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Die
Erfindung betrifft eine Lichtquelleneinrichtung für ein Endoskop,
die Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenzstrahlung erzeugt,
die in einen in einem Endoskop enthaltenen Lichtleiter eintritt.
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Wird
das Gewebe eines Organismus mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt,
so wird es angeregt und erzeugt Fluoreszenzstrahlung. Abnormales
Gewebe, das beispielsweise durch einen Tumor oder Krebs geschädigt ist,
erzeugt dabei schwächere
Fluoreszenzstrahlung als normales Gewebe. Dieses Phänomen trifft
man auch bei Gewebe an, das sich unter der Wand einer Körperkavität befindet.
In jüngerer
Vergangenheit wurden, basierend auf diesem Phänomen, Endoskopsysteme entwickelt,
die eine Schädigung
von Gewebe erfassen, das unter der Wand einer Körperkavität sitzt.
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Eines
dieser Endoskopsysteme ist darauf ausgelegt, in einem Normalbeobachtungsmodus,
in dem Beleuchtungslicht im sichtbaren Wellenlängen bereich ausgesendet wird,
um das Innere der Körperkavität zu beleuchten,
und mit einer Bilderzeugungsvorrichtung ein Bild, das durch das
an der Oberfläche der
Kavitätwand
reflektierte Beleuchtungslicht erzeugt wird, sowie in einem Fluoreszenzbeobachtungsmodus
zu arbeiten, in dem Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs
aus dem distalen Ende des Endoskops zur Anregung des Gewebes ausgesendet
und mit der Bilderzeugungsvorrichtung ein Bild aufgenommen wird,
das durch die Fluoreszenzstrahlung erzeugt wird, die durch das mit
diesem Licht angeregte Gewebe entsteht.
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Eine
Lichtquellenvorrichtung, die in dem vorstehend beschriebenen Endoskopsystem
verwendet wird, enthält
eine Lichtquelle für
sichtbares Licht und eine Lichtquelle für Anregungslicht sowie eine
Vorrichtung, wie einen dichroitischen Spiegel, die den Strahlengang
des Beleuchtungslichtes, das die für das sichtbare Licht bestimmte
Lichtquelle aussendet, und den Strahlengang des Anregungslichtes
zusammenführt,
das die für
das Anregungslicht bestimmte Lichtquelle aussendet. Die Lichtquelleneinrichtung führt einem
Lichtleitfaserbündel
des Endoskops, das mit der Lichtquelleneinrichtung verbunden ist,
das in dem Normalbeobachtungsmodus von der zugehörigen Lichtquelle ausgesendete
Beleuchtungslicht sowie das in dem Fluoreszenzbeobachtungsmodus
von der zugehörigen
Lichtquelle ausgesendete Anregungslicht zu. Üblicherweise wird als Lichtquelle
für das
Anregungslicht eine Quecksilberdampflampe oder eine Xenonlampe verwendet.
Die Quecksilberdampflampe kann jedoch nicht augenblicklich ein- und
ausgeschaltet werden, was eine schnelle Umschaltung des Beleuchtungslichtes
erschwert. Außerdem
stellt sie Sondermüll
dar, wenn sie entsorgt wird. Das von der Xenonlampe ausgesendete
sichtbare Licht ist nicht im Stande, das Gewebe in ausreichendem
Maße anzuregen.
Deshalb muss ein Fotovervielfacher verwendet werden, um die schwache Fluores zenzstrahlung
einzufangen, wodurch die Bilderzeugungsvorrichtung kompliziert wird.
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Eine
kürzlich
entwickelte Lichtquelleinrichtung für ein Endoskop arbeitet beispielsweise
mit einem UV-Halbleiterlaser als Anregungslaserlichtquelle, wie
in der
US 6468204 beschrieben
ist. Ein solcher Halbleiterlaser kann augenblicklich ein- und ausgeschaltet
werden und erzeugt zudem Fluoreszenzstrahlung ausreichender Intensität.
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Jedoch
muss bei Verwendung einer solchen Laserquelle als Anregungslaserlichtquelle
eine bestimmte Zeit (etwa drei Minuten bei einem Halbleiterlaser)
gewartet werden, bis die Ausgabe des Laserstrahls stabil wird, nachdem
die Stromversorgung der Lichtquelleneinrichtung durch Kaltstart
zur Inbetriebnahme der Laserlichtquelle eingeschaltet worden ist. Der
Benutzer muss deshalb die Einschalttaste mehrere Male drücken, bevor
der Laserstrahl stabil ausgegeben wird.
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Die
Erfindung sieht eine für
ein Endoskop bestimmte Lichtquelleneinrichtung vor, die gegenüber dem
vorstehend beschriebenen Stand der Technik den Vorteil hat, das
sie auch bei Verwendung einer Laserlichtquelle als Anregungslaserlichtquelle
nach Einschalten der Stromversorgung rasch damit beginnt, das Anregungslicht
stabil auszugeben, ohne dass hierzu die Einschalttaste wiederholt
gedrückt werden
müsste.
