DE2558012B2

DE2558012B2 - Photoendoskop mit automatischer belichtungssteuerung

Info

Publication number: DE2558012B2
Application number: DE19752558012
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1974-12-26
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1977-10-20
Also published as: DE2558012C3; JPS5420317Y2; US4021663A; DE2558012A1; JPS5184433U

Description

derartige Größe aufweis' und derart angeordnet ist, 35 derart angeordnet ist, daß es nur das Licht im Bereich

daß wenigstens 90% des Lichtes des Bildes im genutzten Strahlenwinkel fliegt.

5. Endoskop nach Anspruch 3 oder dem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (5) im ringförmigen Element (4) den genutzten Strahleinwinkel (λ) bestimmt.

Die Erfindung betrifft ein Photoendoskop mit einer Belichtungslinse (Okular) am proximalen Ende zum Beobachten bzw. Photographieren eines Bildes, welches von dem Licht gebildet wird, das aus einem Bildleiter austritt, und mit einem im Bereich innerhalb des öffnungswinkels des aus dem Bildleiter austretenden Lichtes angeordneten lichtempfindlichen Element, welches Änderungen im Licht des Bildes zwecks automatischer Belichtungssteuerung feststellt.

Ein derartiges Photoendoskop ist bereits aus der DT-AS 17 66 327 bekannt. Bei diesem bekannten Photoendoskop ist im Lichtweg zwischen der Lichtquelle und der hinteren Endfläche des Liehtleitersystems ein verschwenkbarer Spiegel vorgesehen, der zur Belichtung des Films aus dem Lichtweg herausgeschwenki wird.

Um ein Objekt in einer Körperhöhle mit Hilfe eines Endoskopes zu beobachten bzw. zu betrachten ist es wesentlich, die auf das Objekt gebrachte Lichtmenge einerseits so klein wie möglich zu halten, um eine Schädigung des Objektes zu vermeiden, und andererseits aber eine für eine Photographic ausreichende Beleuchtungsintensität zu gewährleisten. Der Nachteil des bekannten Photoendoskops ist in außerhalb des durch die Beobachtungslinse genutzten Strahlenwinkcls erfaßt.

Aus der DT-OS 24 25 873 ist ein Endoskop bekannt, bei welchem die Beobachtungslinse einen Einfallswinkel besitzt, der kleiner als der Öffnungswinkel des aus einer Bildübertragungseinrichtung austretenden Lichtes ist. Dabei wird bei diesem bekannten Endoskop der Licht-Austrittswinkel mit Hilfe einer Bildmaske künstlich auf den Einfallswinkel der Beobachtungslinse beschränkt.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbarc technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß zur Steuerung der Belichtungsautomatik lediglich Licht verwendet wird, welches außerhalb des durch die Beobachtungslinse genutzten Strahlenwinkels verläuft.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beobachtungslinse derart relativ zum öffnungswinkel des austretenden Lichtes angeordnet, daß der Kegel des genutzten Strahlenwinkels innerhalb des Kegels des öffnungswinkels nahezu zentriert ist, wobei das lichtempfindliche Element wenigstens einen Teil des Kegels des genutzten Strahlenwinkels umgibt. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das lichtempfindliche Element ringförmig ausgestaltet ist und den Kegel des genutzten Strahlenwinkels vollständig umgibt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Beobachtungslinse so ausgestaltet, daß wenigstens 90% des aus dem Bildleiter austretenden Lichtes im genutzten Strahlenwinkel liegt. Zweckniäßigerweise wird dabei der genutzte Sirahlenwinkel durch eine in dem ringförmigen lichtempfindlichen Element ausgebildete Öffnung bestimmt.

Wie bereits erwähnt, sind beim erfindungsgemäüen i'hotoendoskop dir Beobachtungslinse und das lichtempfindliche Element so relativ zueinander angeordnet, Juli der genutzte Strahlenwinkel der Beobachtungslinse kleiner ist als der Öffnungswinkel des aus dem Bildleiter S !,ustretenden Lichtes. Das lichtempfindliche lilement ist innerhalb des Öffnungswinkels bzw. öffiiungski'gels, jedoch außerhalb des genutzten Strahlenwinkels der Beobachtungslinse angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im ι ο folgenden unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch das proximale finde des Endoskopsund

!■'ig. 2 eine perspektivische Darstellung des im i.s Photoendoskop verwendeten lichtempfindlichen Elementes.

