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Die
Erfindung betrifft ein Endoskopiegerät, das das gleichzeitige
Darstellen hochgenauer Bilder mit unterschiedlichen Vergrößerungen
ermöglicht.
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Ein
Endoskop dient zum Identifizieren einer internen Wunde im Körper.
Insbesondere zum Identifizieren einer Wunde wie eines bösartigen
Tumors muss eine vergrößerte Darstellung angewendet
werden, um die Form der Blutgefäße nahe der Oberfläche
eines Organs festzustellen. Hierzu wurden ein Endoskop zum Betrachten
eines vergrößerten Objektbildes und ein Endoskop
zum Betrachten eines normalen oder auch eines vergrößerten
Objektbildes vorgeschlagen.
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Beim
Einsatz eines Endoskops für vergrößerte
Darstellung ist die Betrachtung eines Gesamtbereichs nicht möglich,
da dauernd ein vergrößertes Bild eines Teilbereichs
dargestellt wird. Deshalb ist es schwierig zu bestimmen, welcher
Abschnitt eines Gesamtbereichs vergrößert dargestellt
wird.
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Auch
wenn ein zwischen Normaldarstellung und Vergrößerung
umschaltbares Endoskop verwendet wird, ist es schwierig zu bestimmen,
welcher Teilbereich des Gesamtbereichs vergrößert
gerade dargestellt wird, wenn das distale Ende eines Einführrohrs
während der vergrößerten Darstellung
bewegt wird.
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Die
Japanische Patentschrift 3 943 927 beschreibt
ein Einzellichtleiterendoskop, das ein vergrößertes
Bild darstellen kann. Jedoch ist es, wie vorstehend beschrieben,
schwierig zu bestimmen, welcher Teilbereich bei Vergrößerung
dargestellt wird.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Endoskopiegerät
anzugeben, das dem Benutzer das leichte Bestimmen ermöglicht,
welcher vergrößerte Bereich eines Gesamtbereichs
dargestellt wird.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 oder 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß der
Erfindung ist ein Endoskopiegerät mit einer Abbildungssteuerung,
einem Empfänger und einem Bildgenerator vorgesehen. Die
Abbildungssteuerung erzeugt ein aufzunehmendes optisches Bild, wobei
die Menge der für eine vorbestimmte Fläche aufzunehmenden
optischen Informationen bei der Vergrößerung größer
ist als bei der Normaldarstellung. Der vergrößert
dargestellte Bereich ist ein Teilbereich, der sich in einem Betrachtungsbereich
befindet, von dem ein optisches Bild erzeugt werden soll. Der Normalbereich
enthält nicht den vergrößert darzustellenden
Bereich. Der Empfänger empfängt die optischen
Informationen als elektrische Pixelsignale. Der Bildgenerator erzeugt
ein Normalbildsignal aus den in dem Normalbereich aufgenommenen
Pixelsignalen und aus einem Teil der Pixelsignale, die in dem vergrößert
darzustellenden Bereich aufgenommen werden. Der Bildgenerator erzeugt
ein Großbildsignal entsprechend einem vergrößerten Bild
aus den Pixelsignalen, die in dem vergrößert darzustellenden
Bereich aufgenommen wurden. Das Normalbild und das vergrößerte
Bild sind Bilder des Normalbereichs und des vergrößert
darzustellenden Bereichs.
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Gemäß der
Erfindung ist auch ein Abtast-Endoskopprozessor mit einer ersten
Steuerung, einem fotoelektrischen Wandler, einer zweiten Steuerung und
einem Bildgenerator vorgesehen. Der Abtast-Endoskopprozessor hat
einen ersten und einen zweiten Kanal und einen Antrieb. Die erste
Steuerung steuert den Antrieb zum Bewegen des ersten Kanals längs eines
vorbestimmten Weges. Der erste Kanal überträgt
Beleuchtungslicht und richtet dieses auf einen Betrachtungsbereich,
von dem ein optisches Bild erzeugt wird. Der Antrieb bewegt den
ersten Kanal so, dass der Betrachtungsbereich durch das Beleuchtungslicht
aus dem ersten Kanal abgetastet wird. Der fotoelektrische Wandler
nimmt die über den zweiten Kanal übertragenen
optischen Informationen auf und erzeugt Pixelsignale aus der den
optischen Informationen entsprechenden Lichtmenge. Der zweite Kanal überträgt
die optischen Informationen der Stellen, die durch das Beleuchtungslicht
aus dem ersten Kanal beleuchtet werden. Die zweite Steuerung stellt eine
erste Geschwindigkeit und/oder einen ersten Zyklus so ein, dass
die Zahl der in einer vorgegebenen Fläche eines vergrößert
darzustellenden Bereichs erzeugten Pixelsignale größer
als diejenige für einen Normalbereich ist. Der erste Kanal
wird mit der ersten Geschwindigkeit bewegt. Der fotoelektrische Wandler
erzeugt die Pixelsignale in dem ersten Zyklus. Der vergrößert
darzustellende Bereich ist ein Teil eines Bereichs, der in einem