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Die
Erfindung erreicht dies durch die Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch
1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 2 angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ein
Fluoreszenzendoskopsystem, das eine Lichtquelleneinrichtung nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält;
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2 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau des in 1 dargestellten
Fluoreszenzendoskopsystems zeigt;
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3 eine
Draufsicht auf eine drehbare Verschlussblende, die in der in 1 dargestellten
Lichtquelleneinrichtung enthalten ist;
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4 eine
Draufsicht auf ein Bedienfeld, das an der in 1 dargestellten
Lichtquelleneinrichtung vorgesehen ist;
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5 ein
Flussdiagramm, das einen Initialisierungsprozess in der Systemsteuerung
zeigt, die in der in 1 dargestellten Lichtquelleneinrichtung enthalten
ist;
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6 ein
Flussdiagramm, das einen Zeitgeber-Unterbrechungsprozess zeigt, den die
in der Lichtquelleneinrichtung nach 1 enthaltene
Systemsteuerung ausführt;
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7 ein
Flussdiagramm mit einem Prozess, den die in der Verarbeitungseinheit
nach 1 enthaltene Systemsteuerung zur Erfassung des Schaltzustandes
eines Laserauslöseschalters
durchführt;
und
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8 ein
Flussdiagramm eines Endoskop-I/F-Taskprozesses, den die nach Fig.
durchführt.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 1 zeigt
ein Fluoreszenzendoskopsystem mit einer Lichtquelleneinrichtung
nach der Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm, das
den inneren Aufbau des Fluoreszenzendoskopsystems zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst das Fluoreszenzendoskopsystem
ein Fluoreszenzendoskop 10, eine Lichtquellen-Verarbeitungseinheit 20,
welche die Lichtquelleneinrichtung für das Fluoreszenzendoskop 10 bildet,
und einen Monitor 60.
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Das
Fluoreszenzendoskop 10 ist ein gewöhnliches elektronisches Endoskop,
das für
eine Fluoreszenzbeobachtung modifiziert ist. Es hat ein schlankes
Einführrohr 10a,
das in eine Körperkavität einführbar ist
und an seinem distalen Ende einen biegbaren Abschnitt aufweist,
eine Bedieneinheit 10b mit einem Winkelknopf zum Betätigen des
biegbaren Abschnittes des Einführrohrs 10a,
ein flexibles Lichtleitrohr 10c, das die Bedieneinheit 10b mit
der Lichtquelleneinrichtung 20 verbindet, und einen Anschluss 10b,
der sich am proximalen Ende des Lichtleitrohrs 10c befindet.
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Die
Lichtquelleneinrichtung 20 hat an ihrer Vorderfläche einen
Schalter 22 zur Auslösung
der Laserbestrahlung, im Folgenden als Laserauslöseschalter bezeichnet, der
ein Sicherungselement bildet, das die unzeitige Aussendung der als
Anregungslicht genutzten Laserstrahlung verhindert, sowie ein Bedienfeld 23.
Das Bedienfeld 23 wird weiter unten im Einzelnen beschrieben.
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In 2 ist
der Aufbau des Fluoreszenzendoskops 10 und der Lichtquelleneinrichtung 20 im Einzelnen
gezeigt. Das Einführrohr 10a des
Fluoreszenzendoskops 10 hat an seinem distalen Endabschnitt
eine Zerstreuungslinse 11 und eine Objektivlinse 12.
In dem distalen Endabschnitt des Einführrohrs 10 befinden
sich eine Bilderzeugungsvorrichtung 13, die im Stande ist,
ein Farbbild aufzunehmen, ein Anregungslicht-Sperrfilter 14,
das aus dem durch die Objektivlinse 12 ausgesendeten und
zu der Bilderzeugungsvorrichtung 13 zurückkehrenden Licht diejenige
Wellenlängekomponente
beseitigt, die dem zur Fluoreszenzanregung bestimmten Laserstrahl entspricht,
sowie einen Leitungstreiber 15, der ein von der Bilderzeugungsvorrichtung 13 ausgegebenes
Bildsignal verstärkt.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 13 ist beispielsweise ein
CCD-Farbbildsensor, der ein von der Objektivlinse 12 erzeugtes
Objektbild aufnimmt.
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Das
Anregungslicht-Sperrfilter 14 hat eine Filtercharakteristik
derart, dass es das Anregungslicht sperrt, jedoch Licht, dessen
Wellenlänger
größer als
die des Anregungslichtes ist, durchlässt, um zu verhindern, dass
das Anregungslicht während
der Fluoreszenzbilderzeugung auf die Bilderzeugungsvorrichtung 13 fällt. Dadurch
ist sichergestellt, dass die Bildaufnahme ausschließlich auf
der Autofluoreszenzstrahlung basiert. Als Anregungslicht wird Licht im
nahen UV-Wellenlängenbereich
gewählt,
das die Autofluoreszenzstrahlung induziert. Das durch das Anregungslicht-Sperrfilter 14 bewirkte
Ausfiltern der Anregungslichtkomponente beeinträchtigt so bei der Aufnahme
eines gewöhnlichen
Farbbildes nicht die auf die Blau-Komponente bezogene Abbildungsleistung.
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Zur Übertragung
des durch den Leitungstreiber 15 ausgegebenen Bildsignals
ist durch das Einführrohr 10a,
die Bedieneinheit 10b und das flexible Lichtleitrohr 10c ein
Bildsignalkabel 18 geführt
und mit einer später
beschriebenen Schaltung verbunden, die sich in der an das Fluoreszenzendoskop 10 angeschlossenen
Lichtquelleneinrichtung 20 befindet.
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Parallel
zu dem Signalkabel 18 sind ein Lichtleiter 16,
der aus einem Bündel
mehrerer Lichtleitfasern besteht, und ein Treibersignalkabel 19,
das ein Treibersignal an die Bilderzeugungsvorrichtung 13 abgibt,
durch das Einführrohr 10a,
die Bedieneinheit 10b und das Lichtleitrohr 10c geführt. Das
distale Ende des Lichtleiters 16 liegt im distalen Endabschnitt
des Einführrohrs 10a der
Zerstreuungslinse 11 gegenüber, während sein proximales Ende
in die Lichtquelleneinrichtung 20 eingesetzt und dort befestigt
ist.
