DE19816155A1

DE19816155A1 - Beleuchtungsvorrichtung und -verfahren für endoskopartige Systeme

Info

Publication number: DE19816155A1
Application number: DE1998116155
Authority: DE
Inventors: Simon Wagner; Reinhold Baumgartner; Herbert Stepp; Alfons Hofstetter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-14
Also published as: WO1999052417A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für endoskopische Systeme mit einer endoskopartigen Vorrichtung, mindestens einem in der endoskopartigen Vorrichtung geführten und angeordneten Lichtleiter zur Leitung von Licht von mindestens einer Lichtquelle an ein distales Ende der endoskopartigen Vorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 weist dabei mindestens zwei getrennte Lichtquellen 12a bis 12n mit lichtunterschiedlicher Wellenlänge und unterschiedlicher oder gleicher Intensität auf. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur endoskopischen Beleuchtung werden mindestens zwei Lichttypen unterschiedlicher Wellenlänge und unterschiedlicher oder gleicher Lichtintensität mittels eines oder mehrerer Lichtleiter an das zu beleuchtende Objekt bzw. den zu beleuchtenden Ort geführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsverfahren für endoskopartige Systeme, mit einer endoskopartigen Vorrichtung, mindestens einem in der endoskopartigen Vorrichtung geführten und angeordneten Licht leiter zur Leitung von Licht von mindestens einer Lichtquelle an ein distales Ende der endoskopartigen Vorrichtung.

Endoskopische Beleuchtungen sind bekannt. Dabei werden bei be kannten Beleuchtungsvorrichtungen über elektrische Leitungen Lampen, die am distalen Ende der Endoskope angeordnet sind, ver sorgt, und damit der Raum vor den Endoskopen erleuchtet. Mit der Entwicklung der Glasfasern wurde die Lichtquelle nach außen ver legt. Dabei wird das Bild der Leuchtwedel auf ein Glasfaserbün del abgebildet, das sich im Endoskop bis an das distale Ende durchzieht. Um eine höhere Lichtleistung der bekannten Beleuch tungsvorrichtungen zu erzeugen, werden spezielle Hochleistungs lichtquellen eingesetzt, deren resultierender Leuchtfleck aller dings sehr klein ist, und andererseits hierbei sehr hohe Strah lungstemperaturen erreicht werden.

