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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskopsystem, das der Beobachtung
eines Fluoreszenzbildes aus Autofluoreszenzstrahlung, die von einer
mit Anregungslicht bestrahlten Wand einer Körperkavität ausgesendet wird, sowie der
Beobachtung eines Normalbildes der mit Weißlicht beleuchteten Wand der
Körperkavität auf einer
Anzeigevorrichtung, z.B. einem Monitor, dient.
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Ein
Beispiel für
ein solches elektronisches Endoskopsystem ist in der Japanischen
Patentveröffentlichung
HEI 9-066023 offenbart. Das in dieser Veröffentlichung beschriebene System
enthält
eine erste Festkörper-Abbildungsvorrichtung,
die ein Fluoreszenzbild aufnimmt, und eine zweite Festkörper-Abbildungsvorrichtung,
die ein RGB-Farbbild mit Beleuchtungslicht nach einem Zeitfolgeverfahren aufnimmt.
In diesem System werden Signale, die von der ersten und der zweiten
Festkörper-Abbildungsvorrichtung
ausgegeben werden, von Videoschaltungen zu Fluoreszenzbildern bzw.
Normalbildern verarbeitet. Diese Signale werden dann von einer Bildsyntheseschaltung
zusammengesetzt und auf einer Monitorvorrichtung darge stellt. Durch
Betätigen
eines Wahlschalters können
dann eine der beiden Bildarten oder beide Bildarten auf der Monitorvorrichtung zur
Anzeige gebracht werden.
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Ein
anderes Beispiel ist in der Japanischen Patentveröffentlichung
P2003-33324 A beschrieben. Anliegende 11 zeigt ein Blockdiagramm
eines Systems, das in P2003-33324 A in 16 dargestellt ist.
Das in P2003-33324 A offenbarte System (vergl. 11) enthält eine erste Lampe 124,
die Beleuchtungslicht zur Normalbetrachtung aussendet, und eine
zweite Lampe 125, die Anregungslicht aussendet. Eine dieser
beiden Lichtarten wird wahlweise in einen Lichtleiter 133 eingekoppelt,
indem die Stellung eines beweglichen Spiegels 128 verändert wird. Von
einer CCD 137 aufgenommene Bildsignale werden in einem
ersten Speicher 141 und einem zweiten Speicher 142 gespeichert
und dann von einer Anzeigeort-Wahlschaltung 144 auf einem
Hi-Vision-Monitor 115 zur Anzeige gebracht. Wird ein Wahlschalter zum
Anzeigen von zwei Bildern (im Folgenden als Zwei-Bild-Anzeigeschalter
bezeichnet), eingeschaltet, so werden auf dem Hi-Vision-Monitor 115 ein Normalbild
und ein Fluoreszenzbild gleichzeitig dargestellt.
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Werden
jedoch das Normalbild und das Fluoreszenzbild gleichzeitig als bewegte
Bilder dargestellt, so ist die Helligkeit des Fluoreszenzbildes
eklatant geringer als die des Normalbildes. Werden die beiden Bilder
ohne jede Modifizierung nebeneinander auf dem Monitor dargestellt,
so stellt der große Helligkeitsunterschied
ein Problem dar, so dass der Betrachter unnötigerweise ermüdet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektronisches Endoskopsystem anzugeben,
das eine Ermüdung
des Betrachters, die durch den großen Helligkeitsunterschied
bei gleichzeitiger Darstellung eines Normalbildes und eines Fluoreszenzbildes
verursacht wird, verringert.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch das elektronische Endoskopsystem nach Anspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines elektronischen Endoskopsystems nach einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau des elektronischen Endoskopsystems
nach 1 zeigt,
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3 einen
Graphen, der die Durchlasscharakteristik eines Anregungslicht-Kantenfilters
zeigt, das in einer Optik nach 2 vorgesehen
ist,
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4 eine
Vorderansicht eines in der Optik nach 2 vorgesehenen
Filters,
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5 eine
schematische Darstellung, die den Aufbau eines Bedienfeldes des
Systems nach 2 zeigt,
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6 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau einer Systemsteuerung und
einer Signalvorverarbeitungsschaltung des Systems nach 2 zeigt,
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7 ein
Beispiel für
eine Bildschirmdarstellung auf einem Monitor in einem Normalbild-Darstellungsmodus,
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8 ein
Diagramm, das die jeweiligen zeitlichen Zuordnungen für die Bestrahlung
mit Weißlicht und
Anregungslicht sowie die jeweiligen zeitlichen Zuordnungen für die Ausgabe
von zwei Arten von Bilddaten aus einer Abbildungsvorrichtung in
einem Simultandarstellungsmodus zeigen,
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9 ein
Beispiel für
eine Bildschirmdarstellung auf dem Monitor in dem Simultandarstellungsmodus,
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10 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines elektronischen Endoskopsystems
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, und
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11 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau eines herkömmlichen elektronischen Endoskopsystems
zeigt.
