DE2009642A1

DE2009642A1 - Endoskop mit Kamera zur Aufnahme endoskopischer Bilder

Info

Publication number: DE2009642A1
Application number: DE19702009642
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7134 Kmtt hngen M Hiltebrandt
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1970-03-02
Filing date: 1970-03-02
Publication date: 1971-09-16
Also published as: FR2084099A5; GB1340767A

Description

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE52-54 '

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Anmelder:

Richard Wolf G.m.b.H., 7134 Knittlingen, Schillerstraße 2

Endoskop mit Kamera zur Aufnahme endoskopischer Bilder Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit an seinem proximalen

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Ende montierter Kamera zur Aufnahme endoskopischer Bilder, wobei die Beleuchtung des aufzunehmenden Objekts über ein durch das Endoskop verlaufendes Lichtleitkabel erfolgt;,das proximal aus dem Endoskop herausgeführt ist und an eine Lichtquelle, wie ein Lichtprojektor, Blitzlichtgerät und dergleichen, angeschlossen ist.

Bei derartigen Endoskopen tritt von der Lichtquelle in das Lichtleitkabel eingestrahltes Lieht am distalen Ende des in eine Körperhöhle eingeführten Endoskops in bekannter Weise aus, um Teilbereiche der Körperhöhle für die Aufnahme zu beleuchten, während das aufzunehmende Bild über die Endoskopoptik zur angeschlossenen Kamera übertragen wird und dort vor· und gegebenenfalls auch während der Durchführung der Aufnahmen in üblicher Weise betrachtet werden kann. Als Kameras kommen Fotoapparate in Kombination mit Blitzlichtgeräten zur Anfertigungung von Einzelbildern oder Film- und Fernsehkamera» aur Herstellung von

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Filmen und Filmaufzeichnungen sowie von laufenden Bildübertragungen in Frage, und zwar zweckmäßigerweise in Verbindung mit einer kontinuierlichen Beleuchtung des Objekts durch Lichtprojektoren mit ständig während der Aufnahme betriebenen lampen.

Bei solchen Aufnahmesystemen muß man bekanntlich mit dem Auftreten von stark unterschiedlichen Bildhelligkeiten und Lichtbedingungen rechnen, und zwar wegen der sich bei der Beobachtung der Körperhöhlenwände ständig ändernden Objektabstände. Außerdem ändert sich häufig auch die Beschaffenheit der aufzunehmenden Objekte hinsichtlich ihrer Farbe, Reflektionseigenschaften und räumlichen Abstände zum distalen Endoskopende. Um eine gleichbleibende und optimale Qualität der zu machenden Aufnahmen zu erzielen, könnte man durch ständige Nachführung der Kamerablende und/oder Nachregelung der Belichtungszeiten in Anpassung an unterschiedliche Objekthelligkeiten eine einigermaßen zufriedenstellende Bildqualität erhalten. Jedoch wirkt sich ein solcher Weg gerade dann nachteilig aus, wenn kontinuierlich Film- oder Fernsehaufnahmen gemacht werden sollen, da die vorzunehmenden Handhabungen den eigentlichen Aufnahmevorgang und die Beobachtung der Körperhöhle stören.

Somit kann die notwendige Forderung nach einer optisch gut wirk-, samen Abblendung nicht in jedem Fall erfüllt werden, rumal je nach Anwendungefall die Daten der Optiken der zur Anwendung kommenden Endoskope stark variieren, so daß die Lage der Austrittspupille der Endoskopoptik von Fall zu Fall verschieden ist. Eine dann üblicherweise im abbildenden Strahlengang der Kamera _ 3 _

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eingebaute Blende hätte den Nachteil, daß neben einer Helligkeitsregulierung gleichzeitig eine sich ändernde Bildgröße beispielsweise auf dem zu belichtenden Kamerafilm ergibt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile und zur Schaffung einer optimal wirksamen Abblendung in Abhängigkeit von den Objekteigenschaften wird das eingangs erwähnte Endoskop mit angeschlossener Kamera ' erfindungsgemäß so ausgebildet, daß in den abbildenden Bildstrahlengang _s vorzugsweise direkt in die die Austrittspupille der Endoskopoptik schneidende Ebene, zwischen das Kameraobjekttiv und das Endoskopokular ein regelbares lichtschwächendes Element geschaltet ist, derart, daß die Eintrittspupille des Kameraobjektivs in einer Ebene mit dem Regelelement und der erwähnten Austrittspupüle liegt und/oder daß ein regelbares liehtschwächendes Element in den Lichtstrahlengang der Lichtquelle, vorzugsweise in die einen Lichtstrahlenkreuzungspunkt oder Brennpunkt schneidende Ebene geschaltet 1st.

