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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskop, das im Stande ist,
zusätzlich
zu einem normalen Vollfarbbild ein Autofluoreszenzbild zur Diagnose
einer krankhaften Veränderung,
z. B. Krebs, sowie ein Beobachtungsbild darzustellen, das von Licht erzeugt
wird, dessen Wellenlängen
in einem schmalen Wellenlängenband
innerhalb des sichtbaren Lichtes liegen.
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In
einem elektronischen Endoskop kann zusätzlich zu einem normalen Vollfarbbild,
im Folgenden auch als Standardvollfarbbild bezeichnet, ein so genanntes "Schmalbandbild" dargestellt werden,
das von Licht in einem schmalen Wellenlängenbereich erzeugt wird. Nahe
der Oberfläche
der Epithelschicht liegende Kapillargefäße reflektieren Licht kurzer
Wellenlängen.
Dagegen reflektieren Organe, die tiefer in der Epithelschicht liegen,
Licht längerer
Wellenlängen.
Deshalb können
mittels eines Farbfilters, das Licht mit kurzen Wellenlängen bzw.
mit langen Wellenlängen
durchlässt,
Kapillargefäße bzw.
Organe in der Epithelschicht in Form eines Schmalbandbildes klar
dargestellt werden.
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Bei
Bestrahlung mit Licht, dessen Wellenlängen im Ultraviolettbereich
oder in dessen Nähe
liegen (im Folgenden als "Anregungslicht" bezeichnet) kann zudem
ein auf Fluoreszenzlicht basierendes Bild (im Folgenden als "Autofluoreszenzbild" bezeichnet) auf einem
Monitor dargestellt werden. So enthält in der Epithelschicht vorhandenes
Gewebe eine fluoreszierende Substanz, die bei Bestrahlung mit Anregungslicht
Fluoreszenzlicht aussendet (im Folgenden als "Autofluoreszenzlicht" bezeichnet). Auf einem Bildsensor kann
durch das Fluoreszenzlicht, das durch eine Objektivlinse trifft,
ein Objektbild erzeugt werden. Da die Menge an Autofluoreszenzlicht,
die von einer krankhaft veränderten
Stelle oder einem Teil abnormalen Gewebes ausgesendet wird, schwächer als
das von dem normalen Gewebe ausgesendete Licht ist, ist die Luminanz
der krankhaft veränderten
Stelle oder des diese umgebenden Bereichs in einem Autofluoreszenzbild
vergleichsweise klein. Die krankhafte Veränderung kann so durch einen Vergleich
mit dem Standardvollfarbbild, das man mit Weißlicht erhält, einfach erfasst werden.
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Um
das Standardbild und das Schmalbild darzustellen, werden beispielsweise
zwei rotierende Farbfilter, die jeweils unterschiedliche Farbelemente aufweisen,
koaxial längs
eines Strahlengangs angeordnet. Die Bilderzeugung wird nach dem
Farbfolge- oder Farbsequentialverfahren durchgeführt. Dabei hat eines der Farbfilter
eine dem menschlichen Sehvermögen
entsprechende spektrale Durchlasscharakteristik, während das
andere Farbfilter eine spektrale Durchlasscharakteristik aufweist,
die eine Verteilung von einigen diskreten, schmalbandigen Wellenlängenbereichen
vorsieht. Bei der Darstellung des Standardbildes werden die Farbfilter
senkrecht zu dem genannten Strahlengang so bewegt, dass das eine,
der menschlichen Wahrnehmung entsprechende Farbfilter in dem Strahlengang
angeordnet wird. Bei Darstellung des Schmalbandbildes wird das andere
Farbfilter in dem Strahlengang angeordnet. Um das Autofluoreszenzbild
darzustellen, wird außerdem das
genannte andere Farbfilter durch ein für das Autofluoreszenzbild bestimmtes
Filter ersetzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektronisches Endoskopsystem anzugeben,
das im Stande ist, ein Standardvollfarbbild, ein Schmalbandbild
und ein Autofluoreszenzbild scharf und deutlich darzustellen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein
elektronisches Endoskop nach der Erfindung hat eine Videobeobachtungseinheit
mit einem ersten Bildsensor und einem zweiten Bildsensor und eine