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Im
Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele
des elektronischen Endoskopsystems nach der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Figuren beschrieben. Die Ausführungsbeispiele sind auf ein System
gerichtet, das so ausgebildet ist, dass man mit ihm ein Fluoreszenzbild
aus Autofluoreszenzstrahlung, die von einer mit Anregungslicht bestrahlten
Wand einer Körperkavität ausgesendet
wird, sowie ein Normalbild der mit Weißlicht beleuchteten Wand der
Körperkavität auf einer
Anzeigevorrichtung, wie einem Monitor, beobachten kann.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines elektronischen Endoskopsystems 1 nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 2 zeigt ein Blockdiagramm, das
den internen Aufbau des elektronischen Endoskopsystems 1 zeigt.
Wie in 1 gezeigt, enthält das elektronische Endoskopsystem 1 ein
Endoskop 10 zur Fluoreszenzbeobachtung, eine Lichtquelleneinrichtung 20 und
einen Monitor 60.
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Das
Endoskop 10 stellt ein übliches
elektronisches Endoskop dar, das derart modifiziert ist, dass es
zur Fluoreszenzbeobachtung geeignet ist. Das Endoskop 10 hat
einen langen und schlanken Einführteil 10a,
der in eine Körperkavität einführbar ist und
an seiner Spitze einen flexiblen Biegeteil aufweist, einen Bedienteil 10b,
der einen Winkelknopf und dergleichen zum Betätigen des Biegeteils des Einführteils 10a umfasst,
ein flexibles Lichtleiterrohr 10c, das den Bedienteil 10b mit
der Lichtquelleneinrichtung 20 verbindet, sowie einen Anschluss 10d, der
an der hinteren Verankerung des flexiblen Lichtleiterrohrs 10c angeordnet
ist.
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Die
Lichtquelleneinrichtung 20 speist Beleuchtungslicht und
Anregungslicht in das Endoskop 10. Wie weiter unten genauer
beschrieben, hat die Lichtquelleneinrichtung 20 zudem die
Funktion eines Bildsignalgenerators, der aus Signalen, die aus dem Endoskop 10 stammen,
Bildsignale erzeugt, sowie die Funktion, die Helligkeit mindestens
eines der Bilder so zu ändern,
dass der Helligkeitsunterschied zwischen dem Normalbild und dem
Fluoreszenzbild auf dem Monitor 60 verringert wird, wenn
diese aufgenommenen Bilder gleichzeitig dargestellt werden. An der
Vorderfläche
der Lichtquelleneinrichtung 20 befindet sich ein Schlüsselschalter 22 zum
Ein- und Ausschalten einer Hauptstromversorgung sowie ein Bedienfeld 23,
auf dem verschiedenartige Betätigungsschalter
angeordnet sind.
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Unter
Bezugnahme auf 2 werden im Folgenden der Aufbau
des zur Fluoreszenzbeobachtung bestimmten Endoskops 10 und
der Aufbau der Lichtquelleneinrichtung 20 nacheinander
beschrieben. An der distalen Endfläche des Einführteils 10a des
Endoskops 10 befinden sich eine Zerstreuungslinse 11 und
eine Objektivlinse 12. Im Endabschnitt des Einführteils 10a befinden
sich eine Abbildungsvorrichtung 13, z.B. ein CCD-Farbbildsensor,
der ein von der Objektivlinse 12 erzeugtes Farbbild des
Objektes aufnimmt, ein zwischen der Abbildungsvorrichtung 13 und
der Objektivlinse 12 angeordnetes Anregungslicht-Kantenfilter 14,
das aus dem von der Objektivlinse 12 auf die Abbildungsvorrichtung 13 gerichteten
Licht diejenigen Wellenlängenkomponenten ausfiltert,
die dem zur Fluoreszenzanregung vorgesehenen Anregungslicht entsprechen,
sowie ein Leitungstreiber 15, der von der Bilderzeugungsvorrichtung 13 ausgegebene
Bildsignale verstärkt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass Das Anregungslicht-Kantenfilter 14 auch
dem Objekt näher
als die Objektivlinse 12 angeordnet sein kann.
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Wie
in 3 gezeigt, hat das Anregungslicht-Sperrfilter 14 eine
derartige Charakteristik, dass das Anregungslicht herausgefiltert
wird, während Licht
mit Wellenlängen,
die länger
als die des Anregungslichtes sind, durchgelassen wird. Dadurch kann
verhindert werden, dass das Anregungslicht, das an der Wand der
zu beobachtenden Körperkavität reflektiert
wird. in die Abbildungsvorrichtung 13 aufgenommen werden.