insgesamt darzustellenden Bereich liegt und von dem ein optisches Bild
erzeugt wird. Der Normalbereich enthält nicht den vergrößert
darzustellenden Bereich. Der Bildgenerator erzeugt ein Normalbildsignal
entsprechend einem Normalbild aus den Pixelsignalen, die in dem Normalbereich
aufgenommen wurden, und aus einem Teil der Pixelsignale, die in
dem vergrößert darzustellenden Bereich aufgenommen
wurden. Der Bildgenerator erzeugt ein einem vergrößerten
Bild entsprechendes Bildsignal aus den Pixelsignalen, die in dem
vergrößert darzustellenden Bereich aufgenommen
wurden. Das Normalbild und das vergrößerte Bild
sind Bilder des Bereichs mit normaler und des Bereichs mit vergrößerter
Darstellung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch
den Aufbau eines Endoskopiegerätes als Ausführungsbeispiel,
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2 das
Blockdiagramm des internen Aufbaus des Prozessors des Abtastendoskops,
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3 das
Blockdiagramm des internen Aufbaus der Lichtquelleneinheit,
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4 das
Blockdiagramm des internen Aufbaus des Abtastendoskops,
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5 aus
einer Kondensorlinse austretendes bzw. auftreffendes Licht,
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6 das
Blockdiagramm des internen Aufbaus der Lichtaufnahmeeinheit,
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7 eine
Spiralbahn, längs der das Kopfende eines Beleuchtungsglasfaserlichtleiters
bewegt wird,
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8 die
Punkte, an denen die Pixelsignale erzeugt werden, zum Erläutern
der Anzahl Pixelsignale, die längs der Spiralbahn für
eine bestimmte Flächengröße erzeugt werden,
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9 das
auf einem Monitor bei Normaldarstellung erzeugte Normalbild,
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10 den
Ort und die Größe des vergrößert
darzustellenden Bereichs in dem Gesamtbetrachtungsbereich,
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11 den
Unterschied der Zahl der Pixelsignale, die für eine bestimmte
Flächengröße des vergrößert
darzustellenden Bereichs und des Normalbereichs erzeugt werden,
und
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12 auf
einem Monitor dargestellte Bilder in Normaldarstellung und in vergrößerter
Darstellung während des Vergrößerungsbetriebes.
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Die
Erfindung wird nun für das in den Figuren dargestellte
Ausführungsbeispiel erläutert.
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Ein
in 1 dargestelltes Endoskopiegerät 10 enthält
einen Abtastprozessor 20, ein Abtastendoskop 50 und
einen Monitor 11. Der Abtastpro zessor 20 ist mit
dem Abtastendoskop 50 und dem Monitor 11 verbunden.
Im Folgenden sind die Kopfenden eines Beleuchtungslichtleiters (in 1 nicht
dargestellt) und von Bildlichtleitern (in 1 nicht
dargestellt) die Enden, welche am distalen Ende des Einführrohrs 51 des
Abtastendoskops 50 befestigt sind. Außerdem sind
die Basisenden des Beleuchtungslichtleiters und der Bildlichtleiter
in einem Steckverbinder 52 befestigt, der an den Abtastprozessor 20 angeschlossen
ist. Der Abtastprozessor 20 gibt Licht auf einen Betrachtungsbereich
(in 1 Bereich OA) ab. Das von dem Abtastprozessor 20 abgegebene Licht
wird über den Beleuchtungslichtleiter (erster Kanal) auf
das distale Ende des Einführrohrs 51 geleitet
und auf einen Punkt (in 1 P1) in dem Betrachtungsbereich
gerichtet. Das an dem beleuchteten Punkt reflektierte Licht wird über
das distale Ende des Einführrohrs 51 dem Abtastprozessor 20 zugeführt.
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Die
Ausrichtung des Kopfendes des Beleuchtungslichtleiters wird durch
einen Lichtleiterantrieb (in 1 nicht
dargestellt) geändert. Durch die Richtungsänderung
wird der Betrachtungsbereich mit dem von dem Beleuchtungslichtleiter
abgegebenen Licht abgetastet. Der Lichtleiterantrieb wird durch
den Abtastprozessor 20 gesteuert.
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Der
Abtastprozessor 20 empfängt das reflektierte Licht,
das an dem beleuchteten Punkt gestreut wird, und erzeugt ein Pixelsignal
entsprechend der Menge des aufgenommenen Lichtes. Ein Feld aus Bildsignalen
wird erzeugt, indem Pixelsignale entsprechend den in dem Betrachtungsbereich
beleuchteten Punkten erzeugt werden. Diese Bildsignale werden dem
Monitor 11 zugeführt, mit dem ein Bild aus den
aufgenommenen Bildsignalen dargestellt wird.
