptik 62 fallende Anregungslichtkomponente wird durch die an der Objek­ tivoptik 62 ausgebildete Ultraviolett-Sperrbeschichtung C und das Ultravio­ lett/Infrarot-Sperrfilter 64 im Wesentlichen gesperrt. Deshalb wird in der Bildebene der CCD 65 ein Bild des Gewebes allein aus der Autofluoreszenzstrahlung er­ zeugt. Die CCD 65 wandelt dieses Bild in Videosignale, nämlich F-Videosignale.

Der Prozessor 42 erzeugt auf Grundlage der von der CCD 65 ausgegebenen F- Videosignale Fluoreszenzvideodaten, welche die Verteilung der Autofluoreszenz in dem lebenden Gewebe darstellen. Basierend auf diesen Fluoreszenzvideoda­ ten wird so auf dem Monitor 3 ein aus der Autofluoreszenzstrahlung erzeugtes bewegtes Bild des Gewebes dargestellt.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen des Videoendoskopsystems kommt ein sogenanntes sequenzielles RGB-Bildsystem (Rahmensystem) zum Einsatz, in dem das untersuchte Objekt sukzessive mit blauem Licht, grünem Licht und rotem Licht beleuchtet wird, um basierend auf den durch die CCD 15 erhalte­ nen RGB-Videosignalen Normalfarbbilder des Objektes zu erzeugen.

Als ein anderes Verfahren zum Erzeugen von Farbbildern eines Objektes kommt auch ein Verfahren zur Anwendung, bei dem eine Farb-CCD verwendet wird, die ein mit einem Farbmosaikfilter ausgestatteter CCD-Flächensensor ist. Diese Farb- CCD wandelt ein Bild eines mit Weißlicht beleuchteten Objektes in Farbvideosi­ gnale. Bekanntlich gibt eine solche Farb-CCD dann gute Videosignale aus, wenn die Lichtstrahlen senkrecht auf ihre Bildebene fallen. Vorzugsweise sollten sie deshalb mit einem Objektiv verwendet werden, das vollständig telezentrisch ist. Setzt das Videoendoskopsystem eine solche Farb-CCD ein, so sollte seine Ob­ jektivoptik deshalb ein Objektiv haben, das zur Bildseite hin telezentrisch ist, und es sollte in dem Strahlengang ein Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 zwischen Objektiv und Farb-CCD angeordnet werden. Entsprechend der Objektivoptik 12 der oben erläuterten Ausführungsbeispiele sollte auch in diesem Fall die am weitesten hinten angeordnete Fläche der Objektivoptik mit einer Ultraviolett- Sperrbeschichtung C versehen sein. Wird das lebende Gewebe durch die Be­ leuchtung mit Anregungslicht zur Autofluoreszenz veranlasst, so wird das an der Oberfläche des Gewebes reflektierte Anregungslicht durch die Ultraviolett- Sperrbeschichtung C und das Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter 14 gesperrt. Im Er­ gebnis wird so das Anregungslicht auf 0,1% oder weniger reduziert.

Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, kann das erfindungsgemäße Videoen­ doskop das Anregungslicht nicht nur mit einem Ultraviolett/Infrarot-Sperrfilter, das in den Strahlengang zwischen Objektiv und Bildaufnahmevorrichtung eingesetzt ist, sondern auch mit einer Ultraviolett-Sperrbeschichtung, die an einer Linsenflä­ che der Objektivoptik ausgebildet ist, auf 0,1% oder weniger reduzieren. Das erfindungsgemäße Videoendoskopsystem ist so in der Lage, Fluoreszenzvideo­ daten auszugeben, die von dem Anregungslicht unbeeinflusst sind.

Claims (9)

1. Videoendoskop mit einer Objektivoptik zum Erzeugen eines Objektbildes, einer Bildaufnahmevorrichtung zum Wandeln des durch die Objektivoptik er­ zeugten Bildes in ein Videosignal und ein zwischen Objektivoptik und Bild­ aufnahmevorrichtung angeordnetes Filter, das sichtbares Licht durchlässt, während es lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz veranlassendes Anre­ gungslicht schwächt, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektivoptik eine Linsenfläche hat, die mit einer Beschichtung versehen ist, die das sichtbare Licht durchlässt, während sie das Anregungslicht schwächt.

2. Videoendoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ge­ samtdurchlässigkeit von Beschichtung und Filter für das Anregungslicht 0,1% oder weniger beträgt.

3. Videoendoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung an der am weitesten hinten angeordneten Linsenfläche der Objektivoptik vorgesehen ist.

4. Videoendoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Objektivoptik zur Bildseite hin telezentrisch ist.

5. Videoendoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Filter so ausgebildet ist, dass es für eine Laserbe­ handlung genutztes Infrarotlicht einer vorbestimmten Wellenlänge schwächt.

6. Videoendoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Beschichtung so ausgebildet ist, dass es für eine Laserbehandlung genutztes Infrarotlicht einer vorbestimmten Wellenlänge schwächt.

7. Videoendoskopsystem mit
einem Videoendoskop mit einer Objektivoptik zum Erzeugen eines Objektbil­ des, einer Bildaufnahmevorrichtung zum Wandeln des durch die Objektivop­ tik erzeugten Objektbildes in ein Videosignal und ein zwischen Objektivoptik und Bildaufnahmevorrichtung angeordnetes Filter, das sichtbares Licht durchlässt, während es lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz veranlassen­ des Anregungslicht schwächt,
einer Beleuchtungseinheit zum Bestrahlen des Objektes mit Anregungslicht und
einem Prozessor, der auf Grundlage des von der Bildaufnahmevorrichtung des Videoendoskops erzeugten Videosignals Fluoreszenzvideodaten erzeugt und ausgibt, die dem aus der Autofluoreszenzstrahlung des Objektes er­ zeugten Objektbild entsprechen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Objektivoptik eine Linsenfläche hat, die mit einer Beschichtung versehen ist, die das sichtbare Licht durchlässt, wäh­ rend sie das Anregungslicht schwächt.

8. Videoendoskopsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit das Objekt abwechselnd und wiederholt mit sichtba­ rem Licht und Anregungslicht bestrahlt und der Prozessor auf Grundlage eines Teils des Videosignals, den die Bildauf­ nahmevorrichtung des Videoendoskops in einer Zeit erzeugt, in der die Be­ leuchtungseinheit das sichtbare Licht ausstrahlt, Normalvideodaten und auf Grundlage eines Teils des Videosignals, den die Bildaufnahmevorrichtung in einer Zeit erzeugt, in der die Beleuchtungseinheit das Anregungslicht aus­ strahlt, die Fluoreszenzvideodaten erzeugt und ausgibt.

9. Videoendoskopsystem nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Monitor zum Darstellen des Bildes auf Grundlage der von dem Prozessor ausgegebenen Videodaten.