Da im nahen Ultraviolettbereich liegendes Licht, das einen lebenden
Organismus zur Autofluoreszenz anregt, als Anregungslicht genutzt
wird, verursacht das Herausfiltern der Wellenlängenkomponenten des Anregungslichtes
durch das Anregungslicht-Kantenfilter 14 keine Probleme, wenn
bei der Aufnahme farbiger Normalbilder eine blaue Lichtkomponente
aufgenommen wird, die üblicherweise
auch als Anregungslichtfilter genutzt wird.
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Eine
Signalleitung 18, die die von dem Leitungstreiber 15 verstärkten Bildsignale überträgt, ist durch
den Einführteil 10a,
den Bedienteil 10b und das flexible Lichtleiterrohr 10c geführt und
an eine Signalverarbeitungsschaltung der Lichtquelleneinrichtung 20 angeschlossen,
die mit dem Endoskop 10 verbunden ist.
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Parallel
zur Signalleitung 18 ist ein Lichtleiter 16, der
aus einem Bündel
mehrerer Lichtleitfasern besteht, durch den Einführteil 10a, den Bedienteil 10b und
das flexible Lichtleiterrohr 10c geführt. Die Endfläche des
Lichtleiters 16 ist innerhalb des Endabschnitts des Einführteils 10a der
Zerstreuungslinse 11 zugewandt. Die hintere Verankerung
des Lichtleiters 16 ist fest in die Lichtquelleneinrichtung 20 eingeführt. Ferner
hat ein Anschlussteil 10d des Endoskops 10 einen
eingebauten ROM 17, aus dem Identifikationsdaten ausgelesen
werden, wenn das Endoskop 10 an der Lichtquelleneinrichtung 20 angebracht ist.
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Die
Lichtquelleneinrichtung 20 koppelt wahlweise entweder Weißlicht zur
Beobachtung der Körperkavitätwand oder
Anregungslicht, das lebendes Gewebe in der Körperkavitätwand zum Aussenden von Autofluoreszenzstrahlung
anregt, in die Endfläche
der hinteren Verankerung des Lichtleiters 16 ein. Die Lichtquelleneinrichtung 20 verarbeitet
ferner die von dem Leitungstreiber 15 empfangenen Bildsignale
zu Videosignalen und gibt diese an den Monitor 60 aus.
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Eine
in der Lichtquelleneinrichtung 20 vorgesehene Optik enthält eine
Weißlichtquelle
(Lampe mit Entladungsröhre) 30,
die weitgehend paralleles Weißlicht
aussendet, eine Steuerblende 31, die den Strahldurchmesser
des von der Weißlichtquelle 30 ausgesendeten
Weißlichtes
einstellt, eine Kondensorlinse 32, die das durch die Steuerblende 31 tretende
Weißlicht
auf die Endfläche
der hinteren Verankerung des Lichtleiters 16 bündelt, eine
Anregungslichtquelle 33, die das Anregungslicht aussendet,
einen Lichtwellenleiter (Einmodenfaser) 34, der das von der
Anregungslichtquelle 33 ausgesendete Anregungslicht führt, eine
Kollimatorlinse 35, die das divergierend aus dem Lichtwellenleiter 34 austretende Anregungslicht
kollimiert, und einen dichroitischen Spiegel 36, der die
beiden Strahlengänge
des Weißlichtes
und des Anregungslichtes zusammenführt.
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Die
Steuerblende 31 wird von einem Blendenmotor 31a angetrieben
und hat die Funktion, die Intensität des Weißlichtes entsprechend dem Reflexionsvermögen des
Objektes einzustellen. Der auf das Weißlicht bezogene Strahlengang,
der von der Weißlichtquelle 30 geradlinig
zum Lichtleiter 16 verläuft, und
der auf das Anregungslicht bezogene Strahlengang, der den erstgenannten
Strahlengang senkrecht schneidet, werden von dem dichroitischen Spiegel 36 zusammengeführt, der
demnach eine Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung bildet.
Da der dichroitische Spiegel 36 das Weißlicht durchlässt und
das Licht im nahen Ultraviolettbereich, dessen Wellenlängen kürzer als
die des Weißlichtes
sind, reflektiert, lässt
der dichroitische Spiegel 36 den größeren Teil des Weißlichtes
durch und reflektiert das Anregungslicht, wodurch beide Lichtarten
in einen einzigen Strahlengang eingekoppelt werden, der sich zur
Endfläche
der hinteren Verankerung des Lichtleiters 16 erstreckt.