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Wie 2 zeigt,
enthält der Abtastprozessor 20 eine Lichtquelleneinheit 30,
eine Lichtaufnahmeeinheit 40, einen Abtasttreiber 21,
einen Bildprozessor 22, eine Zeitsteuerung 23,
eine Systemsteuerung 24 und andere Komponenten.
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Wie
noch beschrieben wird, liefert die Lichtquelleneinheit 30 das
Licht an den Beleuchtungslichtleiter 53, um den Betrachtungsbereich
zu beleuchten. Der Abtasttreiber 21 steuert den Lichtleiterantrieb 54,
um das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 zu bewegen.
Das an dem jeweils beleuchteten Punkt reflektierte Licht wird durch
das Abtastendoskop 50 zu dem Abtastprozessor 20 übertragen. Das übertragene
Licht fällt auf die Lichtaufnahmeeinheit 40.
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Die
Lichtaufnahmeeinheit 40 erzeugt Pixelsignale entsprechend
der Menge des reflektierten Lichtes. Die Pixelsignale werden dem
Bildprozessor 22 zugeführt, der sie in einen Bildspeicher 25 einliest. Wenn
die Pixelsignale entsprechend den beleuchteten Punkten in dem Betrachtungsbereich
gespeichert sind, führt der Bildprozessor 22 vorbestimmte
Bildverarbeitungsschritte mit den Pixelsignalen durch, und dann
wird ein Bildfeld aus Bildsignalen über einen Codierer 26 zu
dem Monitor 11 übertragen.
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Durch
Verbinden des Abtastendoskops 50 mit dem Abtastprozessor 20 werden
optische Verbindungen zwischen der Lichtquelleneinheit 30 und
dem Beleuchtungslichtleiter 53 des Abtastendoskops 50 sowie
zwischen der Lichtaufnahmeeinheit 40 und den Bildlichtleitern 55 hergestellt.
Außerdem wird der Lichtleiterantrieb 54 in dem
Abtastendoskop 50 durch Verbinden des Abtastendoskops 50 mit
dem Abtastprozessor 20 elektrisch an den Abtasttreiber 21 angeschlossen.
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Der
Betrieb der Lichtquelleneinheit 30, der Lichtaufnahmeeinheit 40,
des Bildprozessors 22, des Abtasttreibers 21 und
des Codierers 26 wird durch die Zeitsteuerung 23 gesteuert.
Außerdem werden die Zeitsteuerung 23 und weitere
Komponenten des Endoskopiegerätes 10 durch die
Systemsteuerung 24 gesteuert.
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Ein
Benutzer kann bestimmte Befehle für den Abtastprozessor 20 an
einem Eingabeblock 27 eingeben, der ein Bedienungsfeld
(nicht dargestellt) und andere Mechanismen enthält. Außerdem
enthält das Abtastendoskop 50 einen Eingabeblock 57 (siehe 1 und 2).
Ein Benutzer kann bestimmte Befehle an diesem Eingabeblock 57 eingeben.
Dies ist für den Benutzer gegebenenfalls einfacher.
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Wie 3 zeigt,
enthält die Lichtquelleneinheit 30 einen Rotlichtlaser 31r,
einen Grünlichtlaser 31g, einen Blaulichtlaser 31b,
drei Filter 32a, 32b und 32c, eine Kondensorlinse 33,
einen Lasertreiber 34 und andere Komponenten.
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Der
Rotlichtlaser 31r, der Grünlichtlaser 31g und
der Blaulichtlaser 31b geben jeweils einen roten, einen
grünen und einen blauen Laserlichtstrahl ab. Das erste
Filter 32a reflektiert das von dem Blaulichtlaser 31b abgegebene
Band blauen Lichtes und ist durchlässig für andere
Bänder. Das zweite Filter 32b reflektiert das
von dem Grünlichtlaser 31g abgegebene Band grünen
Laserlichtes und ist durchlässig für andere Bänder.
Das dritte Filter 32c reflektiert das von dem Rotlichtlaser 31r abgegebene
Band roten Lichtes und ist durchlässig für andere
Bänder.
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Die
Kondensorlinse 33, das erste Filter 32a, das zweite
Filter 32b und das dritte Filter 32c sind auf die
Eintrittsrichtung aus dem Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53 ausgerichtet,
der an die Lichtquelleneinheit 30 angeschlossen ist.
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Das
erste bis dritte Filter 32a, 32b und 32c sind
mit ihren Filterflächen unter einem Winkel von 45° gegenüber
der Achsrichtung des Beleuchtungslichtleiters 53 geneigt.