In der Zeichnung sind lediglich die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Endoskops dargestellt. Die übrigen Teile, aus denen ein Endoskop aufgebaut ist, sind allgemein bekannt. In der Zeichnung ist mit 1 ein Bündel optischer Fasern bezeichnet, das das von einem untersuchten Bereich, beispielsweise einer Schleimhaut, reflektierte Licht durch das flexible Endoskoprohr zum Licht- und Bildausgang 2 leitet. Am is Lichtausgang 2 tritt das Licht von den optischen Fasern unter einem Winkel β aus, der in der Zeichnung durch Linien 7 dargestellt ist. Der im folgenden erwähnte Öffnungswinkel des aus dem Bildleiter austretenden Lichtes ist als Winkel eines Kegels definiert, der nahezu das gesamte, aus den optischen Fasern austretende Licht einschließt. Im Weg des austretenden Lichtes ist eine Beobachtungslinse 3 vorgesehen, damit das Bild beobachtet oder photographiert werden kann. Obwohl es in der Zeich.lung nicht dargestellt ist, enthalt das Endoskop natürlich eine Beleuchtungseinrichtung, um Licht über andere optische Fasern zur Spitze des flexiblen Endoskoprohres zu senden und den zu untersuchenden Bereich zu beleuchten. Wie bereits erwähnt, ist es bekannt, für ein Endoskop eine photometrische Einrichtung vorzusehen, deren lichtempfindliches Element auf einen Teil des austretenden Lichtes anspricht, um die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungslampe im Endoskop zu steuern.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, nutzt die Beobachtungslinse einen Strahlenwinkel *, der durch den Winkel zwischen den Linien 6 bestimmt ist. Der Strahlenwinkel ist als Winkel eines Kegels definiert, der das austretende und von der Beobachtungslinse genutzte Licht umfaßt. Es war bisher nicht ungewöhnlich, einen Strahlenwinkel vorzusehen, der groß genug war, um den öffnungswinkel zu umfassen. Dadurch ist es ersichtlich möglich, daß das gesamte austretende Licht durch die Beobachtungslinse gelangt. Wenn jedoch, wie bereits erwähnt, eine photometrische Einrichtung verwandt wird, leitet das den Lichtstrahl aufspaltende Element im typischen Fall 20% oder mehr vom Licht des Bildes von der Beobachtungslinse ab.

Beim erfindungsgemäßen Endoskop ist der durch die Beobachtungslinse genutzte Strahlenwinkcl χ etwas kleiner als der Öffnungswinkel ß, und ist das lichtempfindliche Element 4 einer automatischen Belichtungssteuerung im Kegel des öffnungswinkels, jedoch außerhalb des Kegeis des von der Beobachtungslinse genutzten Strahlenwinkels angeordnet. Bei (\s dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das lichtempfindliche Element 4 ringförmig mit einer öffnung 5 ausgebildet. Der lichtempfindliche Ring 4 ist konzentrisch zum Öffnungswinkel und zum Nutzwinkel der Beobachtungslinse angeordnet. Der theoretische Kegel mit einem Winkel χ führt durch die öffnung S des lichtempfindlichen Ringes 4. Der andere Umkreis des Ringes 4, der in der Zeichnung dargestellt ist, entspricht dem Umkreis des Kegels des Öffnungswinkels.

Eine Anordnung des lichtempfindlichen Elementes in der dargestellten Weise führt dazu, daß nur ein kleiner Teil der Gesamllichiintensitat zum Steuern der photometrischen Einrichtung verwandt wird, während der größte Teil der Lichtintensität durch die Linse 3 gelangen kann. An dem in F i g. 1 dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel können verschiedene Änderungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann eine größere Beobachtungslinse 3 vorgesehen sein, so daß ohne den Ring 4 der Einfallswinkel λ genauso groß wie oder größer als der Öffnungswinkel ;i wäre. In diesem Fall blendet der Ring 4 das auftreffende Licht gegenüber der Beobachtungslinse aus, wobei jedoch die gleiche Wirkung erzielt wird, wie es bei der in F i g. I dargestellten Anordnung der Fall ist, da bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung das auf den lichtempfindlichen Ring auftreffendc Licht sowieso nicht auf die kleinere Beobachtungslinse fallen würde. Das wesentliche Merkmal der Erfindung liegt somit darin, daß ein lichtempfindliches Element, das nur einen kleinen Teil, beispielsweise 10%, des austretenden Lichtes ausblendet, und eine Beobachtungslinse gewählt werden, die den Rest des austretenden Lichtes sammelt.