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Die
Lichtquelleneinrichtung 20 ist in zwei Blöcke unterteilt,
nämlich
in einen Lichtquellenblock 20a, der selektiv Weißlicht zur
Betrachtung des Inneren der Körperkavität sowie
Anregungslicht, welches das Gewebe an der Kavitätwand zur Abgabe von Autofluoreszenzstrahlung
anregt, einer in dem Fluoreszenzendoskop 10 angeordneten
proximalen Endfläche des
Lichtleiters 16 zuführt;
und einen in Bildverarbeitungsblock 20b, der das Bildsignal,
das er von dem in dem Fluoreszenzendoskop 10 angeordneten
Leitungstreiber 15 empfängt,
zu einem Bildsignal verarbeitet und an den Monitor 60 ausgibt.
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Die
Optik, die sich in dem Lichtquellenblock 20a der Lichtquelleneinrichtung 20 befindet,
enthält eine
Weißlichtquelle 30,
die weitgehend paralleles sichtbares Licht oder Weißlicht aussendet,
eine Blende 31, die den Durchmesser des von der Weißlichtquelle 30 ausgesendeten
Lichtstroms einstellt, und eine Kondensorlinse 32, die
das durch die Blende 31 gehende Weißlicht sammelt und auf die
proximale Endfläche
des Lichtleiters 16 richtet. Diese Optik umfasst ferner
eine Anregungslaserlichtquelle 33, die weitgehend paralleles
Anregungslicht aussendet, und einen dichroitischen Spiegel 36,
der im Strahlengang des von der Anregungslaserlichtquelle 33 ausgesendeten
Anregungslichtes und den des Weißlichtes zusammenführt. Die
Weißlichtquelle 30 enthält eine
Lampe und einen Reflektor. Die Anregungslaserlichtquelle 33 enthält einen
Halbleiterlaser, der divergentes Licht aussendet, und eine Kollimatorlinse, die
dieses divergente Licht parallel richtet.
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Die
Blende 31 wird von einem Blendenmotor 31a so angesteuert,
dass sie die Weißlichtmenge einstellt.
Der von der Weißlichtquelle 30 zu
dem Lichtleiter 16 führende
Strahlengang ist geradlinig. Der Strahlengang des Anregungslichtes
trifft senkrecht auf diesen Strahlengang und wird durch den dichroitischen
Spiegel 36 mit diesem vereinigt. Der dichroitische Spiegel 36 bildet
so eine Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung. Der dichroitische Spiegel 36 ist
gegenüber
der optischen Achse der Kondensorlinse 32 um 45° geneigt.
Er dient dazu, das sichtbare Licht zu übertragen, Licht, das im nahen
UV-Wellenlängenbereich
liegt, zu reflektieren und das Weißlicht sowie das Licht, das
im nahen UV-Wellenlängenbereich
liegt und als Anregungslicht dient, in einem einzigen Strahlengang
zusammenzuführen,
der auf die proximale Endfläche
des Lichtleiters 16 gerichtet ist. Der dichroitische Spiegel 36 und
die Kondensorlinse 32 bilden eine Optik, die das Anregungslicht
auf die in dem Endoskop 10 angeordnete proximale Fläche des
Lichtleiters 16 fallen lässt.
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Zwischen
der Weißlichtquelle 30 und
dem dichroitischen Spiegel 36 ist eine drehbare Verschlussblende 37 so
angeordnet, dass sie intermittierend das Weißlicht durchlässt und
blockiert und damit ein- und ausschaltet. Die Verschlussblende 37 besteht aus
einer kreisförmigen
Scheibe, die ein sek torförmiges
Fenster 37a mit einem Mittelpunktswinkel von etwa 180° aufweist,
wie die Draufsicht nach 3 zeigt. Die Verschlussblende 37 ist
an einem Ende einer rotierenden Welle eines Verschlussblendenmotors 38 senkrecht
zur optischen Achse der Kondensorlinse 32 angeordnet. Das
Fenster 37a ist so bemessen, dass es größer als der Durchmesser des Weißlichtes
ist. Dreht der Verschlussmotor 38 die Verschlussblende 37,
so wird dadurch das Weißlicht intermittierend
durchgelassen und damit ein- und ausgeschaltet.
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Zwischen
der Anregungslaserlichtquelle 33 und dem dichroitischen
Spiegel 36 ist ein Anregungslichtverschluss 34 so
angeordnet, dass er im Stande ist, den Strahlengang des Anregungslichtes
zu öffnen und
zu schließen.
Der Anregungslichtverschluss 34 wird von einem Solenoid 34a angetrieben
und dient dazu, den Strahlengang des Anregungslichtes zu blockieren
und somit zu verhindern, dass der Laserstrahl unzeitig ausgesendet
wird, wenn die Lichtquelleneinrichtung 20 eine später beschriebene
Testemission vornimmt.
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Die
Anregungslaserlichtquelle 33 und das Solenoid 34a arbeiten
als Verschlussmechanismus, der den Strahlengang des Anregungslichtes öffnet und
schließt.
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Der
Lichtquellenblock 20a der Lichtquelleneinrichtung 20 enthält ferner
einen Überwachungssensor 35,
der die Ausgabe der Anregungslaserlichtquelle 33 überwacht
und ein entsprechendes Zustandssignal ausgibt, eine Lampenstromversorgung 51,
welche die Weißlichtquelle 30 mit
Energie speist, einen ersten Motortreiber 53, der den Blendenmotor 31a ansteuert,
und einen zweiten Motortreiber 54, der den Verschlussblendenmotor 38 ansteuert.