Der von dem Blaulichtlaser 31b abgegebene Blaulicht-Laserstrahl
wird an dem ersten Filter 32a auf das Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53 reflektiert.
Der von dem Grünlichtlaser 31g abgegebene Grünlicht-Laserstrahl
wird an den zweiten Filter 32b auf das Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53 reflektiert.
Der von dem Rotlichtlaser 31r abgegebene Rotlicht-Laserstrahl
wird an dem dritten Filter 32c auf das Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53 reflektiert.
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Der
an dem ersten Filter 32a reflektierte Blaulicht-Laserstrahl
wird mit der Kondensorlinse 33 kondensiert und trifft auf
das Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53. Der an dem
zweiten Filter 32b reflektierte Grünlicht-Laserstrahl
tritt durch das erste Filter 32a hindurch, wird mit der
Kondensorlinse 33 kondensiert und trifft auf das Basisende
des Beleuchtungslichtleiters 53. Der an dem dritten Filter 32c reflektierte
Rotlicht-Laserstrahl tritt durch das erste und das zweite Filter 32a und 32b hindurch,
wird mit der Kondensorlinse 33 kondensiert und trifft gleichfalls auf
das Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53.
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Bei
Betrachtung eines Realzeitbildes im Umfangsbereich des Einführrohres 51 werden
der rote, der grüne und der blaue Laserstrahl zu einem
Weißlich-Laserlichtstrahl gemischt, der dem Beleuchtungslichtleiter 53 zugeführt
wird.
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Der
Lasertreiber 34 verstärkt den Rotlicht-, den Grünlicht-
und den Blaulicht-Laserstrahl 31r, 31g und 31b.
Außerdem steuert der Lasertreiber 34 abhängig
von der Zeitsteuerung 23 die Ein- und Ausschaltzeiten der
Laser 31r, 31g und 31b.
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Es
wird nun der Aufbau des Abtastendoskops 50 erläutert.
Wie 4 zeigt, enthält das Abtastendoskop 50 den
Beleuchtungslichtleiter 53, die Bildlichtleiter 55 und
eine Kondensorlinse 56, den Lichtleiterantrieb 54 und
andere Komponenten. Es sei bemerkt, dass die Anordnung einer jeden
Komponente beispielhaft dargestellt ist und in der Praxis auf die
dargestellte Anordnung nicht beschränkt ist.
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Der
Beleuchtungslichtleiter 53 und die Bildlichtleiter 55 sind
von dem Steckverbinder 52 bis zum distalen Ende des Einführrohrs 51 in
dem Abtastendoskop 50 angeordnet. Wie bereits beschrieben,
fällt der von der Lichtquelleneinheit 30 abgegebenen Weißlicht-Laserstrahl
auf das Basisende des Beleuchtungslichtleiters 53 und wird
bis zum Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 geleitet.
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Der
Lichtleiterantrieb 54 ist nahe dem Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 angeordnet.
Er enthält piezoelektrische Elemente (nicht dargestellt). Diese
neigen den Beleuchtungslichtleiter 53 in Richtung seines
ersten und zweiten Durchmessers. Diese beiden Durchmesserrichtungen
liegen rechtwinklig zur Achsrichtung des Kopfendes des Beleuchtungslichtleiters 53.
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Der
Neigungswinkel des Beleuchtungslichtleiters 53 wird abhängig
von einem Treibersignal eingestellt, das von dem Abtasttreiber 21 abgegeben wird.
Der Betrachtungsbereich wird mit dem Licht durch Vibration des Kopfendes
des Beleuchtungslichtleiters 53 abgetastet, wobei der Neigungswinkel verändert
wird.
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Das
Licht wird von dem Beleuchtungslichtleiter 53 auf einen
Punkt (P2 in 5) in dem Betrachtungsbereich
ausgerichtet. Das reflektierte Licht wird an dem beleuchteten Punkt
P2 gestreut. Das gestreute und reflektierte Licht fällt
auf das Kopfende der Bildlichtleiter 55.
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Mehrere
Bildlichtleiter 55 sind mit ihren Kopfenden in dem Abtastendoskop 50 um
die Kondensorlinse 56 herum angeordnet (siehe 5).
Das im Betrachtungsbereich an dem beleuchteten Punkt P2 gestreute
und reflektierte Licht fällt auf alle Bildlichtleiter 55.
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Das
auf die Kopfenden der Bildlichtleiter 55 reflektierte Licht
wird zu den Basisenden übertragen. Wie bereits beschrieben,
sind die Basisenden der Bildlichtleiter 55 optisch mit
der Lichtaufnahmeeinheit 40 verbunden. Das zu den Basisenden übertragene reflektierte
Licht fällt also auf die Lichtaufnahmeeinheit 40.