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Zwischen
der Weißlichtquelle 30 und
dem dichroitischen Spiegel 36 befindet sich eine drehbare Blende 37,
die eine intermittierende Ein/Ausschaltung des Weißlichtes
ermöglicht,
d.h. das Weißlicht intermittierend
durchlässt
oder sperrt. Die drehbare Blende 37 hat, wie ihre Vorderansicht
nach 4 zeigt, ein fächerförmiges Fenster 37a mit
einem Mittelpunktswinkel von 180°.
Das Fenster 37a ist so bemessen, dass es größer als
der Durchmesser des Weißlichtstrahls
ist. Mit Antrieb eines Blendenmotors 38 rotiert die Blende 37 und
lässt intermittierend
das Weißlicht
durch.
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Die
Lichtquelleneinrichtung 20 hat eine Lampenstromversorgung 51,
die die Weißlichtquelle 30 mit
Strom versorgt, einen Lasertreiber 53, der die Anregungslichtquelle 33 ansteuert
und schaltet, einen ersten Motortreiber 53, der den Blen denmotor 31a ansteuert,
einen zweiten Motortreiber 54, der den Blendenmotor 38 ansteuert,
und einen CCD-Treiber 56, der die Abbildungsvorrichtung 13 ansteuert.
Die Lichtquelleneinrichtung 20 enthält ferner eine Signalvorverarbeitungsschaltung 57,
die von dem Leitungstreiber 15 empfangene Bildsignale verarbeitet,
einen ersten und einen zweiten Speicher 58a, 58b,
die von der Signalvorverarbeitungsschaltung 57 ausgegebene
digitale Bildsignale temporär
speichern, eine Signalnachverarbeitungsschaltung 59, die
die von den Bildspeichern 58a, 58b ausgegebenen
digitalen Bildsignale in standardisierte, auf einem Fernsehmonitor darstellbare
Videosignale wandelt und diese ausgibt, sowie eine Systemsteuerung 70 und
eine Zeitsteuerung 31, die alle vorstehend genannten Komponenten
steuern.
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Die
Systemsteuerung 70 ist mit einem Fluoreszenzmodusschalter 73,
der an dem Bedienteil 10b vorgesehen ist, sowie mit verschiedenartigen Schaltern,
die auf dem Bedienfeld 23 angeordnet sind, elektrisch verbunden. Über die
Einstellungen der jeweiligen Schalter kontrolliert die Systemsteuerung 70 die
Lampenstromversorgung 51 und den Lasertreiber 52 in
der Weise, dass das Weißlicht
und das Anregungslicht aufeinanderfolgend ausgesendet oder gestoppt
werden, und schaltet ferner die Darstellung auf dem Monitor 60.
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Wie
in 5 gezeigt, befinden sich auf dem Bedienfeld 23 eine
Fluoreszenzmodus-Anzeigetaste 23a zum Auswählen von
in dem Fluoreszenzmodus darzustellenden Bildern, nämlich nur
das Fluoreszenzbild oder sowohl das Fluoreszenzbild und das Normalbild,
die gleichzeitig nebeneinander dargestellt werden, sowie ein Paar
Helligkeitseinstelltasten 23b und 23c zum Erhöhen bzw.
Verringern der Helligkeit. Zusätzlich
hat das Bedienfeld 23 eine Zwei-Bild-Anzeige 23d,
die aufleuchtet, wenn in dem Fluoreszenzmodus sowohl das Fluoreszenzbild
als auch das Normalbild zur gleichzeitigen und nebeneinanderliegenden
Darstellung ausgewählt
sind, sowie eine Einstellpegelanzeige 23e, die einen Zielwert für die Helligkeit
des Fluoreszenzbildes und des Normalbildes, der durch Betätigen der
Helligkeitseinstelltasten 23b und 23c eingestellt
ist, sichtbar anzeigt.
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Ist
das Endoskop 10 an die Lichtquelleneinrichtung 20 angeschlossen,
so ist auch der in das Endoskop 10 eingebaute ROM 17 mit
der Systemsteuerung 70 verbun den, so dass durch Auslesen
der in dem ROM 17 gespeicherten Identifikationsdaten festgestellt
werden kann, dass das Endoskop 10 an die Lichtquelleneinrichtung 20 angeschlossen
ist.