Ist die Anregungslaserlichtquelle 33 im Stande, einen stabilen Lichtstrahl
auszusenden, so gibt der Überwachungssensor 35 ein
Emissionsfreigabesignal als Zustandssignal aus. Unter anderen Umständen gibt der Überwachungssensor 35 ein
Emissionssperrsignal aus.
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Der
Bildverarbeitungsblock 20b, der sich in der Lichtquelleneinrichtung 20 befindet,
enthält
eine Treiber-/Steuerschaltung 52, im Folgenden als Lichtquellentreiberschaltung
bezeichnet, welche die Anregungslaserlichtquelle 33 so
ansteuert, dass sie diese ein- und ausschaltet, und die zudem das
Solenoid 34a so ansteuert, dass dieses dem Anregungslichtverschluss 34 entsprechend
dem von dem Überwachungssensor 35 ausgegebenen
Zustandssignal öffnet
und schließt.
Der Bildverarbeitungsblock 20b enthält ferner eine Steuer-/Treiberschaltung 56,
welche die Abbildungsvorrichtung 13, z. B. ein CCD, ansteuert.
Die Steuer-/Treiberschaltung 56 wird im Folgenden stellvertretend
als CCD-Treiberschaltung bezeichnet. Ferner enthält der Bildverarbeitungsblock 20b einen
als Eingangsstufe wirkenden Eingangssignalprozessor 57,
der das von dem Leitungstreiber 15 empfangene Bildsignal
verarbeitet, einen RGB-Speicher 58, der ein digitales Bildsignal,
das von dem Eingangssignal des Eingangssignalprozessors 57 verarbeitet
und ausgegeben wird, temporär
speichert, und einen als Ausgangsstufe wirkenden Ausgangssignalprozessor 59,
der das aus dem RGB-Speicher 58 ausgelesene Bildsignal
in ein standardisiertes, auf dem Monitor 60 auszugebendes
Bildsignal wandelt und ausgibt. Schließlich enthält der Bildverarbeitungsblock 20b eine
Systemsteuerung 70 und eine Zeitsteuerung 71,
welche die vorstehend genannten Komponenten in ihrer Gesamtheit
steuern.
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Die
Systemsteuerung 70 ist mit verschiedenen Schaltern und
Anzeigen, die sich an dem Bedienfeld 23 befinden, elektrisch
verbunden, um die Lampenstromquelle 51 und die Lichtquellentreiberschaltung 52,
basierend auf den Einstellungen dieser Schalter so anzusteuern,
dass das Weißlicht
und das Anregungslicht kontinuierlich ein- und ausgeschaltet werden,
und die Anzeige auf dem Monitor 60 umgeschaltet wird.
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Wie
in 4 gezeigt, hat das Bedienfeld 23 verschiedene
Betätigungsschalter
und Anzeigen, die den Betriebszustand der Lichtquelleneinrichtung 20 angeben.
Unter diesen Schaltern und Anzeigen haben eine Lasereinschalttaste 23a,
die mit "FL" bezeichnet ist,
eine Laserzustandsanzeige 23b, die mit "BEREIT" bezeichnet ist, und eine Laserausgabeanzeige 23c,
die mit "EIN" bezeichnet ist,
einen besonderen Bezug zur vorliegenden Erfindung. Die Laserzustandsanzeige 23b gibt
an, ob die Anregungslaserlichtquelle 33 für eine unmittelbar
bevorstehende Emission bereit ist. Sie wird eingeschaltet, wenn
die Anregungslaserlichtquelle 33 unmittelbar für eine Emission
entsprechend einem von der Systemsteuerung 70 gelieferten
Signal bereit ist; sie blinkt während
der Testemission der Laserlichtquelle in einer Vorbereitungsphase;
und sie wird ausgeschaltet, wenn die Stromversorgung der Lichtquelleneinrichtung 20 unterbrochen
wird. Die Laserausgabeanzeige 23c wird eingeschaltet, wenn
die Anregungslaserlichtquelle 33 eingeschaltet und das
Anregungslicht zu dem Lichtleiter 16 ausgesendet wird;
ansonsten wird sie entsprechend einem von der Systemsteuerung 70 gelieferten
Signal ausgeschaltet.
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Die
Zeitsteuerung 71 steuert entsprechend einem Befehl der
Systemsteuerung 70 die Lichtquellentreiberschaltung 52 so,
dass das Anregungslicht entsprechend einer vorbestimmten Zeitgabe
intermittierend ein- und ausgeschaltet wird. Außerdem steuert die Zeitsteuerung 71 den
zweiten Motortreiber 54, der den Verschlussblendenmotor 38 ansteuert,
so, dass das Weißlicht
entsprechend einer vorbestimmten Zeitgabe intermittierend ein- und ausgeschaltet wird.
Die Zeitsteuerung 71 steuert über die CCD- Treiberschaltung 56 auch die
Aufnahmezeit der Bilderzeugungsvorrichtung 13. Synchron
damit steuert sie ferner das Einschreiben und Auslesen von Daten
in den bzw. aus dem RGB-Speicher 58 (Adressdatensteuerung)
und gibt dem Ausgangssignalprozessor 50 die zeitliche Festlegung
für die
Verarbeitung des Bildsignals vor.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
steuert die Lichtquellentreiberschaltung 52 die Anregungslaserlichtquelle 33.
Dabei schaltet die Lichtquellentreiberschaltung 52 die
Anregungslaserlichtquelle 33 zu Testzwecken in der Zeit
nach Einschalten des Laserauslöseschalters 22 und
nach Freigabe der Laserbestrahlung intermittierend ein, bis der Überwachungssensor 35 das
Einschalt-Freigabesignal ausgibt. Ferner steuert die Lichtquellentreiberschaltung 52 das Solenoid 34a so
an, dass der Anregungslichtverschluss 34 zum Sperren des
Strahlengangs des Anregungslichtes geschlossen und zum Öffnen des Strahlengangs
des Anregungslichtes geöffnet
wird, wenn der Überwachungssensor 35 einmal
das Einschalt-Freigabesignal ausgegeben hat.