Lichtzuführvorrichtung,
die selektiv Weißlicht und
Anregungslicht auf ein zu betrachtendes Objekt, z. B. einen Körperteil,
aussendet. Das elektronische Endoskop hat ferner ein erstes Farbfilter
und eine zweites Farbfilter. Das erste Farbfilter ist in einem auf den
ersten Bildsensor gerichteten Strahlengang angeordnet und hat eine
spektrale Durchlasscharakteristik derart, dass es Licht in einem
ersten Wellenlängenbereich
entsprechend der Farbe Blau durchlässt. Das zweite Farbfilter
ist in einem auf den zweiten Bildsensor gerichteten Strahlengang
angeordnet und hat eine spektrale Durchlasscharakteristik derart, dass
es Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich entsprechend den
Farben Grün
und Rot durchlässt. Das
elektronische Endoskop hat eine ersten Signalprozessor, einen zweiten
Signalprozessor und einen dritten Signalprozessor. Der erste Signalprozessor erzeugt
Standardbild-Videosignale
entsprechend einem Standardbeobachtungsbild auf Grundlage von Bildpixelsignalen,
die durch das Weißlicht
erzeugt und aus dem ersten und dem zweiten Bildsensor ausgelesen
werden. Der zweite Signalprozessor erzeugt Schmalbandbild-Videosignale
entsprechend einem Schmalbandbild auf Grundlage von Bildpixelsignalen,
die durch den am Objekt reflektierten Teil des Anregungslichtes
erzeugt und aus dem ersten Bildspeicher ausgelesen werden. Der dritte
Signalprozessor erzeugt Autofluoreszenz-Videosignale entsprechend
einem Autofluoreszenzbild auf Grundlage von Bildpixelsignalen, die
durch das aus dem Objekt ausgesendete Autofluoreszenzlicht erzeugt und
aus dem zweiten Bildsensor ausgelesen werden.
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Beispielsweise
wird der erste Wellenlängenbereich
auf einen Bereich eingestellt, der eine Grenzwellenlänge in einem
Bereich zwischen 450 nm und 550 nm nicht übersteigt. Der zweite Wellenlängenbereich
wird vorteilhaft auf einen Bereich eingestellt, der über dieser
Grenzwellenlänge
liegt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Änderungselement zur Änderung
des Beobachtungsmodus vorgesehen. Dieses Änderungselement wird betätigt, um
einen Standardbeobachtungsmodus zum Darstellen des Standardbeobachtungsbildes
oder einen Spezialbeobachtungsmodus zum Darstellen des Autofluoreszenzbildes
und des Schmalbandbildes einzustellen.
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Um
eine Farbänderung
deutlich zum Ausdruck zu bringen, enthält in einer vorteilhaften Ausgestaltung
das erste Farbfilter mehrere erste Farbelemente, deren spektrale
Verteilungskurven unterschiedliche spektrale Höchstwerte aufweisen. Entsprechend
kann das zweite Farbfilter mehrere zweite Farbelemente enthalten,
deren spektrale Verteilungskurven unterschiedliche spektrale Höchstwerte aufweisen.
Beispielsweise enthält
das erste Farbfilter drei Farbelemente, die in gleichmäßigen Abständen voneinander
verteilte spektrale Höchstwerte
aufweisen. Das zweite Farbfilter enthält beispielsweise zwei oder
drei Farbelemente, die in gleichmäßigen Abständen voneinander verteilte
spektrale Höchstwerte aufweisen.
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Um
das Standardbeobachtungsbild, das Schmalbandbild und das Autofluoreszenzbild
unter Verwendung nur einer einzigen Optik zu erhalten, können beispielsweise
eine einzige Objektivoptik, die ein Objektbild erzeugt, und ein
Strahlteiler vorgesehen werden. Der Strahlteiler teilt das durch
die Objektivoptik tretende Licht in in dem ersten Wellenlängenbereich
liegendes flicht und in dem zweiten Wellenlängenbereich liegendes Licht.
Auf dem ersten Bildsensor wird durch das in dem ersten Wellenlängenbereich
liegende Licht ein Objektbild erzeugt, während auf dem zweiten Bildsensor
durch das in dem zweiten Wellenlängenbereich
liegende Licht ein Objektbild erzeugt wird.