Das lichtschwächende Hegelelement kann aus einer einstellbaren Blende oder aus einem bezüglich seines Transmissionsgrads einstellbaren, neutralen ßraukeilsvstems bestehen, Diese Regelelemente können entweder von Hand oder automatisch mit Hilfe eines Schrittmotors auf verschiedene Lichtschwächungsgrade eingestellt werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der anliegenden Zeichnung seheiaatisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Ii

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Die Zeichnung zeigt den proximalen Teil eines Endoskops 1, an dessen Ende bzw. Okulartriehter la eine Foto- oder Filmkamera angeschlossen ist, indem das freie Ende des Gehäuses 3a des Kameraobjektivs 3 über den Okulartrichter faßt bzw. auf andere Weise geeignet mit diesem verbunden ist. Die Beleuchtung des Objekts erfolgt mit Hilfe eines Lichtprojektors 4, der in ein Lichtleitkabel 5 Licht gebündelt einstrahlt. Dieses Kabel kann beispielsweise die Verlängerung des im Endoskopschaft liegenden Lichtleitkabels sein, welches dann proximalseitig am Stutzen 6 aus dem Endoskop kontinuierlich herausgeführt ist. Andererseits kann auch das Lichtleitkabel 5 gesondert lösbar an den Stutzen angeschlossen werden, wobei dann das Endoskoplichtleitkabel in üblicher Weise mit dem freien Ende des Anschlußstutzens plan abschließt.

Die Austrittspupille der Endoskopoptik liegt an dem mit der Bezugsziffer 7 gekennzeichneten Punkt. Gemäß der Erfindung ist zwischen die Optik 3 der Kamera und das gestrichelt angedeutete Endoskopokular 8 ein regelbares und lichtschwächendes Element 9 geschaltet, welches im abbildenden Bildstrahlengang liegt, und zwar vorzugsweise direkt in der die Austrittspupille 7 schneidenden und senkrecht zur optischen Achse des Systems liegenden gedachten Ebene.Dabei ist die Optik 3 so ausgelegt und räumlich zur Endoskopoptik so ausgerichtet, daß ihre Eintrittspupille ebenfalls in einer Ebene mit dem hier als Irisblende ausgebildeten Element 9 liegt, daß also die Austrittspupille 4h der Endoskopoptik und die Eintrittspupille der Kameraoptik in einem Punkt zusammenfallen. - 5 -

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Dieser Aufbau stellt eine optimale Lösung für eine wirksame Abblendung und Beeinflussung der Belichtung des mit der Bezugsziffer 10 angedeuteten Kamerafilms dar, weil die Bildhelligkeit durch Änderung der öffnung der Blende 9 reguliert, werden kann, ohne daß hierbei unerwünschte Bildeinengungen auftreten können.

Die Blende 9 kann gegebenenfalls durch andere regelbare lichtschwächende Elemente ersetzt werden, wie zum Beispiel durch ein hinsichtlich asines Transmissionsgrads regelbares, neutrales Graukeilsystem. Bei derartigen Systemen werden gegeneinander anliegende Graukeile relativ zueinander so verschoben, daß sich die Dicke des Keilsystems und damit sein Transmissionsgrad ändert. Allerdings ist die Anwendung der gezeigten Blende vorteilhafter, da durch Blendenregulierung die Schärfentiefe der Abbildung günstig beeinflußt werden kann, was bei Anwendung von Graukeilen nicht möglich ist.