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Die
Lichtquellentreiberschaltung 52 steuert ferner in der Zeit
nach Einschalten des Laserauslöseschalters 22 und
Freigabe der Laserbestrahlung bis zur Ausgabe des Einschalt-Freigabesignals
durch den Überwachungssensor 35 die
Systemsteuerung 70 so an, dass diese die Laserzustandsanzeige 23b auf
dem Bedienfeld 23 zum Blinken veranlasst, um so anzuzeigen,
dass sich die Anregungslaserlichtquelle 33 in der Vorbereitungsphase
befindet, und dass die Steuerung 70 die Laserzustandsanzeige 23b auf
dem Bedienfeld 23 einschaltet, um anzuzeigen, dass die
Anregungslaserlichtquelle 33 für eine unmittelbar bevorstehende
Emission bereit ist, wenn der Monitorsensor 35 das Einschalt-Freigabesignal einmal
ausgegeben hat.
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Die
Lichtquellentreiberschaltung 52 schaltet die Anregungslaserlichtquelle 33 ein,
wenn von der Systemsteuerung 70 und der Zeitsteuerung 71 ein Anregunglicht-Einschaltsignal
zugeführt
wird, um so das Anregungslicht an den Lichtleiter 16 auszusenden.
Außerdem
steuert sie die Systemsteuerung 70 so an, dass an dem Bedienfeld 23 die
Laserausgabeanzeige 23c eingeschaltet wird.
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In
dem vorstehend beschriebenen Fluoreszenzendoskopsystem können die
Tasten an dem Bedienfeld 23 zum Umschalten der Beobachtungsmodi eingestellt
werden, um einen der folgenden Beobachtungsmodi auszuwählen: einen
Standard- oder Normalbeobachtungsmodus zum Betrachten der Wand der
Körperkavität anhand
eines Farbbildes; ein Fluoreszenzbeobachtungsmodus zum Betrachten der
Kavitätwand
anhand eines Fluoreszenzbildes; einen Spezialbeobachtungsmodus zum
Betrachten eines Spezialbildes, das anhand des Farbbildes und des
Fluoreszenzbildes erzeugt wird.
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In
dem Normalbeobachtungsmodus steuert die Systemsteuerung 70 den
zweiten Motortreiber 54 über die Zeitsteuerung 71 derart,
dass das Fenster 37a der drehbaren Verschlussblende 37 in
räumliche Übereinstimmung
mit dem Strahlengang des Weißlichtes
gebracht wird. Außerdem
schaltet die Systemsteuerung 70 über die Lampenstromquelle 51 die Weißlichtquelle 30 an.
Dann tritt das Weißlicht
durch das Fenster 37a der Verschlussblende 37 sowie
den dichroitischen Spiegel 36 und wird durch die Kondensorlinse 32 auf
den Lichtleiter 16 gebündelt.
Das durch den Lichtleiter 16 übertragene Weißlicht beleuchtet
durch die Zerstreuungslinse 11 das Innere der Körperkavität. Über die
Objektivlinse 12 wird so auf der Bilderzeugungsvorrichtung 13 ein
Farbbild der Wand der Körperkavität erzeugt.
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Die
CCD-Treiberschaltung 56 steuert die Bilderzeugungsvorrichtung 13 synchron
mit dem von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Zeitsignal
an. Das von der Bilderzeugungsvorrichtung 13 ausgegebene
Bildsignal wird über
den Eingangssignalprozessor 57 sequenziell in dem RGB-Speicher 58 gespeichert
und von dem Ausgangssignalprozessor 50 so verarbeitet,
dass das Farbbild der Kavitätwand
auf dem Monitor 60 dargestellt wird.
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In
dem Fluoreszenzbeobachtungsmodus schaltet die Systemsteuerung 70 die
Weißlichtquelle 30 über die
Lampenstromquelle 51 aus und veranlasst die Lichtquellentreiberschaltung 52,
den Anregungslichtverschluss 34 unter einer vorbestimmten, später beschriebenen
Bedingung zu öffnen,
um so die Anregungslaserlichtquelle 33 einzuschalten. Das Anregungslicht
wird an dem dichroitischen Spiegel 36 reflektiert und fällt so durch
die Kondensorlinse 32 auf den Lichtleiter 16.
Das durch den Lichtleiter 16 übertragene Anregungslicht beleuchtet
die Kavitätwand über die
Zerstreuungslinse 11 und regt so das Gewebe zur Ausgabe
von Fluoreszenzstrahlung an. So wird über die Objektivlinse 12 auf
der Bilderzeugungsvorrichtung 13 ein Fluoreszenzbild der
Kavitätwand
erzeugt.
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Die
CCD-Treiberschaltung 56 steuert die Bilderzeugungsvorrichtung 13 synchron
mit dem von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Zeitsignal
an. Das von der Bilderzeugungsvorrichtung 13 ausgegebene
Bildsignal wird durch den Eingangssignalprozessor 57 sequenziell
in dem RGB-Speicher 58 gespeichert und von dem Ausgangssignalprozessor 50 so
verarbeitet, dass ein Fluoreszenzbild der Kavitätwand auf dem Monitor 60 dargestellt
wird.