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Wie
in 6 gezeigt, enthält die Lichtaufnahmeeinheit 40 eine
Sammellinse 41, einen ersten und einen zweiten Strahlteiler 42a und 42b,
einen Rot-, einen Grün- und einen Blau-Fotovervielfacher (PMT) 43r, 43g und 43b sowie
einen ersten, einen zweiten und einen dritten A/D-Umsetzer 44a bis 44c.
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Die
Sammellinse 41 und der erste und der zweite Strahlteiler 42a und 42b sind
in Lichtabgaberichtung mit Abstand zum Basisende der Bildlichtleiter 55 angeordnet.
Das aus dem Bündel der Bildlichtleiter 55 austretende
Licht fällt durch die Sammellinse 41, bevor es
auf den ersten Strahlteiler 42a trifft.
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Der
erste Strahlteiler 42a ist gegenüber dem aus der
Sammellinse 41 austretenden Licht geneigt und reflektiert
eine Blaulichtkomponente auf den Blau-Fotovervielfacher 43b.
Außerdem lässt der erste Strahlteiler 42a die
Lichtbänder mit Ausnahme des Blaulichtbandes durch, und
das durchgelassene Licht trifft auf den zweiten Strahlteiler 42b.
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Der
zweite Strahlteiler 42b ist gegenüber dem von
dem ersten Strahlteiler 42a kommenden Licht geneigt und
reflektiert eine Grünlichtkomponente auf den Grün-Fotovervielfacher 43g.
Außerdem lässt der zweite Strahlteiler 42b die
Lichtbänder mit Ausnahme des Grünlichtbandes durch,
so dass sie auf den Rot-Fotovervielfacher 43r fallen.
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Der
Rot-, der Grün- und der Blau-Fotovervielfacher 43r, 43g, 43b erzeugen
Pixelsignale entsprechend der Menge der Rot-, der Grün-
und der Blaulichtkomponente des reflektierten Lichts, die an dem
beleuchteten Punkt gestreut und über die Bildlichtleiter 55 übertragen
werden.
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Ein
Rot-Bandfilter, das nur den Rotlicht-Laserstrahl des Rotlichtlasers 31r überträgt,
kann auf der Lichtaufnahmefläche des Rot-PMT 43r befestigt sein.
Ein Grün-Bandfilter, das nur den Grünlicht-Laserstrahl
des Grünlichtlasers 31g durchlässt, kann auf
der Lichtaufnahmefläche des Grün-PMT 43g befestigt
sein. Ein Blau-Bandfilter, das nur das Lichtband des Blaulicht-Laserstrahls
des Blaulichtlasers 31b durchlässt, kann auf der
Lichtaufnahmefläche des Blau-PMT 43b befestigt
sein.
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Die
von dem Blau-, dem Grün- und dem Rot-Fotovervielfacher 43b, 43g und 43r erzeugten Pixelsignale
werden in den drei A/D-Umsetzern 44a, 44b und 44c jeweils
digitalisiert. Die digitalisierten Pixelsignale werden dem Bildprozessor 22 zugeführt.
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Der
erste bis dritte A/D-Umsetzer 44a bis 44c werden
durch die Zeitsteuerung 23 gesteuert. Dabei wird der Zyklus
der Analog-Digital-Wandlung eingestellt. Durch Einstellen dieses
Zyklus wird der Zyklus der Erzeugung der digitalisierten Pixelsignale eingestellt.
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Der
Bildprozessor 22 empfängt ein zum Steuern des
Abtasttreibers 21 erforderliches Zeitsignal, das von der
Zeitsteuerung 23 abgegeben wird. Der Bildprozessor 22 schätzt
den Punkt, an dem der Weißlicht-Laserstrahl abhängig
von dem Zeitsteuersignal erscheint, und speichert die Pixelsignale
unter der Adresse des Bildspeichers 25, die dem geschätzten
Punkt entspricht.
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Der
Bildspeicher 25 enthält einen Normalbild-Speicherbereich
und einen Großbild-Speicherbereich. Wenn ein Normalbild
zu erzeugen ist, werden die Pixelsignale unter den Adressen des
Normalbild-Speicherbereichs gespeichert. Wenn ein vergrößertes
Bild zu erzeugen ist, werden die Pixelsignale unter den Adressen
des Großbild-Speicherbereichs gespeichert.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird der Betrachtungsbereich mit dem Weißlicht-Laserstrahl
abgetastet, es werden Pixelsignale abhängig von dem an
den jeweils mit dem Weißlicht-Laserstrahl beleuchteten
Punkten reflektierten Licht erzeugt, und diese Pixelsignale werden
unter den diesen Punkten entsprechenden Adressen gespeichert. Das
dem Betrachtungsbereich entsprechende Bildsignal enthält die
den Punkten von dem Abtast-Startpunkt bis zum Abtast-Endpunkt entsprechenden
Pixelsignale.