Zusätzlich zur Blende 9 bzw. als Ersatz für diese Blende kann auch im Lichtstrahlengang der Lichtquelle bzw. des Projektors H ein regelbares lichtschwächendes Element eingebaut werden, und zwar zum Beispiel die gestrichelt gezeigte Blende 11, die gemäß der Darstellung in einem Kreuzungspunkt der Lichtstrahlen im Porjektorkondensorlinsensystem 12 liegt·. Durch diese spezielle Anbringungsart ist auch hier die Gewähr gegeben, daß bei Regelung der Bild- bzw. Objekthelligkeit durch Betätigung der Blende 11 stets eine gleich große Objektfläche und auch die vordere Eintrittsfläche 5a des Kabels 5 vollkommen gleichmäßig ausgeleuchtet

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- 6 und bestrahlt werden.

Das von der Projektorlampe 13 über das Kondensorlinsensystem 12 auf die Kabelendfläche 5a gebündelt aufgestrahlte Licht gelangt bei Anwendung des Endoskops zur Untersuchung und Pilmung von Körperhöhlen über das Kabel 5 und das im Endoskopschaft befindliche Lichtleitkabel zum distalen Endoskopende und wird dort zur Beleuchtung der Körperhöhle ausgestrahlt. Das vom betrachteten und aufzunehmenden Objekt reflektierte Licht gelangt über die Endoskop- und Kameraoptik auf die zu belichtende Pilmebene Die Regulierung der Bildhelligkeit und die Abblendung erfolgt durch Einstellung der Blenden 9 und/oder 11, deren öffnung sich nach den jeweiligen Bedingungen und Eigenschaften des aufzunehmenden Objekts richtet. Erwähnt sei in diesem Zusammenhang, daß die Anwendung einer einzelnen Blende 9 oder 11 zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse ausreicht. Insbesondere ist die Anbringung der Blende 9 im abbildenden Bildstrahlengang günstig, wie praktische Versuche ,gezeigt haben.

Die Einstellung der lichtschwächenden Regelelemente bzw. Blenden kann von Hand erfolgen, wozu wie bei herkömmlichen Fotoapparaten z.B. Stellhebel für die mechanische Blendenverstellung aus der Blendenfassung nach außen geführt sind und mit der Hand zwecks Blendeneinstellung verstellt werden können. Wesentlich vorteilhafter ist allerdings die Möglichkeit, die Regelelemente automatisch etwa mittels eines Schrittmotors in Abhängigkeit von ermittelten Bildhelligkeiten auf unterschiedliche Lichtschwächungsgrade einzustellen.

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Eine Möglichkeit für die automatische Regelung zeigt die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform, bei der die als Vorderblende der Kamera 2 wirkende und im Gehäuse 3a liegende Blende 9 mit Hilfe des Schrittmotors 14 verstellt werden kann. Am Ende der Motorwelle sitzt ein Ritzel 15, welches mit dem gezahnt ausgebildeten Außenumfang der Blende 9 kämmt. Der Aufbau der Blende und ihre Verstellung ist an sich bekannt, weshalb sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen. Je nach Drehrichtüng des Stellmotors 14 wird die Blende weiter geöffnet oder geschlossen. Der Antrieb und die Steuerung des Motors 14 erfolgt durch sinngemäße elektrische Speisung über das Motoranschlußkabel 16. Die Blende und der Motor 14 arbeiten zweckmäßigerweise automatisch in Abhängigkeit von der jeweiligen Objekthelligkeit, die von einer elektrischen, lichtempfindlichen Steuerschaltung ermittelt wird. Wenn man von einer für das Aufnehmen des betrachteten Objekts geeigneten und optimalen Grundhelligkeit ausgeht, so muß also die Blende 9 durch entsprechenden Antrieb des Motors 14 weiter geschlossen werden, wenn die Objekthelligkeit über den Wert der Grundhelligkeit steigt, und umgekehrt.

Wenn als Kamera eine Fernseh——.kamera zum Einsatz kommt, werden vorteilhaft die Videosignale der Kamera .zur Steuerung des Motors l4 herangezogen, da. diese Signale eine direkte Aussage über die gerade vorliegende Objekthelligkeit geben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die jeweilige Bildhelligkeit mit fotoelektrischen Bauelementen bestimmt wird, die dann eine Steuerschaltung für den Motor Ik in Abhängigkeit von der reflektierten

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Lichtmenge beeinflussen, die also den Motor bei ansteigenden Lichtmengen in der einen Richtung und bei abfallenden Werten in der anderen Richtung zwecks Schließens oder öffnens der Blende 9 drehen lassen.