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Bei
Verwendung von zwei Optiken sind dagegen beispielsweise eine erste
Objektivoptik, die ein Objektbild auf dem ersten Bildsensor erzeugt, und
eine zweite Objektivoptik vorgesehen, die ein Objektbild auf dem
zweiten Bildsensor erzeugt. Auf der Vorderseite der zweiten Objektivoptik
ist beispielsweise ein Kantenfilter angeordnet. Das Kantenfilter
sperrt das Licht in dem ersten Wellenlängenbereich.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist eine einzige Lichtquelle
vorgesehen. Die Lichtquelle sendet Weißlicht aus, die eine sich über den Wellenlängenbereich
des sichtbaren Lichtes erstreckende spektrale Verteilung aufweist.
In diesem Fall können
ein Anregungslichtfarbfilter und ein Filtertreiber vorgesehen sein.
Das Anregungslichtfarbfilter lässt
Licht in einem Wellenlängenbereich
entsprechend dem Anregungslicht durch. Der Filtertreiber ordnet
das Anregungslichtfarbfilter selektiv in dem Strahlengang oder außerhalb
des Strahlengangs an. Beispielsweise ordnet der Filtertreiber das
Anregungslichtfarbfilter in dem Strahlengang an, wenn ein Standardbeobachtungsmodus
zum Darstellen des Standardbeobachtungsbildes eingestellt ist. Dagegen
ordnet der Filtertreiber das Anregungslichtfarbfilter außerhalb
des Strahlengangs an, wenn ein Spezialbeobachtungsmodus zum Darstellen
des Autofluoreszenzbildes und des Schmalbandbildes eingestellt ist.
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Bei
Verwendung eines Lasers sind dagegen eine Weißlichtquelle, die Weißlicht mit
einer über
den Wellenlängenbereich
des sichtbaren Lichtes reichenden spektralen Verteilung aussendet,
ein Laser, der das Anregungslicht aussendet, eine Optik, die das Anregungslicht
in den Strahlengang des Weißlichtes richtet,
sowie ein Lasertreiber vorgesehen, der den Laser ein- und ausschaltet.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein vierter Signalprozessor
vorgesehen, der die Autofluoreszenz-Videosignale und die Schmalbandbild-Videosignale
so verarbeitet, dass das Autofluoreszenzbild und das Schmalbandbild
getrennt voneinander und gleichzeitig auf einem Monitor dargestellt
werden können.
Bei Verwendung eines einzigen Monitors kann beispielsweise ein fünfter Signalprozessor
vorgesehen werden, der selektiv die Standardbild-Videosignale oder
einen Satz bestehend aus den Schmalbandbild-Videosignalen und den
Autofluoreszenz-Videosignalen ausgibt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Darin zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops, das ein erstes Ausführungsbeispiel
darstellt;
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2 die
spektrale Durchlasscharakteristik eines ersten Farbfilters;
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3 die
Farbelementanordnung des ersten Farbfilters;
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4 die
spektrale Durchlasscharakteristik eines zweiten Farbfilters;
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5 die
Farbelementanordnung des zweiten Farbfilters;
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6 die
spektrale Durchlasscharakteristik eines Blaufilters;
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7 die
spektrale Verteilung des durch das Blaufilter tretenden Lichtes;
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8 die
spektrale Verteilung des Autofluoreszenzlichtes;
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9A und 9B Bildschirmdarstellungen auf
dem Monitor;
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10 ein
Flussdiagramm eines von einem Videoprozessor durchgeführten Hauptprozesses;
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11 ein
auf den Hauptprozess bezogenes Zeitdiagramm;
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12 ein
Blockdiagramm eines elektronisches Endoskops, das ein zweites Ausführungsbeispiel
darstellt;
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13 die
spektrale Verteilungscharakteristik eines Lasers;
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14 die
spektrale Durchlasscharakteristik eines Kantenfilters;
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15 die
spektrale Durchlasscharakteristik eines zweiten Farbfilters nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel;
und
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16 die
Farbelementanordnung des zweiten Farbfilters.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops nach einem ersten
Ausführungsbeispiel.
Das elektronische Endoskop hat eine Videobeobachtungseinheit (Videoskop) 10 und
einen Video- oder Bildprozessor 30. An dem Videoprozessor 30 ist
ein Monitor 70 angeschlossen. Die Videobeobachtungseinheit 10 ist
lösbar
an dem Videoprozessor 20 angebracht.
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In
dem Videoprozessor 30 sendet eine Lampe 32, z.