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Über einen
von der Systemsteuerung 70 ausgegebenen Befehl steuert
die Zeitsteuerung 71 den Lasertreiber 52 so an,
dass dieser mit einer vorbestimmten zeitlichen Abstimmung (Timing)
das Anregungslicht intermittierend ein- und ausschaltet. Ferner
steuert die Zeitsteuerung den zweiten Motortreiber 54 so
an, dass dieser wiederum den Blendenmotor 38 veranlasst,
das Weißlicht
mit einer vorbestimmten zeitlichen Festlegung (Timing) intermittierend
ein- und auszuschalten. Außerdem
steuert die Zeitsteuerung 71 über den CCD-Treiber 56 auch
die zeitliche Festlegung, mit der die Abbildungsvorrichtung 13 ein
Bild aufnimmt. Schließlich
steuert die Zeitsteuerung 71 das Auslesen und Schreiben
der Daten aus den bzw. in die Bildspeicher 58a, 58b (Adressdatensteuerung),
wodurch die jeweiligen zeitlichen Festlegungen der Bildsignalverarbeitung
für die
Signalvorverarbeitungsschaltung 57 und die Signalnachverarbeitungsschaltung 59 angegeben
werden.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf das in 6 gezeigte
Blockdiagramm der interne Aufbau der Systemsteuerung 70 und
der Signalvorverarbeitungsschaltung 57 beschrieben, die
ausgebildet sind, die Bildhelligkeit zu verändern. Die Systemsteuerung 70 hat
eine Einstelltabelle 70a, die einen mit den Helligkeitseinstelltasten 23b und 23c des Bedienfeldes 23 eingestellten
Zielwert für
die Helligkeit des Normalbildes und des Fluoreszenzbildes definiert,
sowie einen ersten und einen zweiten Komparator 70b, 70c,
die die Helligkeit des Normalbildes und des Fluoreszenzbildes mit
dem Zielwert vergleichen.
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Die
Signalvorverarbeitungsschaltung 57 hat einen A/D-Wandler 57a,
der bei Aufnahme des Fluoreszenzbildes von der Abbildungsvorrichtung 13 ausgegebene
analoge Fluoreszenzbildsignale YUV und bei Aufnahme des Normalbildes
von der Abbildungsvorrichtung 13 ausgegebene analoge Normbildsignale
R, G, B in entsprechende digitale Signale wandelt, eine erste Helligkeitswandlerschaltung 57b,
die digital gewandelte Farbsignale des Normalbildes in Helligkeitssignale wandelt,
einen ersten Detektor 57c, der die Bildhelligkeit durch
Analysieren eines Histogramms der Helligkeitssignale erfasst, eine
zweite Helligkeitswandlerschaltung 57d, der digitale gewandelte
Signale des Fluoreszenzbildes in Helligkeitssignale wandelt, einen
zweiten Detektor 57e, der die Fluoreszenzbildhelligkeit
durch Analysieren eines Histogramms der Helligkeitssignale erfasst,
sowie einen Vervielfacher 57f, der die digital gewandelten Bildsignale
verstärkt
oder abschwächt.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des wie oben erläutert aufgebauten
Endoskopsystems gemäß erstem
Ausführungsbeispiel
beschrieben. Dieses Endoskopsystem arbeitet in einem der folgenden
drei Modi, in denen bewegte Bilder dargestellt werden: in einem
Normalbildmodus, in dem das durch kontinuierliche Anwendung des
Weißlichtes aufgenommene
(farbige) Normalbild als bewegtes Bild dargestellt wird; in einem
Fluoreszenzbildmodus, in dem das durch kontinuierliche Anwendung
des Anregungslichtes aufgenommene Fluoreszenzbild als bewegtes Bild
dargestellt wird; und in einem Simultandarstellungsmodus, in dem
das Normalbild und das Fluoreszenzbild, die durch abwechselnde Anwendung
des Weißlichtes
und des Anregungslichtes aufgenommen werden, als bewegte Bilder
dargestellt werden. Ist der Fluoreszenzmodusschalter 73 am Bedienteil 10b des
Endoskops 10 ausgeschaltet, so ist das System auf den Normalbildmodus
eingestellt. Ist dagegen der Fluoreszenzmodusschalter 73 eingeschaltet,
so ist das System entweder auf den Fluoreszenzbildmodus oder den
Simultandarstellungsmodus eingestellt. Dabei kann durch Betätigen der Fluoreszenzmodus-Anzeigetaste 23a des
Bedienfeldes 23 vorher festgelegt werden, welcher Modus ausgewählt wird.
Im Folgenden werden die einzelnen Modi beschrieben.