Anstelle des in der Zeichnung gezeigten Lichtprojektors kann auch ein Elektronenblitzgerät zur Anwendung kommen, was insbesondere beim Arbeiten mit Fotoapparaten zweckmäßig sein wird. Erwähnt sei auch noch, daß die Blende 9 und ihr Antrieb 14 nicht unbedingt in Kameraobjektivgehäuse untergebracht zu sein brauchen, sondern auch in einem gesonderten Gehäuse liegen können, welches zwischen das Endoskopokular und das Kameraobjektiv geschaltet wird. In jedem Fall ist darauf zu achten, daß die Achse der Blende mit der optischen Achse der Endoskopoptik und des Kameraobjektivs fluchtet. Da die Kombination von Endoskopen mit Kameras allgemein bekannt ist, braucht hierauf und auf die hierfür zur Anwendung kommenden Kameras und deren Aufbau nicht näher eingegangen zu werden.

Der wesentliche Vorteil des gezeigten und beschriebenen Aufbaus ist der, daß in jedem Fall die sogenannte Pupillenbedingung erfüllt werden kann, d.h., daß die Austrittspupille der Endoskopoptik mit der Eintrittspupille des Kameraobjektivs zusammenfällt. Eine Abblendung durch Einstellung der Blende kann also niemals dazu führen, daß Bildeinengungen auftreten. Vielmehr kann durch die Blende die Schärfentiefe der Aufnahmen wesentlich erhöht werden, wie schon erwähnt wurde. Das Format der Aufnahme bzw.

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die endgültige Bildgröße wird in bekannter Weise zum Beispiel durch eine feste Blende in der Endoskopoptik bestimmt. Diese starre Blende liegt dann in einer Bildebene der Optik vor dem Endoskopokular.

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Claims

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Anmelder:

Richard Wolf G.m.b.H., 713¹* Knittlingen,

Schillerstr. 2

Patentansprüche

1.) Endoskop mit an seinem proximalen Ende montierter Kamera zur Aufnahme endoskopischer Bilder wobei die Beleuchtung des aufzunehmenden Objekts über ein durch das Endoskop verlaufendes Lichtleitkabel erfolgt, das proximal aus dem Endoskop herausgeführt ist und an eine Lichtquelle, wie ein Lichtprojektor, Blitzlichtgerät und dergleichen, angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den abbildenden Bildstrahlengang, vorzugsweise direkt in die die Austrittspupille (7) der Endoskopoptik schneidende Ebene, zwischen das Kameraobjektiv (3) und das Endoskopokular (8) ein regelbares lichtschwächendes Element (9) geschaltet ist, derart, daß die Eintrittspupille des Kameraobjektivs in einer Ebene mit dem Regelelement und der erwähnten Austrittspupille liegt und /oder daß ein regelbares lichtschwächendes Element (11) in den Lichtstrahlengang der Lichtquelle (4) vorzugsweise in die einen Lichtstrahlenkreuzungspunkt oder Brennpunkt schneidende Ebene geschaltet ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das

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* UNMCk (0451) 75IM, Privat. Dr. H. WiWctn, Curau VMSOS) 310 · Dfpl.-Ing. TIt. Wlkfcwi, lob.d. (04Sl) IS) St Bank· ComnMfzfeanfc A. G._f FH. 10b«*, Kto.-Nr. 9» «197 Postich.ck: Hamburg 1381 19

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lichtschwächende Regelelement aus einer einstellbaren Blende oder aus einem bezüglich seines Transmissionsgrads einstellbaren, neutralen Graukeilsystems besteht.

3, Endoskop nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement (9) von Hand oder automatisch mittels eines Schrittmotors (I¹I) auf verschiedene Lichtschwächungsgrade einstellbar ist, wobei der Schrittmotor in Abhängigkeit von der jeweiligen Bildhelligkeit gesteuert wird.

M. Endoskop nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Regelelements und damit die Einstellung der LichtSchwächung über eine elektrische, lichtempfindliche Steuerung automatisch in Abhängigkeit von der vom aufzunehmenden Objekt reflektierten Lichtmenge erfolgt.

5. Endoskop mit einer angeschlossenen Fernsehkamera nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement bzw. der Schrittmotor in Abhängigkeit der Kameravideosignale gesteuert wird.

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