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Das
Endoskopiegerät 10 hat eine Normaldarstellungsfunktion
und eine Vergrößerungsfunktion. Es werden nun
die Operationen der Komponenten des Endoskopiegerätes 10 für
diese beiden Funktionen erläutert.
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Bei
der Normaldarstellung betätigt der Lichtleiterantrieb 54 den
Beleuchtungslichtleiter 53 so, dass sein Kopfende längs
der in 7 gezeigten Spiralbahn bewegt wird. Zusätzlich
wird der Beleuchtungslichtleiter 53 so betätigt,
dass sich sein Kopfende mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ω dreht. Durch
diese Drehung bewegt sich das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 längs
der Spiralbahn umso schneller, je weiter es von ihrer Mitte entfernt ist.
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Bei
der Normaldarstellung sind die Zyklen der A/D-Umsetzung mit dem
ersten bis dritten A/D-Umsetzer 44a bis 44c durch
die Zeitsteuerung 23 so eingestellt, dass der Zyklus t
umgekehrt proportional dem Abstand r zwischen dem Kopfende und der
Mitte ist (d. h. r·t = konstant).
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Durch
die beschriebene Einstellung des Zyklus der A/D-Umsetzung kann der
Abstand zwischen den Punkten, an denen benachbarte Pixelsignale
erzeugt werden, gemäß der Beziehung r·ω·t
konstant sein. Entsprechend ist, wie 8 zeigt,
die Zahl der für eine bestimmte Bereichsgröße
erzeugten Pixelsignale trotz der Geschwindigkeit des bewegten Kopfendes
des Beleuchtungslichtleiters 53 konstant. Dies bedeutet,
dass die Zahl der Pixelsignale zur Aufnahme von Licht in einem vorbestimmten
Bereich konstant ist (siehe die schwarzen Punkte in 8).
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Der
Bildprozessor 22 speichert alle empfangenen Pixelsignale
unter ihren entsprechenden Adressen bei Normalbilddarstellung. Wie
vorstehend beschrieben, wird das erzeugte Bildsignal zu dem Monitor 11 übertragen.
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Dann
wird ein Normalbild (NI in 9) dargestellt,
das ein zum Betrachten einer Wunde ausreichend großes Sichtfeld
hat.
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Wenn
ein Benutzer entweder einen Befehl zur Vergrößerung
eingibt oder eine Taste (LB in 9) betätigt,
die bei der Normaldarstellung gezeigt wird, und hierzu eine Zeigevorrichtung
(nicht dargestellt) wie z. B. eine Maus betätigt, wird
die Vergrößerung ausgeführt.
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Der
Bereich in der Mitte des Darstellungsbereichs (OA in 10),
dessen Größe 1/10 des Darstellungsbereichs entspricht,
ist als Vergrößerungsbereich (EA in 10)
definiert. Außerdem ist der Bereich ohne den vergrößerten
Bereich als Normalbereich definiert (siehe NA).
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Bei
Ausführung der Vergrößerung bewegt der
Lichtleiterantrieb 54 den Beleuchtungslichtleiter 53 auch
so, dass sein Kopfende längs derselben Spiralbahn wie bei
der Normaldarstellung bewegt wird. Außerdem wird der Beleuchtungslichtleiter 53 so
bewegt, dass sein Kopfende mit derselben Winkelgeschwindigkeit ω wie
bei Normaldarstellung gedreht wird.
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Wenn
das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 bei der Vergrößerung
Punkten in dem Normalbereich gegenübersteht, stellt die
Zeitsteuerung 23 den Zyklus der A/D-Umsetzung so ein, dass
das Produkt des Zyklus t und des Abstandes r einen konstanten Wert
k hat.
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Wenn
das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 den Punkten
in dem Vergrößerungsbereich bei der Vergrößerungseinstellung
gegenüber steht, stellt die Zeitsteuerung 23 ferner
den Zyklus der A/D-Umsetzung so ein, dass das Produkt des Zyklus t
und des Abstandes r den konstanten Wert k/10 hat.
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Durch
eine derartige Einstellung des Zyklus der A/D-Umsetzung kann der
Abstand zwischen den Punkten, an denen die benachbarten Pixelsignale
erzeugt werden, auf dem Wert kω und kω/10 konstant gehalten
werden, während das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 dem
Punkt im Normalbereich bzw. im Vergrößerungsbereich
gegenüber steht. Außerdem ist der Abstand zwischen
den Punkten, an denen die benachbarten Pixelsignale erzeugt werden,
für den Vergrößerungsbereich 1/10 des
entsprechenden Abstandes im Normalbereich.
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Entsprechend
ist gemäss 11 die Zahl der in einer vorbestimmten
Fläche erzeugten Pixelsignale für den Vergrößerungsbereich
(siehe EA) 10 mal größer als die entsprechende
Zahl für den Normalbereich (siehe NA).