Neben der geringen Lichtausdehnung und der hohen Temperaturen, besteht ein weiterer Nachteil bekannter Beleuchtungsvorrichtun gen für endoskopartige Systeme in der Tatsache, daß keine genü gend hohen Kontraste erzeugt werden können. Dadurch ergeben sich weitere Nachteile, die insbesondere in der verschlechterten Handhabung dieser Systeme resultiert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuch tungsvorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die ausreichend hohe Kontraste am Einsatzort zur Verbesserung der Handhabung erzeugt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen be schrieben.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist mindestens zwei getrennte Lichtquellen mit lichtunterschiedlicher Wellen länge und unterschiedlicher oder gleicher Intensität auf. Durch die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung (Intensität und Wellenlänge) der Lichtquellen ist gewährleistet, daß eine ge wünschte spektrale Lichtverteilung in situ erreicht werden kann. Dadurch ist es möglich, den Kontrast im Blickfeld je nach Anfor derungen zu verstärken oder allgemein zu regeln.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Licht der unterschiedlichen Lichtquellen über einen einzigen Lichtleiter an ein distales Ende einer endoskopartigen Vorrich tung geführt. Es ist allerdings auch möglich, das Licht der un terschiedlichen Lichtquellen über jeweils einen separaten Licht leiter an das distale Ende der endoskopartigen Vorrichtung zu führen. Als weitere Alternative ist es möglich, das Licht der unterschiedlichen Lichtquellen über jeweils einen separaten Lichtleiter in den einzelnen Lichtleiter einzukoppeln, wobei der einzelne Lichtleiter an das distale Ende der endoskopartigen Vorrichtung geführt wird. Durch die vielfältige Ausgestaltungs möglichkeit der Lichtführung an den zu beleuchtenden Ort oder das zu beleuchtende Objekt, ergibt sich eine vorteilhafte Anpas sungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung an die apparativen und örtlichen Gegebenheiten. Dadurch sind vielseitige Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Beleuch tungsvorrichtung gewährleistet.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfin dungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung eine Steuer- und Kontroll einrichtung zur Steuerung und Einstellung der Intensitäten und/oder Wellenlängen der einzelnen Lichtquellen auf. Damit ist eine individuelle Anpassung und Einstellung der resultierenden Lichtverteilung am Einsatzort möglich, wodurch optimale Kon trastverhältnisse gewährleistet werden können.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung er folgt die Steuerung und Einstellung der Intensitäten und/oder der Wellenlängen der einzelnen Lichtquellen mittels der Steuer- und Kontrolleinrichtung zugeführter Referenzdaten. Die Referenz daten können dabei einen vorbestimmten, sich über die Dauer der Beleuchtung eines Objekts nicht verändernden Wert aufweisen. Die Referenzdaten können sich aber auch über die Dauer der Beleuch tung eines Objektes kontinuierlich verändern und dabei jeweils an einen vorbestimmten Wert angepaßt werden. Für die letztere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung weist diese eine Referenzlichtfaser zur Ermittlung aktueller Be leuchtungswerte und eine Analysevorrichtung zur Auswertung die ser Daten auf. Durch die Regelung der Steuer- und Kontrollein richtung mittels Referenzdaten ist gewährleistet, daß die gewün schte und voreingestellte, spektrale Lichtverteilung am Beleuch tungsort über den gesamten Beleuchtungszeitraum gewährleistet ist.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsge mäßen Beleuchtungsvorrichtung bestehen die Lichtquellen aus Dio den unterschiedlicher Farbe.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur endoskopischen Beleuchtung werden mindestens zwei Lichttypen unterschiedlicher Wellenlänge und unterschiedlicher oder gleicher Lichtintensität mittels ei nes oder mehrerer Lichtleiter an das zu beleuchtende Objekt bzw. den zu beleuchtenden Ort geführt. Dadurch ist es möglich, den gewünschten Kontrast am Beleuchtungsort einzustellen. Die Licht intensitäten und -wellenlängen sind dabei regel- und steuerbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens erfolgt der Farbabgleich der resultierenden, spektralen Lichtverteilung über eine Steuer- und Kontrolleinrichtung.

Eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten sind für die erfin dungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung denkbar. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in der Fluoreszenz endoskopie, zur Durchführung endoskopischer Eingriffe und Unter suchungen in der Medizin und zur Durchführung endoskopischer Eingriffe und Untersuchungen im Baubereich verwendet werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung erge ben sich aus der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch dar gestellten Ausführungsbeispieles.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der Beleuchtungs vorrichtung 10 mit mehreren Lichtquellen 12a bis 12n, einem Lichtleiter 14 und einer endoskopartigen Vorrichtung 16. Man er kennt, daß der Lichtleiter 14 über die Kopplungsvorrichtung 42 in den Endoskopkörper 40 der endoskopartigen Vorrichtung 16 ein geführt wird, und am distalen Ende 18 der endoskopartigen Vor richtung 16 zu liegen kommt. Am anderen Ende ist der Lichtleiter 14 mit einer Mischeinheit 32 verbunden. In die Mischeinheit 32 münden entsprechend der Anzahl der Lichtquellen 12a bis 12n se parate Lichtleiter 20a bis 20n. Man erkennt, daß die separaten Lichtleiter 20a bis 20n auch untereinander und noch vor dem Ein tritt in die Mischeinheit 32 miteinander gekoppelt sein können.