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Ist
der Fluoreszenzmodusschalter 73 ausgeschaltet, so ist das
System, wie oben erwähnt,
auf den Normalbildmodus eingestellt. In dem für die Normalbeobachtung bestimmten
Normalbildmodus steuert die Systemsteuerung 70 die Lampenstromversorgung 51 so
an, dass die Weißlichtquelle 30 kontinuierlich
Weißlicht
aussendet. Zu diesem Zeitpunkt sind der Blendenmotor 38 und
die Anregungslichtquelle 33 nicht in Betrieb, d.h. noch
ausgeschaltet. Die rotierende Blende 37 hält dabei
das Fenster 37a im Strahlengang des Weißlichtes an, so dass das Weißlicht durch
die Blende 37 tritt. So wird das von der Weißlichtquelle 30 ausgegebene Weißlicht kontinuierlich in
den Lichtleiter 16 eingekoppelt. Die an der Spitze des
Endoskops 10 vorgesehene Abbildungsvorrichtung 13 nimmt
das Bild der mit dem Weißlicht
beleuchteten Körperkavität auf. Die
von der Abbildungsvorrichtung 13 ausgegebenen Normalbildsignale
werden über
den Leitungstreiber 15 und die Signalleitung 18 der
Signalvorverarbeitungsschaltung 57 zugeführt.
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Die
Signalvorverarbeitungsschaltung 57 ermöglicht es dem ersten Bildspeicher 58a und
dem zweiten Bildspeicher 58b an Hand der von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen
Signale, die Normalbilddaten zu speichern. Die Signalnachverarbeitungsschaltung 59 liest
an Hand der von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Signale
die Bildsignale aus dem ersten Bildspeicher 58a und dem
zweiten Bildspeicher 58b aus und wandelt diese in die Videosignale, über die
auf dem Monitor 60 ein einziges bewegtes Normalbild bildschirmfüllend dargestellt
wird. 7 zeigt ein Beispiel für eine Bildschirmdarstellung
auf dem Monitor 60 im Normalbildmodus.
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Im
Normalbildmodus vergleicht der erste Komparator 70b der
Systemsteuerung 70 den in der Einstelltabelle 70a definierten
Zielwert mit der von dem ersten Detektor 57c der Signalvorverarbeitungsschaltung 57 ausgegebenen
Helligkeit des Normalbildes, um die Intensität des Weißlichtes durch Steuern des
ersten Motortreibers 53 einzustellen, der den Blendenmotor 31a in
Abhängigkeit
des Vergleichsergebnisses ansteuert. Wie in 6 gezeigt,
ist ferner der erste Komparator 57b mit einem Blendenöffnungsdetektor 31b verbunden,
der den öffnungsgrad der
Steuerblende 31 erfasst. Der erste Komparator 57b empfängt von
dem Blendenöftnungsdetektor 31b ein
Erfassungssignal, um den ersten Motortreiber in einem geschlossenen
Regelkreis anzusteuern.
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Wird
in dem Normalbildmodus der Fluoreszenzmodusschalter 73 eingeschaltet,
so wird das System entweder auf den Fluoreszenzbildmodus oder den
Simultandarstellungsmodus eingestellt, genauer gesagt, auf den Modus,
der vorher mittels der Fluoreszenzmodus-Anzeigetaste 23a des
Bedienfeldes 23 festgelegt worden ist. Ist das System mittels der
Fluoreszenzmodus-Anzeigetaste 23a des Bedienfeldes 23 auf
den Fluoreszenzbildmodus eingestellt, so steuert die Systemsteue rung 70 die
Lampenstromversorgung 51 so, dass die Weißlichtquelle 30 ausgeschaltet
wird. Ferner steuert das System den Lasertreiber 52 so,
dass die Anregungslichtquelle 33 veranlasst wird, kontinuierlich
das Anregungslicht auszusenden. Der Blendenmotor 38 ist
immer noch ausgeschaltet. So wird das von der Anregungslichtquelle 33 ausgegebene
Anregungslicht kontinuierlich in den Lichtleiter 16 eingekoppelt.
Die an der Spitze des Endoskops 10 vorgesehene Abbildungsvorrichtung 13 nimmt
das Bild auf, das aus der Fluoreszenzstrahlung gebildet ist, die
von der durch das Anregungslicht angeregten Körperkavität ausgesendet wird. Die von
der Abbildungsvorrichtung 13 ausgegebenen Fluoreszenzbildsignale
werden über
den Leitungstreiber 15 und das Signalkabel 18 der
Signalvorverarbeitungsschaltung 57 zugeführt.
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Auf
Grundlage der von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Signale
ermöglicht
es die Signalvorverarbeitungsschaltung 57 dem ersten und
dem zweiten Speicher 58a, 58b, die Fluoreszenzsignale zu
speichern. Auf Grundlage der von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen
Signale liest die Signalnachverarbeitungsschaltung 59 die
Bildsignale aus dem ersten und dem zweiten 58a, 58b aus,
um die Bildsignale in Videosignale zu wandeln, über die ein einziges Fluoreszenzbild
bildschirmfüllend
in Übereinstimmung
mit der Anzeigefläche
des Monitors 60 auf letzterem als bewegtes Bild dargestellt
wird.