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In
dem Spezialbeobachtungsmodus steuert die Systemsteuerung 70 den
zweiten Motortreiber 54 über die Zeitsteuerung 71 so
an, dass die Verschlussblende 37 gedreht wird. Außerdem schaltet die
Systemsteuerung 70 die Weißlichtquelle 30 über die
Lampenstromquelle 51 an. Das Weißlicht wird nur dann übertragen,
wenn das Fenster 37a der drehbaren Verschlussblende 37 an
einer dem Strahlengang entsprechenden Stelle angeordnet ist. Das
Weißlicht tritt
durch den dichroitischen Spiegel 36 und die Kondensorlinse 32,
durch die das Weißlicht
gebündelt wird
und so den Lichtleiter 16 eintritt. Die Systemsteuerung 70 steuert
die Lichtquellentreiberschaltung 52 so an, dass der Anregungslichtverschluss 34 unter
einer vorbestimmten, später
beschriebenen Bedingung geöffnet
wird. Die Systemsteuerung 70 schaltet die Anregungslaserlichtquelle 33 synchron mit
dem von der Zeitsteuerung 71 gelieferten Zeitsignal nur
in der Zeit ein, in der das Weißlicht
von der drehbaren Verschlussblende 37 blockiert wird. Das Anregungslicht
wird an dem dichroitischen Spiegel 36 reflektiert und fällt so durch
die Kondensorlinse 32 intermittierend auf den Lichtleiter 16.
Auf diese Weise fallen das Weißlicht
und das Anregungslicht abwechselnd auf den Lichtleiter 16,
so dass die Wand der Körperkavität abwechselnd
mit Weißlicht
und Anregungslicht bestrahlt wird. Dementsprechend werden über die
Objektivlinse 12 das Farbbild und das Fluoreszenzbild der
Kavitätwand
abwechselnd auf der Bilderzeugungsvorrichtung 16 erzeugt.
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Die
CCD-Treiberschaltung 56 steuert die Bilderzeugungsvorrichtung 13 synchron
mit dem von der Zeitsteuerung 71 gelieferten Zeitsignal
an. Der Eingangssignalprozessor 57 empfängt abwechselnd das Farbbildsignal,
das bei Bestrahlen der Kavitätwand
mit Weißlicht
erfasst wird, und das Fluoreszenzbildsignal, das bei Bestrahlen
der Kavitätwand mit
Anre gungslicht erzeugt wird, und speichert diese Bilder sequenziell
in dem RGB-Speicher 58. Der Ausgangssignalprozessor 50 vergleicht
das Farbbildsignal und das Fluoreszenzbildsignal jedes Mal, wenn dieses
Signalpaar empfangen wird, um ein Pixel, in dem das Verhältnis der
Luminanz des Fluoreszenzbildsignals zur Luminanz des Farbbildsignals
kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, als ein einen geschädigten Körperteil
darstellendes Pixel zu identifizieren. Der Ausgangssignalprozessor 50 erzeugt
dann ein auf diesen geschädigten
Körperteil
bezogenes Bildsignal, welches das vorstehend genannte Pixel beispielsweise
in Rot darstellt. Der Ausgangssignalprozessor 50 überlagert
dann dieses auf den geschädigten
Körperteil
bezogene Bildsignal dem Farbbildsignal, um so sequenziell Spezialbeobachtungsbilddaten,
die der Darstellung des Bildes der mit sichtbarem Licht bestrahlten
Körperkavität dienen,
zu erzeugen und gibt die Daten an den Monitor 60 aus, wobei
diesem Bild der Körperkavität der geschädigte Körperteil
in Rot überlagert
ist. Der Monitor 60 stellt anhand der Spezialbeobachtungsbilddaten,
die ihm zugeführt
worden sind, das Spezialbeobachtungsbild der Körperkavität dar, in dem der geschädigte Körperteil in
Rot angezeigt wird.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die in den 5 bis 8 dargestellten
Flussdiagramme die von der Systemsteuerung 70 zum Steuern
der Anregungslaserlichtquelle 33 des elektronischen Endoskopsystems
durchgeführte
Verarbeitung beschrieben. Der folgende Prozess wird dabei in dem Fluoreszenzbeobachtungsmodus
durchgeführt.
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Wird
ein nicht gezeigter Hauptschalter der Lichtquelleneinrichtung 20 eingeschaltet
und damit die Stromversorgung hergestellt, so wird ein von der Systemsteuerung 70 ausgeführter Hauptprozess (nicht
gezeigt) gestartet, wodurch die in 5 gezeigte
Initialisierung der Systemsteuerung aufgerufen wird. Der in 6 gezeigte
Zeitgeber-Unterbrechungsprozess wird wiederholt durchgeführt, um
entsprechend einer vorbestimmten Zeitgabe den Prozess zu unterbrechen,
d. h. einen Interrupt vorzunehmen.
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In
dem Initialisierungsprozess der Systemsteuerung setzt diese einen
BEREIT-MERKER, der den Betriebszustand der Anregungslaserlichtquelle 33 angibt,
auf 0 (S001). Der BEREIT-MERKER nimmt den Wert 1 an, wenn die Anregungslaserlichtquelle 33 unmittelbar
für eine
Emission oder Lichtabgabe bereit ist. Andernfalls ist der BEREIT-MERKER auf
0 eingestellt.
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Dann
steuert die Systemsteuerung 70 das Solenoid 34a über die
Lichtquellentreiberschaltung 52 so an, dass der Anregungslichtverschluss 34 geschlossen
wird (S002), und erfasst, ob das elektronische Endoskop 10 an
die Lichtquelleneinrichtung 20 angeschlossen ist (S003).
Wird das Endoskop 10 mit einem nicht gezeigten elektrischen
Steckverbinder in eine nicht gezeigte Steckdose gesteckt, so erfasst die
Systemsteuerung 70 über
eine Änderung
des elektrischen Zustands (z. B. über die Impedanz, das Potential,
etc.) des Eingangsanschlusses der Steckdose, dass das Endoskop 10 angeschlossen
ist.