B. eine Xenonlampe, Weißlicht
aus. Die spektrale Verteilung des Weißlichtes ist im Wesentlichen
gleichmäßig und
erstreckt sich über
den Bereich des sichtbaren Lich tes. Das von der Lampe 32 abgestrahlte
Weißlicht
tritt über
eine Sammellinse 34 in eine Eintrittsfläche 14a eines Lichtleiters 14 ein. Der
Lichtleiter 14 ist ein Lichtleitfaserbündel, das in der Videobeobachtungseinheit 10 vorgesehen
ist. Der Lichtleiter 14 leitet Licht zum distalen Ende
der Videobeobachtungseinheit 10. Das aus dem Lichtleiter 14 austretende
Licht wird über
eine Zerstreuungslinse 16 aus dem distalen Endstück der Videobeobachtungseinheit 10 ausgesendet.
Auf diese Weise wird der betrachtete Körperteil beleuchtet. An dem betrachteten
Körperteil
reflektiertes Licht gelangt über
eine Objektivlinse 18 in ein dichroitisches Prisma 20,
das im Endstück
der Videobeobachtungseinheit 10 angeordnet ist.
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Das
dichroitische Prisma 20 teilt das reflektierte Licht in
Licht mit Wellenlängen
größer als
500 nm entsprechend der blauen Farbe, und Licht mit Wellenlängen gleich
oder kleiner als 500 nm entsprechend der grünen und der roten Farbe. Das
der blauen Farbe entsprechende Licht wird auf ein erstes CCD 12A gerichtet,
während
das der grünen
und der roten Farbe entsprechende Licht auf ein zweites CCD 12B gerichtet
wird.
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Auf
der Vorderseite einer Lichtempfangsfläche des ersten CCDs 12A ist
ein erstes Farbfilter 13A angeordnet, das Licht in einem
ersten Wellenlängenbereich
durchlässt.
Dagegen ist auf der Vorderseite einer Lichtempfangsfläche des
zweiten CCDs 12B ein zweites Farbfilter 13B angeordnet,
das Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich durchlässt. Ein CCD-Treiber 17 gibt
Taktimpulssignale vorgegebener Frequenz an das erste und das zweite
CCD 12A und 12B aus, so dass Bildpixelsignale
nacheinander aus dem ersten bzw. dem zweiten CCD 12A, 12B ausgelesen
werden. Die aus dem CCD 12A ausgelesenen Bildpixelsignale
werden einem Schmalbandsignalprozessor 36 und einem Standardbildsignal prozessor 40 zugeführt. Dagegen
werden die aus dem CCD 12B ausgelesenen Bildpixelsignale
einem Autofluoreszenzsignalprozessor 38 und dem Standardbildsignalprozessor 40 zugeführt. In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kommt als Bilderzeugungsverfahren das mit einem chipintegrierten
Farbfilter arbeitende Verfahren zur Anwendung.
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In
dem Standardbildsignalprozessor 40 werden auf Grundlage
der von dem ersten CCD 12A gelieferten Bildpixelsignale
und der von dem zweiten CCD 12B gelieferten Bildpixelsignale
Videosignale entsprechend einem Videostandard (im Folgenden als "Standardbild-Videosignale" bezeichnet), z.
B. NTSC-Signale, erzeugt, um ein normales Vollfarbbild oder Standardvollfarbbild
darzustellen. In dem Schmalbandsignalprozessor 36 werden
auf Grundlage der von dem CCD 12A ausgelesenen Bildpixelsignale
Videosignale zum Darstellen des Schmalbandbildes (im Folgenden als "Schmalbandbild-Videosignale" oder kurz "NBI-Videosignale" bezeichnet) erzeugt.
Dann werden in dem Autofluoreszenzsignalprozessor 38 auf
Grundlage der von dem CCD 12B ausgelesenen Bildpixelsignale
Videosignale zum Darstellen des Autofluoreszenzbildes (im Folgenden als "Autofluoreszenz-Videosignale" bezeichnet) erzeugt.
In dem Autofluoreszenzsignalprozessor 38 wird eine Verstärkung vorgenommen,
da die Intensität
der Autofluoreszenzstrahlung schwach ist.
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Ein
Blaufilter 48 ist ein plattenförmiges Filter, das nur Anregungslicht
durchlässt.
Ein Motor 46 bewegt das Blaufilter 48 so, dass
es selektiv in den Strahlengang eingebracht und aus diesem entfernt wird.
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Eine
Betriebsarttaste 19 ist an der Videobeobachtungseinheit 10 vorgesehen,
um den Beobachtungsmodus zu ändern.