Die endoskopartige Vorrichtung 16 weist an dem dem distalen Ende 18 gegenüberliegenden Ende ein Okular 34 und eine im Okular 34 angeordnete Filtervorrichtung 38 auf. Das von dem Beleuchtungs ort zurückgestreute Licht kann aus dem Okular 34 austreten und beobachtet werden. Alternativ hierzu kann das rückgestreute Licht einer elektronischen Auswerteeinheit 36 mit entsprechenden bilddarstellenden Vorrichtungen zugeführt werden.

Die Lichtquellen 12a bis 12n sind jeweils mit einer Steuer- und Kontrolleinheit 22 verbunden. Die Steuer- und Kontrolleinheit 22 dient zur Steuerung und Einstellung der Intensitäten und/oder Wellenlängen der einzelnen Lichtquellen 12a bis 12n. Die Steue rung und Einstellung erfolgt dabei mittels der Steuer- und Kon trolleinrichtung 22 zugeführter Referenzdaten 24, 26. Die Refe renzdaten 24 stellen dabei einen vorbestimmten, sich auf die Dauer der Beleuchtung eines Objektes nicht verändernden Wert dar. Die Referenzdaten 26 ändern sich über die Dauer der Be leuchtung des Objektes kontinuierlich und werden dabei jeweils an den vorbestimmten Wert angepaßt. Um dies zu ermöglichen, weist die Beleuchtungsvorrichtung 10 eine Referenzlichtfaser 28 zur Ermittlung aktueller Beleuchtungswerte und eine Analysevor richtung 30 zur Auswertung der ermittelten Daten auf. Man er kennt, daß die Referenzlichtfaser 28 zeitweise parallel zum Lichtleiter 14 bis an das distale Ende 18 der endoskopartigen Vorrichtung 16 verläuft. An ihrem anderen Ende wird die Refe renzfaser 28 in die Analysevorrichtung 30 eingekoppelt.

Man erkennt, daß das Mischen der verschiedenen Lichtquellen je nach Ausführungsbeispiel an unterschiedlichen Orten stattfinden kann. Grundsätzlich kann dies auf dem Lichtweg von der Licht quelle 12a bis 12n bis zum distalen Ende 18 der endoskopartigen Vorrichtung 16 oder aber erst durch eine Überlappung der Strah lungskegel der aus der endoskopartigen Vorrichtung 16 herausfüh renden, separaten Lichtfasern 20a bis 20n erfolgen.

Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann neben sichtbaren Lichtwel lenlängen auch ultraviolettes oder infrarotes Licht aussenden. Die folgenden Beispiele zeigen Anwendungsmöglichkeiten der Be leuchtungsvorrichtung 10:

Beispiel 1

In einem Gewebe ist die Hämoglobinkonzentration hoch. Dies führt zu einer intensiven Absorption im grünen und blauen Spektralbe reich. Vor der starken, roten Remission werden nun unterschied liche Gebiete der grünen und blauen Remission nicht mehr vom Auge gegeneinander abgegrenzt, weil diese überstrahlt werden. Durch eine Erhöhung des grünen und blauen Anteils im Beleuch tungslicht erfolgt eine Kontrasterhöhung in diesem Spektralbe reich, so daß hier unterschiedlich reflektierende Gebiete sicht bar gemacht werden können.

Beispiel 2

Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ermöglicht über eine Verstärkung der relevanten Spektralbereiche einen Farbabgleich über die Be leuchtung. Mit einem zusätzlichen, in der endoskopartigen Vor richtung 16 integrierten Lichtleiter (nicht dargestellt) oder die Referenzlichtfaser 28 können Teile des von dem Beleuchtungs ort zurückgestreuten Lichtes gesammelt werden. Nach einer spek tralen Analyse, z. B. mittels Strahlteiler und Photodioden, kann die Beleuchtung entsprechend der spektralen Zusammensetzung in Richtung der gewünschten Soll-Farbe nachgeregelt werden.