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Der
Bildprozessor 22 speichert alle empfangenen Pixelsignale,
die erzeugt werden, wenn das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 den
Punkten in dem Normalbereich gegenüber steht. Die Pixelsignale
werden unter den entsprechenden Adressen in dem Normalbild-Speicherbereich
gespeichert.
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Andererseits
speichert der Bildprozessor 22 alle empfangenen Pixelsignale,
die erzeugt werden, wenn das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 den
Punkten in dem Vergrößerungsbereich gegenüber
steht. Diese Pixelsignale werden unter den entsprechenden Adressen
in dem Großbild-Speicherbereich gespeichert. Der Bildprozessor 22 speichert
ferner 1/10 der empfangenen Pixelsignale, die erzeugt werden, wenn
das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 den Punkten
in dem Vergrößerungsbereich gegenübersteht,
unter den entsprechenden Adressen in dem Normalbild-Speicherbereich.
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Wie
bereits beschrieben, werden ein Großbildsignal und ein
Normalbildsignal, die in dem Großbild-Speicherbereich und
in dem Normalbild-Speicherbereich gespeichert sind, dem Monitor 11 zugeführt.
Das dem Normalbildsignal entsprechende Normalbild und das Großbild,
das dieselbe Größe wie das Normalbild hat, jedoch
dem Großbildsignal entspricht, werden gleichzeitig auf
dem Monitor 11 dargestellt (siehe NI und EI in 12).
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Zusätzlich
kennzeichnet eine Grenzlinie den Bereich des vergrößerten
Bildes in dem Normalbild (siehe BL). Außerdem ist auch
der Vergrößerungsfaktor des vergrößerten
Bildes gegenüber Normalbildgröße dargestellt
(siehe MG).
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Die
Größe des Vergrößerungsbereichs
kann geändert werden, indem ein Befehl zur Formatänderung
in den Eingabeblock 27 eingegeben wird. Wenn das Format
des Vergrößerungsbereichs auf 1/x des Formats
des Darstellungsbereichs (x ist eine reale Zahl größer
als 1) geändert wird, so wird der Zyklus der A/D-Umsetzung
gleichfalls geändert. Wenn das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 den
Punkten in dem neu bestimmten Vergrößerungsbereichs gegenüber
steht, stellt die Zeitsteuerung 23 den Zyklus der A/D-Umsetzung
so ein, dass das Produkt des Zyklus t und des Abstandes r den konstanten Wert
k/x hat.
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Der
Bildprozessor 22 speichert 1/x der empfangenen Pixelsignale,
die erzeugt werden, wenn das Kopfende des Beleuchtungslichtleiters 53 den Punkten
in dem Normalbereich gegenüber steht, unter den entsprechenden
Adressen in dem Normalbild-Speicherbereich. Durch Speichern von
1/x der Pixelsignale wird das Normalbildsignal erzeugt.
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Bei
dem vorstehend beschrieben Ausführungsbeispiel kann ein
Benutzer gleichzeitig das vergrößerte Bild als
vergrößerten Teil des Normalbildes und das Normalbild
betrachten, dessen Sichtfeld zur Betrachtung auf dem Monitor 11 ausreichend
groß ist.
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Beim
Einsatz eines vorbekannten Endoskopiegeräts kann ein Abschnitt
eines Bereichs vergrößert dargestellt werden,
indem zur Vergrößerung ein Signalverarbeitungsverfahren
angewendet wird. Da aber die aktuellen einzelnen optischen Informationen hierbei
nicht gewonnen werden, kann ein vergrößertes Bild
nicht mit ausreichend großer Bildauflösung dargestellt
werden.
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Andererseits
wird bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
die Zahl der erzeugten Pixelsignale pro vorgegebener Fläche
für den Vergrößerungsbereich erhöht.
Deshalb ist es möglich, ein vergrößertes
Bild mit ausreichend großer Auflösung zu erzeugen.
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Es
ist bereits ein Endoskopiegerät mit zwei getrennten optischen
Systemen zum Betrachten normaler und vergrößerter
Bilder bekannt, bei dem optische Bilder, die separat durch optische
Systeme geleitet werden, durch jeweils einen Bildsensor oder jeweils
einen optischen Lichtleiter aufgenommen werden. Bei einem solchen
Endoskopiegerät ist es aber wegen der Parallaxe zwischen
den Punkten zum Aufnehmen eines normalen und eines vergrößerten
Bildes für einen Betrachter schwierig, in dem Normalbild den
vergrößert dargestellten Bereich zu bestimmen. Außerdem
sollte in diesem Fall der Durchmesser eines Einführrohres
des Endoskops groß sein, was der Forderung nach kleineren
Durchmessern solcher Einführrohre widerspricht.