So können
selektiv ein Standardbeobachtungsmodus, in dem das Standard- oder
Normalbild dargestellt wird, oder ein Spezialbeobachtungsmodus,
in dem das Autofluoreszenzbild und das Schmalbandbild dargestellt
werden, eingestellt werden. Wird die Betriebsarttaste 19 betätigt, so wird
einer Systemsteuerschaltung 44 ein Erfassungssignal zugeführt.
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Eine
Videosignalschaltung (Umschaltkreis) 42 gibt selektiv die
Standardbild-Videosignale, die in dem Standardbildsignalprozessor 40 erzeugt
werden, oder zwei Videosignale aus, nämlich die NBI-Videosignale,
die in dem Schmalbandsignalprozessor 36 erzeugt werden,
und die Autofluoreszenz-Videosignale, die in dem Autofluoreszenzsignalprozessor 38 erzeugt
werden. Die Systemsteuerschaltung 44 steuert den Videoprozessor 30 und
gibt Steuersignale an einen CCD-Treiber 17, die Videosignalschaltung 42, die
Lampe 32 und andere Systemkomponenten aus. Der Systemsteuerschaltung 44 werden
Daten zugeführt,
die Informationen über
die Videobeobachtungseinheit 10 beinhalten und in einem
ROM 15 der Videobeobachtungseinheit 10 gespeichert
sind.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 bis 9 werden
im Folgenden die Eigenschaften des ersten und des zweiten Farbfilters 13A und 13B erläutert.
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2 zeigt
die spektrale Durchlasscharakteristik des ersten Farbfilters 13A. 3 zeigt
die Farbelementanordnung des ersten Farbfilters 13A.
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Wie
in 3 gezeigt, sind drei Farbelemente B1, B2 und B3
in einem schachbrettartigen Array angeordnet. In 2 sind
die spektralen Verteilungskurven der drei Farbelemente B1, B2 und
B3 gezeigt, die ihre spektralen Höchstwerte oder Peaks bei 420 nm,
450 nm bzw. 480 nm haben und jeweils einen vorgegebenen Wellenlängenbereich
aufweisen. Die Wellenlängenbereiche
oder -bänder
der Farbelemente B1, B2 und B3 sind auf Bereiche eingestellt, die
etwa von 400 nm bis 440 nm, etwa von 430 nm bis 470 nm bzw. etwa
von 460 nm bis 500 nm reichen. Die nebeneinanderliegenden Verteilungskurven überlappen
einander zum Teil.
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4 zeigt
die spektrale Durchlasscharakteristik des zweiten Farbfilters 13B. 5 zeigt
die Farbelementanordnung des zweiten Farbfilters 13B.
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Wie
in 5 gezeigt, sind die drei Farbelemente G, O und
R in einem schachbrettartigen Array angeordnet. In 4 sind
die spektralen Verteilungskurven der drei Farbelemente G, O und
R gezeigt, die ihre spektralen Höchstwerte
bei 540 nm, 600 nm bzw. 660 nm haben und jeweils einen vorgegebenen
Wellenlängenbereich
aufweisen. Die Wellenlängenbereiche
oder -bänder
der Farbelemente G, O und R sind auf Bereiche eingestellt, die etwa
von 500 nm bis 580 nm, etwa von 560 nm bis 640 nm bzw. etwa von
620 nm bis 700 nm reichen. Die nebeneinanderliegenden Verteilungskurven überlappen
einander zum Teil.
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Im
Standardbeobachtungsmodus wird das Blaufilter 48 aus dem
Strahlengang herausbewegt. Demzufolge gelangt von der Lampe 32 ausgesendetes
Weißlicht
direkt in den Lichtleiter 14, und das in das dichroitische
Prisma 20 eintretende, reflektierte Licht wird in Licht,
dessen Wellenlängen
größer als 500
nm sind, und Licht getrennt, dessen Wellenlängen gleich oder kleiner als
500 nm sind. Da das erste Farbfilter 13A das Licht mit
Wellenlängen
größer als 500
nm durchlässt
und das Farbfilter 13B das Licht mit Wellenlängen gleich
oder kleiner als 500 nm durchlässt
(vergl. 2 und 4), werden
in dem ersten CCD 12A Bildpixelsignale entsprechend der Farbe
Blau erzeugt, indem eine Reihe von Bildpixelsignalen, die auf die
Farbelemente B1, B2 und B3 bezogen sind, miteinander ge mischt wird,
während Bildpixelsignale,
die der grünen
und der Farbe Rot entsprechen, in dem zweiten CCD 12B erzeugt
werden.