Die Elektrode des lichtempfindlichen Elementes 4 kann in Form einer Kombination aus einem reflektierenden Überzug und einer transparenten Elektrode oder einer kammförmigen, gezahnten Elektrode oder einer geriffelten Elektrode ausgebildet sein, um möglichst wirksam zu sein. Das lichtempfindliche Element muß nicht unbedingt ringförmig sein, sondern es können bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch mehrere kleine Elemente verwandt werden.

Bei ein-jm speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der das Bild bildende Lichtstrahl, der aus der Lichtaustrittsfläche 2 der optischen Fasern 1 austritt, einen Öffnungswinkel β von beispielsweise 60° und begrenzt die Öffnung 5 zusammen mit dem Okular, d. h. der Linse 3, einen Beobachtungswinkel λ von beispielsweise 40 bis 50°.

Es ist bekannt, daß entsprechend der Charakteristik der Lichtintensität des Lichtes des Bildes eine Verringerung des Beobachtungswinkels von 60° auf 40° oder 50° zu einer Herabsetzung der Lichtintensität durch die Linse um nicht mehr als 10% führt. Somit gelangt unter den angegebenen Bedingungen wenigstens etwa 90% des Lichtes durch die Beobachtungslinse. Somit kann selbst bei einem Endoskop mit kleinem Durchmesser, beispielsweise einem Faserendoskop zur Untersuchung der Luftröhren und Bronchien ein Endoskopbild erhalten werden, das zur praktischen Verwendung beobachtet werden kann.

Die herkömmlichen Einrichtungen sind kostspielig, da sie trotz der Tatsache, daß ein außerordentlich kleines Element zum Aufspalten des Lichtstrahles, beispielsweise ein Prisma oder ein Spiegel, verwandt wird, mit großer Genauigkeit angefertigt werden müssen. Demgegenüber kann die erfindungsgernäße Vorrichtung unter geringen Kosten ohne die Verwendung eines den Lichtstrahl aufspaltenden Elementes hergestellt werden. Durch das Fehlen eines den Lichtstrahl aufspaltenden Elementes ist darüber hinaus die optische Leistungsfä-

higkeit verbessert, da ein derartiges Element oft eine Verzerrung des Bildes hervorruft. Wenn darüber hinaus bei einer herkömmlichen Einrichtung versucht wurde, ein Okular mit einer mehr als 20fachen Vergrößerung zu verwenden, war infolge des Platzbedarfes für das den Lichtstrahl aufspaltende Element und die Linse ein spezieller komplizierter Aufbau erforderlich, wohingegen bei dem erfindungsgemäßen Endoskop nur ein Platzbedarf erforderlich ist, der ausreicht, um ein dünnes, lichtempfindliches, plattenförmiges Element anzuordnen. Es ist daher bei Verwendung eines herkömmlichen Okulars genug Platz vorhanden, um ein derartiges Element einzusetzen.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein den Lichtstrahl aufspaltendes Element fehlt, kann das zu untersuchende Objekt mit Hilfe einer Kamera mit einer automatischen Belichtungseinrichtung photographiert werden, ohne daß Lichtverluste infolge der zweifachen Photometric im Endoskop und in der Kamera hervorgerufen werden, wie es bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist.

Dadurch kann die Lichtstärke der Beleuchtungslichtquelle erhöht oder verringert werden. Die Verschlußzeil der Kamera kann auf der Basis der Lichtinformation gesteuert werden, die durch das lichtempfindliche Element 4 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehalten wird. Ungeachtet der Tatsache, daß die auf das lichtempfindliche Element 4 fallende Lichtmenge relativ klein ist, d.h. etwa 10% oder weniger des Lichtes des Bildes ausmacht, kann vom am Umfang angeordneten lichtempfindlichen Element 4 eine größere Lichtcmpfangsflächc eingenommen werden. Aus diesem Grunde wird ein relativ großer Änderungsbereich des Photostromes erhalten, obwohl eine kleinere Lichtmenge empfangen wird, so daß die obengenannte Steuerung mit sehr großer Genauigkeit erfolgen kann.

Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung verschiedene Mängel der bekannten photometrischen Einrichtung für ein Endoskop beseitigt wurden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die zum Betrieh einer automatischen Belichtungssteuerung oder einei ähnlichen Einrichtung mit hoher Genauigkeit erfordern ehe Lichtumwandlungsinformation erhalten werden ohne daß die auf das Okular auftreffende Lichtmengi wesentlich abnimmt, so daß die erfindungsgemäßi Vorrichtung vorteilhaft insbesondere bei einem Faser endoskop für Untersuchungen der Luftwege und de Bronchien oder bei ähnlichen Endoskopen mit einen sehr kleinen Durchmesser verwandt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Photoendoskop mit einer Beobachtungslinse (Okular) am proximalen Ende /um Beobachten bzw. Photographieren eines Bildes, das von dem Licht gebildet wird, welches aus einem Bildleiter austritt, und mit einem im Bereich innerhalb des Öffnungswinkels des aus dem Bildleiier austretenden Lichtes angeordneten lichtempfindlichen Element, welches Änderungen im Licht des Bildes zwecks automalischer Belichtungssteuerung feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Bcobachlungslinse (3) genutzte .Strahlenwinke! (i\) in an sich bekannter Weise kleiner als der Öffnungswinkel (ß) des aus dem Bildleiter (I) austretenden Lichtes ist, und daß das lichtempfindliche Element (4) derart angeordnet ist. da/J es nur da.s Licht im Bereich außerhalb des durch die Beobachtungsünse genutzten Strahlenwinkels erfaßt.
2. Endoskop nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (3) derart relativ zum Öffnungswinkel (/J) des austretenden Lichtes angeordnet ist, daß der Kegel des genutzten Strahlenwinkels (i\) innerhalb des Kegels des Öffnungswinkels (ß) nahezu zentriert ist, wobei das lichtempfindliche Element (4) wenigstens einen Teil des Kegels des genutzten Strahlenwinkels («) umgibt.
3. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (4) ringförmig ist und den Kegel des genutzten Strahlenwinkels (λ.) vollständig umgibt.
4. Endoskop nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsünse (3) eine erster Linie darin zu sehen, daß die im Interesse einer möglichst geringen Lichlschwächung getroffenen Verschwenkungsmöglichkeiien für den Spiel einen kaum zu vertreienden technischen Aufwand erfordern.

Gelegentlich enthält die automalische Belichtungssteuerung ein den Lichtstrahl aufspaltendes Element, wie beispielsweise einen halbdurchlässigen Spiegel, der derart angeordnet ist, daß ein Teil des Lichtes des Bildes durch die Beobachtungslinse und der andere Teil des Lichtes des Bildes in eine Richtung auf das lichtempfindliche Element fallt. Als Folge dieser Ablenkung eines Teiles des Lichtes für das lichtempfindliche Element ist das für da:» Bild zur Verfügung stehende kestlicht um 20% oder mehr verringert.

Bei Endoskopen mit kleinem Durchmesser, beispielsweise bei Faserendoskopcn zur Untersuchung der Luftwege und der Bronchien, ist eine solche Verringerung der Lichtmenge besonders nachteilig, da bei diesen Endoskopen gewöhnlich nur eine außerordentlich kleine Lichtmenge übertragen werden kann. Bei derartigen Endoskopen ist eine Verringerung der Lichtmenge, die zum Belichten des Filmes beim Photographieren zur Verfügung steht um 20% oder mehr unzulässig groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Photoendoskop der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die zum Photographieren des Objekts zur Verfügung stehende Lichtmenge nur äußerst gering durch die Belichtungsautomatik verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der durch die Bebachtungslinse genutzte Strahlenwinkel in an sich bekannter Weise kleiner als der Öffnungswinkel des aus dem Bildleiter austretenden Lichtes ist, und daß das lichtempfindliche Element