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Wird
festgestellt, dass das elektronische Endoskop 10 angeschlossen
ist (Ja in Schritt S003), so erfasst die Systemsteuerung 70,
ob in der Anregungslaserlichtquelle 33 eine Abnormität, d. h.
ein abnormer Betriebszustand vorliegt (S005). In diesem Schritt
wird beispielsweise geprüft,
ob die Laserlichtquelle 33 eine Abnormität im Hinblick
auf Temperatur und Strom aufweist. Wird eine solche Abnormität erfasst,
so zweigt der Prozess von dem in 5 gezeigten
Initialisierungsprozess ab, und es wird eine nicht gezeigte Fehlerverarbeitung
ausgeführt.
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Wird
dagegen in der Anregungslaserlichtquelle 33 keine Abnormität festgestellt,
so führt
die Systemsteuerung 70 den in 7 gezeigten
Prozess zur Erfassung des Schaltzustandes des Laserauslöseschalters
durch (S006). Dieser Prozess wird weiter unten im Einzelnen beschrieben.
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Wird
dagegen festgestellt, dass das Endoskop 10 nicht an die
Lichtquelleneinrichtung 20 angeschlossen ist (Nein in S003),
so setzt die Systemsteuerung 70 den BEREIT-MERKER wieder
auf 0 (S007), schaltet die Anregungslaserlichtquelle 33 aus,
sofern sie vorher eingeschaltet worden ist (S008), und steuert das
Solenoid 34a über
die Lichtquellentreiberschaltung 52 so an, dass der Anregungslichtverschluss 34 geschlossen
wird (S009) und sowohl die Laserzustandsanzeige 23b als
auch die Laserausgabeanzeige 23c ausgeschaltet werden (S010).
Der Prozess kehrt dann zu dem nicht gezeigten Hauptprozess zurück.
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Wird
der in 6 gezeigte Zeitgeber-Unterbrechungsprozess ausgeführt, so
inkrementiert die Steuerung 70 einen Task-Zähler N (S101)
und prüft den
Wert des Task-Zählers
N in den Schritten S102 und S104. Ist der Task-Zähler N gleich 1 (Ja in S102), so
führt die
Systemsteuerung 70 einen Bedienfeld-Taskprozess aus (S103),
worauf der Prozess zu dem nicht gezeigten Hauptprozess zurückkehrt.
Ist der Task-Zähler
N gleich 2 (Ja in S104), so führt
die Systemsteuerung 70 einen Endoskopschnittstellen-Prozess (im Folgenden
als I/F bezeichnet) aus, der in 8 gezeigt
ist, und setzt den Task-Zähler
N auf Null (S106). Der Prozess kehrt dann zu dem nicht gezeigten
Hauptprozess zurück.
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Wird
in S006 nach 5 der Prozess zur Erfassung
des Schaltzustandes des Laserauslöseschalters ausgeführt, so
ermittelt die Systemsteuerung 70 über die Lichtquellentreiberschaltung 52 zunächst, ob
der Laserauslöseschalter 22 eingeschaltet
ist (S201, wie in 7 gezeigt ist). Um die Anregungslaserlichtquelle 33 einzuschalten,
muss der Laserauslöseschalter 22 eingeschaltet
sein. Ist der Laserauslöseschalter 22 eingeschaltet
(Ja in 5201), so ermittelt die Systemsteuerung 70, ob die
Anregungslaserlichtquelle 33 eingeschaltet ist (S202),
und veranlasst die Laserzustandsanzeige 23b in Vorbereitung
der Laseremission zu blinken. Falls die Anregungslaserlichtquelle 33 noch
nicht eingeschaltet ist, schaltet die Laserausgabeanzeige 23c aus
(S203) und führt über die
Lichttreiberschaltung 52 die Testemission der Anregungslaserlichtquelle 33 durch (S204).
Zur Ausführung
dieser Testemission wird der Anregungslaserlichtquelle 33 für eine kurze
Zeit Strom zugeführt.
Da der Anregungslichtverschluss 34 während dieser Testemission geschlossen
bleibt, wird verhindert, dass das Anregungslicht aus dem distalen
Endabschnitt des Endoskops ausgesendet wird.
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Die
Lichtquellentreiberschaltung 52 wiederholt die Testemission,
bis die Anregungslaserlichtquelle 33 stabil arbeitet und
der Überwachungssensor 35 das
Einschalt-Freigabesignal ausgibt (Ja in S202). Ist in S202 einmal
das Ergebnis Ja aufgetreten, so entscheidet die Systemsteuerung 70,
dass die Laserlichtquelle 33 die Vorbereitungsphase durchlaufen
hat, stellt den BEREIT-MERKER auf 1 (S205), schaltet die Anregungslaserlichtquelle 33 aus (S206),
schaltet die Laserzustandsanzeige 23b ein sowie die Laserausgabeanzeige 23c aus
(S207) und steuert dann das Solenoid 34a über die
Lichtquellentreiberschaltung 52 so an, dass der Anregungslichtverschluss 34 geöffnet wird
(S208). Der Prozess kehrt dann zu S003 in 5 zurück.
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Ist
der Laserauslöseschalter 22 ausgeschaltet
(Nein in S201), so setzt die Systemsteuerung 70 den BEREIT-MERKER
wieder auf Null (S209), schaltet die Anregungslaserlichtquelle 33 aus
(S210), schaltet sowohl die Laserzustandsanzeige 23b als auch
die Laserausgabeanzeige 23c aus (S211) und steuert das
Solenoid 34a so an, dass der Anregungslichtverschluss 34 geöffnet wird
(S212), worauf der Prozess zu der Initialisierung der Systemsteuerung 70 nach 5 zurückkehrt.