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Dann
werden in dem Standardbildsignalprozessor 40 auf Grundlage
der Bildpixelsignale, die aus dem ersten CCD 12A ausgelesen
werden, und der Bildpixelsignale, die aus dem zweiten CCD 12B ausgelesen
werden, Standardbild-Videosignale erzeugt. Die Videosignalschaltung 42 gibt
die Standardbild-Videosignale an den Monitor 70 aus. Auf
dem Monitor 70 wird so das Standardbeobachtungsbild dargestellt.
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6 zeigt
die spektrale Durchlasscharakteristik des Blaufilters 48. 7 zeigt
die spektrale Verteilung des durch das Blaufilter 48 tretenden
Lichtes, d. h. des Anregungslichtes. 8 zeigt
die spektrale Verteilung des Autofluoreszenzlichtes.
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Im
Spezialbeobachtungsmodus wird das Blaufilter 48, das die
in 6 gezeigte spektrale Durchlasscharakteristik hat,
in dem Strahlengang angeordnet. Demzufolge wird Licht mit der in 7 gezeigten
spektralen Verteilung, d. h., Licht in einem Wellenlängenbereich
von 400 nm bis 500 nm, auf den betrachteten Körperteil in Form von "Anregungslicht" gestrahlt. Von dem
betrachteten Körperteil
wird das Autofluoreszenzlicht abgestrahlt, das die in 8 gezeigte
spektrale Verteilungscharakteristik aufweist.
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Wie
in 1 gezeigt, wird der reflektierte Teil des Anregungslichtes
durch das dichroitische Prisma 20 auf das erste CCD 12A gerichtet
und tritt durch das erste Farbfilter 13A. Das erste Farbfilter 13A hat die
in 2 gezeigte spektrale Durchlasscharakteristik.
Dagegen wird das Autofluoreszenzlicht mit Wellenlängen im
Bereich von etwa 500 nm bis 700 nm (vergl. 8) durch
das dichroitische Prisma 20 auf das zweite CCD 12A gerichtet
und tritt durch das zweite Farbfilter 13B (vergl. 4).
So werden in dem ersten CCD 12A Bildpixelsignale entsprechend dem
Schmalbandbild und in dem zweiten CCD 12B Bildpixelsignale
entsprechen dem Autofluoreszenzbild erzeugt.
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In
dem Schmalbandsignalprozessor 36 werden die NBI-Videosignale
auf Grundlage der aus dem ersten CCD 12A ausgelesenen Bildpixelsignale
erzeugt. Dagegen werden in dem Autofluoreszenzsignalprozessor die
Autofluoreszenz-Videosignale auf Grundlage der aus dem zweiten CCD 12B ausgelesenen
Bildpixelsignale erzeugt. In der Videosignalschaltung 42 wird
an den NBI-Videosignalen und den Autofluoreszenz-Videosignalen eine
Bildverarbeitung vorgenommen, um das Schmalbandbild und das Autofluoreszenzbild
gleichzeitig und getrennt voneinander darzustellen. Die verarbeiteten
Videosignale werden an den Monitor 70 ausgegeben.
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Die 9A und 9B zeigen
Bildschirmdarstellungen auf dem Monitor 70. In 9A ist
ein Bildschirm gezeigt, auf dem das Standardbeobachtungsbild dargestellt
ist. In 9B ist ein Bildschirm gezeigt,
auf dem das Schmalbandbild und das Autofluoreszenzbild dargestellt
sind.
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10 ist
ein Flussdiagramm, das den in dem Videoprozessor 30 durchgeführten Hauptprozess
zeigt. 11 zeigt ein auf diesen Hauptprozess bezogenes
Zeitdiagramm.
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In
Schritt S101 wird durch Einschalten der Stromversorgung eine Initialisierung
für jede
einzelne Schaltung ausgeführt.
In Schritt S102 wird ermittelt, ob durch Betätigen der Betriebsarttaste 19 der
Standardbeobachtungsmodus ausgewählt
ist.
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Wird
in Schritt S102 festgestellt, dass der Standardbeobachtungsmodus
ausgewählt
ist, so fährt
der Prozess mit Schritt S106 fort, in dem das Blaufilter 48 aus
dem Strahlengang herausbewegt wird. Dann werden in Schritt S107
die Standardbild-Videosignale in dem Standardbildsignalprozessor 40 erzeugt.