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Der
zweite Komparator 70c der Systemsteuerung 70 vergleicht
den in der Einstelltabelle 70a definierten Zielwert mit
der von dem zweiten Detektor 57e der Signalvorverarbeitungsschaltung 57 ausgegebenen
Helligkeit des Fluoreszenzbildes und steuert in Abhängigkeit
des Vergleichsergebnisses in einer ersten Stufe den zum Ansteuern
der Anregungslichtquelle 33 vorgesehenen Lasertreiber 52 so,
dass die Lichtabgabemenge der Anregungslichtquelle 33 eingestellt
wird. Reicht das Steuern der Lichtabgabemenge nicht aus, den Zielwert
zu erreichen, so wird in einer zweiten Stufe der Vervielfacher 57f so
gesteuert, dass die Verstärkung
der Fluoreszenzbildsignale geändert
wird. In der Regel ist das Fluoreszenzbild dunkel, so dass in der
ersten Stufe die Abgabe der Fluoreszenzstrahlung durch Erhöhen der Lichtabgabe
der Anregungslichtquelle 33 verstärkt wird. Falls erforderlich,
werden dann noch die Fluoreszenzbildsignale verstärkt. Da
es erforderlich ist, die Hellig keit des Fluoreszenzbildes unter
Berücksichtigung
der von dem Vervielfacher 57f geänderten Verstärkung zu
bestimmen, ist der Vervielfacher 57f der zweiten Helligkeitswandlerschaltung 57d vorgeschaltet.
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Ist
der Fluoreszenzmodusschalter 73 eingeschaltet und der Simultandarstellungsmodus
mittels der Fluoreszenzmodus-Anzeigetaste 23a eingestellt, so
steuert die Systemsteuerung 70 die Lampenstromversorgung 51 so,
dass die Weißlichtquelle kontinuierlich
Licht abgibt. Die Zeitsteuerung 71 steuert den zweiten
Motortreiber 54 so, dass der Blendenmotor 38 dreht.
Ferner steuert die Zeitsteuerung 71 den Lasertreiber 52 so,
dass die Anregungslichtquelle 33, während das Fenster 37a der
Blende 37 im Strahlengang des Weißlichtes angeordnet ist (d.h. während das
Weißlicht
in den Lichtleiter eingekoppelt wird), ausgeschaltet ist und, während der
abschirmende Teil der Blende 37 in dem Strahlengang des Weißlichtes
angeordnet ist (d.h. während
das Weißlicht
nicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird), das Anregungslicht
erzeugt. Dadurch wird das Objekt abwechselnd mit dem Weißlicht und
dem Anregungslicht bestrahlt. Die an der Spitze des Endoskops 10 vorgesehene
Abbildungsvorrichtung 13 nimmt so abwechselnd das Normalbild
der mit dem Weißlicht
beleuchteten Körperkavitätwand und
das Fluoreszenzbild der mit dem Anregungslicht angeregten Körperkavitätwand auf.
Die von der Abbildungsvorrichtung 13 ausgegebenen Bildsignale
werden über
den Leitungstreiber 15 und die Signalleitung 18 der
Signalvorverarbeitungsschaltung 57 zugeführt.
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8 ist
ein Diagramm, das die zeitlichen Festlegungen für die Bestrahlungen mit Weißlicht und
Anregungslicht im Simultandarstellungsmodus sowie die zeitliche
Festlegung für
die Ausgabe der Bilddaten aus der Abbildungsvorrichtung 13 zeigt. Wie
in 8 gezeigt, wird das farbige Normalbild aufgenommen,
während
mit Weißlicht
und nicht mit Anregungslicht gearbeitet wird. Dagegen wird das Fluoreszenzbild
aufgenommen, während
nicht mit Weißlicht,
sondern mit Anregungslicht gearbeitet wird.
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Auf
Grundlage der von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Signale
ermöglicht
es die Signalvorverarbeitungsschaltung 57 dem ersten Bildspeicher 58a,
die Normal bildsignale zu speichern, und dem zweiten Bildspeicher 58b,
die Fluoreszenzbildsignale zu speichern. Auf Grundlage der von der
Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Signale liest die Signalnachverarbeitungsschaltung 59 die
jeweiligen Bildsignale aus dem ersten und dem zweiten Bildspeicher 58a, 58b aus
und nimmt eine Bildrasterwandlung an den jeweiligen Bildsignalen
vor, die dann als bewegtes Normalbild bzw. als bewegtes Fluoreszenzbild
auf dem Monitor 60 dargestellt werden. 9 zeigt
ein Beispiel für
die Bildschirmdarstellung auf dem Monitor 60 im Simultandarstellungsmodus.