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Hingegen
ist bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
die Position des vergrößerten Bildes in dem Normalbild
leicht bestimmbar, denn in dem Normalbild ist eine Grenzlinie angegeben.
Da außerdem mehrere optische Systeme und mehrere optische
Lichtleiter zur Bildaufnahme nicht erforderlich sind, kann die Dicke
des Einführrohres, verglichen mit bisherigen Endoskopen,
reduziert werden.
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Der
Zyklus der A/D-Umsetzung wird so eingestellt, dass das Produkt des
Zyklus der A/D-Umsetzung und des Abstandes zwischen dem Kopfende des
Beleuchtungslichtleiters 53 und der Mitte der Spiralbahn
konstant ist. Das Produkt kann aber nicht konstant sein. Trotzdem
kann ein Effekt ähnlich wie bei dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel erreicht werden, solange die Zahl der
für eine vorbestimmte Fläche erzeugten Pixelsignale
für die Vergrößerung größer
als die für die entsprechende Fläche bei Normaldarstellung
ist, wenn die Vergrößerung eingestellt ist.
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Wie
oben beschrieben, ist das Produkt des Zyklus t, des Abstandes r
und der Winkelgeschwindigkeit ω (d. h. r·ω·t) äquivalent
dem Abstand zwischen den Punkten, an denen benachbarte Pixelsignale
erzeugt werden. Um die Zahl der erzeugten Pixelsignale zu erhöhen,
kann der Abstand verringert werden. Entsprechend kann die Zykluszeit
und/oder die Winkelgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass der
Abstand bei der Vergrößerung geringer als derjenige
bei dem Normalbild ist.
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Beispielsweise
ist es möglich, durch eine A/D-Umsetzung in einem bestimmten
Zyklus mit Bewegung des Kopfendes des Beleuchtungslichtleiter 53 längs
der Spiralbahn bei konstanter Winkelgeschwindigkeit den Abstand
zwischen den Punkten, an denen benachbarte Pixelsignale erzeugt
werden, für die Vergrößerung zu verringern,
verglichen mit demje nigen für das Normalbild. Bei einer
solchen Operation wird aber die Zahl der Pixelsignale, die ohne
Speicherung gelöscht werden, größer,
je näher der Punkt zum Erzeugen der Pixelsignale der Mitte
in dem jeweiligen Darstellungsbereich liegt, weil die Anzahl der
für eine bestimmte Fläche erzeugten Pixelsignale
für das Normalbild und die Vergrößerung
nicht konstant ist.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden
alle Pixelsignale bei der Normaldarstellung in dem Bildspeicher
gespeichert. Es müssen aber nicht alle Pixelsignale gespeichert
werden. Wie oben beschrieben, wird eine Anzahl Pixelsignale erzeugt,
die größer als erforderlich ist, wenn die Zahl
der für eine bestimmte Fläche erzeugten Pixelsignale
nicht konstant ist. Schließlich wird ein Teil aller erzeugten
Pixelsignale in dem Bildspeicher 25 gespeichert.
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist der Vergrößerungsbereich
so definiert, dass er die Mitte des Gesamtbereichs enthält.
Es kann aber auch ein Vergrößerungsbereich definiert
werden, der diese Mitte nicht enthält. Derselbe Effekt
kann erreicht werden, solange die Zahl der für eine bestimmte
Fläche bei der Vergrößerung erzeugten
Pixelsignale größer als die entsprechende Zahl
für den Normalbereich ist.
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird das Kopfende
des Beleuchtungslichtleiters 53 längs einer Spiralbahn
bewegt. Diese Bahn muss aber nicht spiralförmig sein. Das
Kopfende kann auch längs eines anderen Weges bewegt werden,
wobei dennoch ein Betrachtungsbereich abgetastet wird.
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Als
Lichtquellen für rotes, grünes und blaues Licht
werden bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
Laser eingesetzt. Andere Lichtquellen können gleichfalls
verwendet werden. Ein Laser wird jedoch vorzugsweise als Lichtquelle
eingesetzt, da das Beleuchtungslicht auf einem winzigen Punkt in
einem Betrachtungsbereich des Abtast-Endoskops zu richten ist und
ein Laser starkes Licht abgeben kann.
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden Fotovervielfacher
zum Erzeugen der Pixelsignale verwendet. Andere Arten fotoelektrischer Wandler
können verwendet werden, mit denen Lichtmengen erfasst
werden. Solche Wandler sind z. B. Fotodioden.
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Obwohl
vorstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert wurden, können offenbar
viele Abänderungen und Weiterbildungen durch den Fachmann
realisiert werden, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Die
vorliegende Beschreibung bezieht sich auf den Inhalt der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-288190 (eingereicht
am 10. November 2008), der hier in seiner Gesamtheit einbezogen
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3943927 [0005]
- - JP 2008-288190 [0091]