In Schritt S108 wird die Videosignalschaltung 42 so geschaltet,
dass die Standardbild-Videosignale an den Monitor 70 ausgegeben
werden.
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Wird
dagegen in Schritt S102 festgestellt, dass der Spezialbeobachtungsmodus
ausgewählt ist,
so fährt
der Prozess mit Schritt S103 fort, in dem der Motor 46 das
Blaufilter 48 so antreibt, dass dieses in den Strahlengang
bewegt wird. In Schritt S104 werden die NBI-Videosignale und die
Autofluoreszenz-Videosignale in dem Schmal-bandsignalprozessor 36 bzw.
in dem Autofluoreszenzsignalprozessor 38 erzeugt. In Schritt 5105 wird
die Videosignalschaltung 42 so geschaltet, dass die NBI-Videosignale und
die Autofluoreszenz-Videosignale an den Monitor 70 ausgegeben
werden.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind das dichroitische Prisma 20, das erste CCD 12A mit
dem ersten Farbfilter 13A und das zweite CCD 12B mit dem
zweiten Farbfilter 13B in dem Endstück 10A der Videobeobachtungseinheit 10 angeordnet.
Das erste Farbfilter 13A lässt nur Licht durch, dessen
Wellenlängen
gleich oder kleiner als 500 nm sind. So erhält man die Blaukomponenten
in den Standardbild-Videosignalen und auch die Schmalbandbild-Videosignale.
Das zweite Farbfilter 13B lässt nur Licht durch, dessen
Wellenlängen
größer als
500 nm sind. Auf diese Weise erhält
man die Blaukomponenten und die Rotkomponenten in den Standardbild-Videosignalen.
Zudem erhält
man die Autofluoreszenz- Videosignale.
Da das chipintegrierte Farbfilterverfahren (und nicht das Farbfolge-
oder Farbsequentialverfahren wie das RGB-Folgeverfahren) angewandt
wird, kann mittels einer einfachen Konstruktion das zu betrachtende
Bild klar und deutlich dargestellt werden, ohne dass das Bild unscharf
oder verschwommen wird. Außerdem
werden das Schmalbandbild und das Autofluoreszenzbild getrennt voneinander
dargestellt.
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Wie
in 2 gezeigt, sind bei dem ersten Farbfilter 13A die
drei spektralen Höchstwerte
der drei Farbelemente B1, B2 und B3 in gleichmäßig voneinander beabstandet
verteilt. So kann eine feine Farbänderung in dem Schmalbandbild
deutlich dargestellt werden, wodurch die Farben in dem betrachteten
Körperteil
farbtreu wiedergegeben werden können.
Entsprechend sind bei dem zweiten Farbfilter 13B die drei
spektralen Höchstwerte
der drei Farbelemente G, O und R in gleichmäßig voneinander beabstandet
verteilt, wie 4 zeigt. So kann auch in dem
Autofluoreszenzbild eine feine Farbänderung dargestellt werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 12 bis 15 wird
im Folgenden ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass
ein Laser sowie ein aus zwei Farbelementen bestehendes Farbfilter
verwendet werden.
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12 ist
ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops nach zweitem Ausführungsbeispiel.
Eine Videobeobachtungseinheit (Videoskop) 10' hat ein erstes CCD 12'A und eines
zweites CCD 12'B,
die parallel zueinander so angeordnet sind, dass sie dem betrachteten
Körperteil
gegenüberliegen.
Ferner hat die Videobeobachtungseinheit 10' eine erste Objektivlinse 18'A und eine zweite
Objektivlinse 18'B,
die dem ersten CCD 13'A bzw.
dem zweiten CCD 13'B gegenüberliegen.
Die Objektivlinse 18'B ist
mit einem Sperr- oder Kantenfilter CF bedeckt, welches das Anregungslicht
blockiert. In einem Prozessor 30' sind ein halbdurchlässiger Spiegel 35,
ein Laser 47 und ein Lasertreiber 49 enthalten.
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13 zeigt
die spektrale Verteilungscharakteristik des Lasers 47.