Beispiel 3

Für eine Fluoreszenzendoskopie kann Anregungslicht mit unter schiedlichen Wellenlängen in die Beleuchtungsvorrichtung 10 ein gekoppelt werden. Durch eine Regelung der Intensität der ver schiedenen Anregungswellenlängen kann erreicht werden, daß even tuell vorhandene, unterschiedlich effiziente Fluoreszenzmecha nismen in vergleichbarer Helligkeit leuchten und sich nicht ge geneinander überstrahlen. Ein entsprechendes Abblocken des Anre gungslichtes - falls dies notwendig ist - wird an geeigneter Stelle in der endoskopartigen Vorrichtung oder direkt vor dem Auge oder der elektronischen Auswerteeinheit 36 vorgenommen.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung für endoskopartige Systeme mit einer endoskopartigen Vorrichtung, mindestens einem in der endoskopartigen Vorrichtung geführten und angeordneten Lichtleiter zur Leitung von Licht von mindestens einer Lichtquelle an ein distales Ende der endoskopartigen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (10) mindestens zwei getrennte Lichtquellen (12a, 12b, . . ., 12n) mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge und unterschiedlicher oder gleicher Intensität aufweist.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht der unterschiedlichen Lichtquellen (12a, 12b, . . ., 12n) über einen Lichtleiter (14) an das distale Ende (18) der endoskopartigen Vorrichtung (16) geführt wird.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht der unterschiedlichen Lichtquellen (12a, 12b, . . ., 12n) über jeweils einen separaten Lichtleiter (20a, 20b, . . ., 20n) an das distale Ende (18) der endoskopartigen Vorrichtung (16) geführt wird.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht der unterschiedlichen Lichtquellen (12a, 12b, . . ., 12n) über jeweils einen separaten Lichtleiter (20a, 20b, . . ., 20n) in den einzelnen Lichtleiter (14) einge koppelt wird, wobei der einzelne Lichtleiter (14) an das distale Ende (18) der endoskopartigen Vorrichtung (16) geführt wird.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (10) eine Steuer- und Kontrolleinrichtung (22) zur Steuerung und Einstellung der Intensitäten und/oder Wellenlängen der einzelnen Licht quellen (12a, 12b, . . ., 12n) aufweist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und Einstellung der Intensitäten und/oder der Wellenlängen der einzelnen Lichtquellen (12a, 12b, . . ., 12n) mittels der Steuer- und Kontrolleinrichtung (22) zugeführter Referenzdaten (24, 26) erfolgt.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzdaten (24) einen vorbestimmten, sich über die Dauer der Beleuchtung eines Objektes nicht verändernden Wert aufweisen.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzdaten (26) sich über die Dauer der Beleuchtung eines Objektes kontinuierlich verändern und dabei jeweils an einen vorbestimmten Wert angepaßt werden.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (10) zur Anpassung der Referenzdaten (26) eine Referenzlichtfaser (28) zur Ermittlung aktueller Beleuchtungswerte und eine Analysevorrichtung (30) zur Auswertung der ermittelten Daten aufweist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (12a, 12b, . . ., 12n) aus Dioden unterschiedlicher Farbe bestehen.

11. Verfahren zur endoskopischen Beleuchtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Lichttypen unterschiedlicher Wellen länge und unterschiedlicher oder gleicher Lichtintensität mittels eines oder mehrerer Lichtleiter an das zu be leuchtende Objekt bzw. den zu beleuchtenden Ort geführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtintensitäten und -wellenlängen regel- und steuerbar sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbabgleich der resultierenden spektralen Lichtverteilung über eine Steuer- und Kontrolleinrichtung (22) erfolgt.

14. Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in der Fluoreszenzendoskopie.

15. Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Durchführung endoskopischer Eingriffe und Untersuchungen in der Medizin.

16. Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Durchführung endoskopischer Eingriffe und Untersuchungen im Baubereich.