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Wird
in S105 nach 6 der Endoskop-I/F-Prozess ausgeführt, so
erfasst die Systemsteuerung 70, ob eine der an dem Bedienfeld 23 vorgesehenen
Tasten betätigt
worden ist (S301). Ist keine Taste betätigt worden, so kehrt der Prozess
direkt zu dem in 6 gezeigten Zeitgeber-Unterbrechungsprozess
zurück.
Ist dagegen eine der Tasten an dem Bedienfeld 23 betätigt worden
(Ja in S301), so ermittelt die Systemsteuerung 70, ob die
betätigte Taste
die Lasereinschalttaste 23a ist (S302). Ist dies nicht
der Fall, so kehrt der Prozess direkt zu dem Zeitgeber-Unterbrechungsprozess
nach 6 zurück.
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Ist
die Lasereinschalttaste 23a betätigt worden (Ja in S302), so
ermittelt die Systemsteuerung 70, ob die Anregungslaserlichtquelle 33 eingeschaltet
ist (S303). Ist dies nicht der Fall, so ermittelt die Systemsteuerung 70,
ob der BEREIT-MERKER den Wert 1 hat (S304). Ist dies der Fall, so
schaltet die Systemsteuerung 70 die Anregungslaserlichtquelle 33 ein
(S305), worauf der Prozess zu dem Zeitgeber-Unterbrechungsprozess
nach 6 zurückkehrt. Ist
die Anregungslaserlichtquelle 33 bei Betätigung der
Lasereinschalttaste 23a eingeschaltet (Ja in S303), so
schaltet die Systemsteuerung 70 die Anregungslaserlichtquelle 33 aus
(S306), worauf der Prozess zu dem Zeitgeber-Unterbrechungsprozess
nach 6 zurückkehrt.
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Durch
die vorstehend beschriebenen Schritte ergibt sich folgender Ablauf:
Ist das Endoskop 10 an die Lichtquelleneinrichtung 20 angeschlossen,
so wird der Laserauslöseschalter 22 eingeschaltet.
Die Anregungslaserlichtquelle 33 wird bereit für eine unmittelbar
bevorstehende Emission, und der Anregungslichtverschluss 34 wird
geöffnet.
Wird das Anregungslicht-Einschaltsignal
in diesem Zustand zugeführt,
so wird die Anregungslaserlichtquelle 33 eingeschaltet,
so dass das Anregungslicht auf den Lichtleiter 16 fällt und
durch das Einführrohr 10a des
Endoskops 10 auf die Wand der Körperkavität ausgesendet, die dem distalen
Endabschnitt des Einführrohrs 10a gegenüberliegt.
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Der
Benutzer erkennt, dass die Laserlichtquelle 33 noch nicht
eingeschaltet werden kann, wenn die Laserzustandsanzeige 23b an
dem Bedienfeld 23 ausgeschaltet ist. Blinkt die Laserzustandsanzeige 23b,
so erkennt der Benutzer, dass sich die Laserlichtquelle 33 in
der Vorbereitungsphase befindet. Schließlich erkennt der Benutzer,
dass die Anregungslaserlichtquelle 33 unmittelbar eingeschaltet werden
kann, wenn die Laserzustandsanzeige 23b eingeschaltet ist.
Er ist deshalb nicht gezwungen, während der Vorbereitungsphase
wiederholt die Lasereinschalttaste zu drücken, was die Handhabung erleichtert.
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Da
der in 8 gezeigte Prozess auf dem Fluoreszenzbeobachtungsmodus
basiert, wird das Anregungslicht-Einschaltsignal erzeugt, wenn der BEREIT-MERKER
auf den Wert 1 eingestellt ist und die Lasereinschalttaste 23a gedrückt wird,
während die
Anregungslaserlichtquelle 33 ausgeschaltet ist. In dem
Spezialbeobachtungsmodus erzeugt die Lichtquellentreiberschaltung 52 das
Anregungslicht-Einschaltsignal, während das Weißlicht entsprechend dem
von der Zeitsteuerung 71 ausgegebenen Zeitsignal von der
drehbaren Verschlussblende 37 blockiert wird.
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In
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel befindet
sich die Lasereinschalttaste 23a an dem Bedienfeld 23 der
Lichtquelleneinrichtung 20. Die Lasereinschalttaste kann
jedoch auch an der Bedieneinheit 10b des Endoskops 10 angeordnet
werden. Anstelle oder zusätzlich
zu der Laserzustandsanzeige an dem Bedienfeld 23 kann auch
der Monitor 60 so eingestellt werden, dass er in einem
hierfür
bestimmten Monitorabschnitt darauf hinweist, dass sich die Anregungslaserlichtquelle 33 in
der Vorbereitungsphase befindet oder für eine unmittelbare Emission bereit
ist.
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Die
für ein
Endoskop bestimmte Lichtquelleneinrichtung gemäß vorstehend beschriebenem Ausführungsbeispiel
führt automatisch
die Testemission der Anregungslaserlichtquelle aus, nachdem die Stromversorgung
einmal eingeschaltet ist, und zeigt dann an, ob die Anregungslaserlichtquelle
unmittelbar für
eine Lichtabgabe bereitsteht. Der Benutzer kann so feststellen,
ob die Anregungslaserlichtquelle betriebsbereit ist, ohne wiederholt
die Einschalttaste drücken
zu müssen.
Da der Anregungslichtverschluss während der Testemission geschlossen
ist, wird verhindert, dass der Laserstrahl unzeitig nach außen gesendet
wird.