Der Laser 47 sendet Licht aus, das aus drei Lichtkomponenten
mit spektralen Höchstwerten
oder Peaks bei 408 nm, 445 nm bzw. 488 nm besteht, wie in 3 gezeigt
ist. Diese spektrale Verteilungscharakteristik entspricht der spektralen
Durchlasscharakteristik eines Farbfilters 13'A, die wiederum der spektralen
Durchlasscharakteristik des in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Farbfilters 13A entspricht
(vergl. 2). Der halbdurchlässige Spiegel 35,
der zwischen der Lampe 32 und der Sammellinse 34 angeordnet
ist, lässt
das aus der Lampe 32 stammende Weißlicht zu der Eintrittsfläche 14a des
Lichtleiters 14 hin durch. Ferner reflektiert der halbdurchlässige Spiegel 35 das
Licht oder den Laserstrahl, das bzw. der von dem Laser 47 ausgesendet
wird, und richtet es bzw. ihn auf die Eintrittsfläche 14a des
Lichtleiters 14. 14 zeigt
die spektrale Durchlasscharakteristik des Kantenfilters CF. Wie
in 14 gezeigt, lässt
das Kantenfilter CF nur Licht mit Wellenlängen größer als 500 nm durch. Der reflektierte
Teil des Anregungslichtes wird so von dem Kantenfilter CF blockiert.
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15 zeigt
die spektrale Durchlasscharakteristik des zweiten Farbfilters 13'B. 16 zeigt
die Farbelementanordnung des zweiten Farbfilters 13'B. Wie in 16 gezeigt,
besteht das Farbfilter 13'B aus
Farbelementen G und R, die schachbrettartig angeordnet sind. Die
spektrale Durchlasscharakteristik ergibt sich aus den in 15 gezeigten
spektralen Verteilungskurven, die einen Höchstwert bei einer Wellenlänge von
550 nm bzw. bei einer Wellenlänge von
650 nm aufweisen.
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Ist
der Standardbeobachtungsmodus gewählt, so wird der Laser 47 so
gesteuert, dass er keinen Laserstrahl aussendet. Der betrachtete
Körperteil
wird dabei von dem von der Lampe 32 ausgesendeten Licht
beleuchtet. In dem CCD 12'A erreicht Licht
kurzer Wellenlänge,
nämlich
der Farbe Blau (B) entsprechendes Licht, die Lichtempfangsfläche durch
das Farbfilter 13'A,
welches das gleiche wie das erste Farbfilter 13A nach erstem
Ausführungsbeispiel
(vergl. 2) ist. Dagegen erreicht in
dem CCD 12'B Licht
langer Wellenlänge,
nämlich
der Farbe Grün
(G) und der Farbe Rot (R) entsprechendes Licht, die Lichtempfangsfläche durch
das Kantenfilter CF und das zweite Farbfilter 13'B (vergl. 14 und 15). Ähnlich wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel
werden so die Standardbild-Videosignale in dem Standardbildsignalprozessor
erzeugt und das Standardbeobachtungsbild auf dem Monitor 70 dargestellt.
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Ist
der Spezialbeobachtungsmodus gewählt, so
wird der Laser 47 in Betrieb genommen und die Lampe 32 ausgeschaltet,
so dass der betrachtete Körperteil
mit dem Laserstrahl bestrahlt wird. Das reflektierte Licht wird
von dem Kantenfilter CF gesperrt, und das zweite Farbfilter 13'B lässt nur
Licht mit einer Wellenlänge
größer als
500 nm durch (vergl. 15). Dagegen lässt das
Farbfilter 13'A Licht
mit einer Wellenlänge
kürzer
als 500 nm durch, nämlich den
reflektierten Teil des Anregungslichtes (vergl. 2).
Der reflektierte Teil des Anregungslichtes erreicht so die Lichtempfangsfläche des
ersten CCDs 12'A,
während
das Autofluoreszenzlicht die Lichtempfangsfläche des zweiten CCDs 12'B erreicht.
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Ähnlich wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel
werden in dem Schmalbandsignalprozessor 36 und dem Autofluoreszenzsignalprozessor 38 die NBI-Videosignale
und die Autofluoreszenz-Videosignale erzeugt, so dass sowohl das
Schmalbandbild als auch das Autofluoreszenzbild auf dem Monitor 70 dargestellt
werden.
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Optional
kann das erste Farbfilter auch so ausgebildet sein, dass es Licht
mit einer kurzen Wellenlänge
entsprechend der Farbe Blau durchlässt. Das zweite Farbfilter
kann so ausgebildet sein, dass es Licht mittlerer und langer Wellenlänge entsprechend
den Farben Grün
und Rot durchlässt.
Die Zahl an Farbelementen kann nach Wunsch vorgegeben werden.