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Im
Simultandarstellungsmodus empfängt
der erste Komparator 70b der Systemsteuerung 70 nicht den
Zielwert aus der Einstelltabelle 70a und vergleicht stattdessen
die von dem ersten Detektor 57c ausgegebene Helligkeit
des Normalbildes mit der von dem zweiten Detektor 57e ausgegebenen
Helligkeit des Fluoreszenzbildes. Auf Grundlage des Vergleichsergebnisses
wird der erste Motortreiber 53 gesteuert, die Intensität des Weißlichtes
so einzustellen, dass die Helligkeit des Normalbildes im Wesentlichen gleich
der Helligkeit des Fluoreszenzbildes wird.
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Werden
in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel das Normalbild
und das Fluoreszenzbild nebeneinander auf dem (einzigen) Monitor 60 dargestellt,
so kann durch Abblenden der Steuerblende 31 in Übereinstimmung
mit der Helligkeit des Fluoreszenzbildes zur Verringerung der Intensität des Weißlichtes
die Helligkeit des Normalbildes im Wesentlichen gleich der Helligkeit
des Fluoreszenzbildes eingestellt werden, so dass eine Ermüdung des
Betrachters infolge des Helligkeitsunterschiedes vermieden wird.
Es wurde jedoch festgestellt, dass ein zu dunkles Normalbild Probleme
bei der Betrachtung verursacht, so dass die Helligkeit des Normalbildes
nicht exakt an die Helligkeit des Fluoreszenzbildes angeglichen
werden muss, es sei denn, der dadurch entstehende Helligkeitsunterschied
der beiden Bilder führt
zu einer Ermüdung
des Betrachters.
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10 ist
ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines elektronischen
Endoskopsystems zeigt, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt. Dieses System unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel dadurch,
dass zwei Monitore 60 und 61 und entsprechend
zwei Signalnachverarbeitungsschaltungen 59a und 59b für die beiden
Monitor 60 und 61 vorgesehen sind. Im Übrigen stimmt
das zweite Ausführungsbeispiel
mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein.
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Werden
in dem ersten Ausführungsbeispiel das
Normalbild und das Fluoreszenzbild im Simultandarstellungsmodus
gleichzeitig dargestellt, so werden die beiden verschiedenartigen
Bilder nebeneinander auf dem einzigen Monitor 60 dargestellt.
Die Darstellungsfläche
für jedes
Bild ist deshalb klein. Demnach ist es auch schwieriger als bei
einer bildschirmfüllenden
Darstellung, Details zu sehen. Um dieses Problem zu lösen, werden
in dem System nach zweitem Ausführungsbeispiel
das Normalbild und das Fluoreszenzbild im Simultandarstellungsmodus
auf dem ersten bzw. dem zweiten Monitor 60, 61 jeweils
bildschirmfüllend
dargestellt.
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Die
Systemsteuerung 70 und die Signalvorverarbeitungsschaltung 57 sind
wie in dem in 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel
aufgebaut. Sie steuern die Helligkeit des auf dem Monitor 60 dargestellten
Normalbildes so, dass diese im Wesentlichen gleich der Helligkeit
des auf dem Monitor 61 dargestellten Fluoreszenzbildes
ist. Eine Ermüdung
des Betrachters infolge eines Helligkeitsunterschiedes kann so bei
Beobachtung beider Monitore 60, 61 verringert
werden.
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Werden
wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel
zwei Monitore verwendet, so erzielt man den gleichen Effekt, wenn
die Helligkeit jedes einzelnen Monitors eingestellt wird. Hierzu
ist jedoch beispielsweise folgender Fall zu betrachten: im Normalbildmodus
oder im Fluoreszenzbildmodus betrachten ein Arzt, der die medizinische
Behandlung durchführt, und
eine Krankenschwester, die den Arzt unterstützt, das gleiche Bild auf verschiedenen
Monitoren. In diesem Fall kann nicht vollständig festgelegt werden, welches
Bild auf welchem Monitor dargestellt wird. Es ist deshalb mühsam, die
Monitorhelligkeit jedes Mal, wenn der Modus geändert wird, von Hand einzustellen.
Da es die Ausgestaltung nach zweitem Ausführungsbeispiel ermöglicht,
vorher die Helligkeit einer der beiden Monitore auf die Helligkeit
des anderen einzustellen, und da die Helligkeit jedes Bildes auf der
Seite der Lichtquelleneinrichtung 20 automatisch eingestellt
wird, können
die Bilder mit geeigneter Helligkeit und ohne Mühe betrachtet werden.