DE2558012C3

DE2558012C3 - Photoendoskop mit automatischer Belichtungssteuerung

Info

Publication number: DE2558012C3
Application number: DE2558012A
Authority: DE
Inventors: Nagashige Kokubunji Tokio Takahashi (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1974-12-26
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1978-06-08
Also published as: JPS5420317Y2; US4021663A; JPS5184433U; DE2558012B2; DE2558012A1

Description

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, weiches 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 Lichtleitersystems ein verschwenkbarer Spiegel vorgesehen, der zur Belichtung des Films aus dem Lichtweg herausgeschwenkt wird.

Um ein Objekt in einer Körperhöhle mit Hilfe eines Lndoskopes zu beobachten bzw zu betrachten ist es wesentlich, die auf das Objekt gebrachte Lichimcnge einerseits so klein wie möglich zu halten, um eine Schädigung des Objektes zu vermeiden, und andererseits aber eine für eine Photographic ausreichende Beleuchtiingsintcnsität /u gewahrleisten.

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erster Linie darin zu sehen, daß die im Interesse einer möglichst geringen Lichtschwächung getroffenen Verschwenkungsmöglichkeiten für den Spiel einen kaum zu vertretenden technischen Aufwand erfordern.
Gelegentlich enthält die automatische 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 fällt. Als Folge dieser Ablenkung eines Teiles des Lichtes für das lichtempfindliche Element ist das für das Bild zur Verfügung stehende Restlicht um 20% oder mehr verringert.

Bei Endoskopen mit kleinem Durchmesser, beispielsweise bei Faserendoskopen 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, dsß 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 derart angeordnet ist, daß es nur das Licht im Bereich außerhalb des durch die Beobachtungslinse genutzten Strahlenwinkels 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 mk Hilfe einer Bildmaske künstlich auf den Einfallswinkel der Beobachtungslinse beschränkt.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare 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 Bildlciter austretenden

ft.s Lichtes im genutzten Strahlenwinkel liegt. Zweckmäßigerweise wird dabei der genutzte Strahlenwinkel durch eine in dem ringförmigen lichtempfindlichen plnmpnt anc(T*»kilH*M*i ("iffniintr hpctlmmt

Wie bereits erwähnt, sind beim erfindungsgemäßen Photoendoskop die Beobachtungslinse und das lichtempfindliche Element so relativ zueinander angeordnet, daß der genutzte Strahlenwinkel der Beobacntungslinse kleiner ist als der öffnungswinkel des aus dem Bildleiter austretenden Lichtes. Das lichtempfindliche Element ist innerhalb des Öffnungswinkels bzw. Öffnungskegels, jjdoch außerhalb des genutzten Strahlenwinkels der Beobachtungslinse angeordnet.

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

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das proximale Ende des Endoskops und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des im Photoendoskop verwendeten lichtempfindlichen Elementes.

In der Zeichnung sind lediglich die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile eines Lndoskops 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 Lichtausgang 2 tritt d Licht von den optischen Fasern unter einem Winkel β aus. der in der Zeichnung lurch Linien 7 dargestellt ist. Der im folgenden erwähnte Öffnungswinkel des aus dem Bildleiter austretenden Lichtes ist als Winkel eines Kegels definiert, der nahez'i 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 Zeichnung nicht dargestellt ist, enthält 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 ä, 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 erwährt, 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 Strahlenwinkel α etwas kleiner als der öffnungswinkel ß, und ist das lichtempfindliche Element 4 einer automatischen Belichtungssteuerung im Kegel des öffnungswinkels, jedoch außerhalb des Kegels des von der Beobachüingslinse genutzten Strahlenwinkels angeordnet. Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das lichtempfindliche Element 4 ringförmig mit einer öffnung ¹^ aimgohilHet Der lirhtpmnfindlirhe Ring 4 ist konzentrisch zum Öffnungswinkel und zum Nutzwinkel der Beobachtungslinse angeordnet. Der theoretische Kegel mit einem Winkel λ führt durch die öffnung 5 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 Gesamtlichtintensität zum Steuern der

ίο 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 großer als der Öffnungswinkel β wäre. In diesem Fall blendet der Ring 4 das auftreifende Licht gegenüber der Beobachtungslinse aus, wobei jedoch die gleiche Wirkung erzieh wird, wie es bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung der Fall ist, da bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung das auf den lichtempfindlichen Ring auftreffende Licht sowieso nicht auf die kleinere Beobachtungslinse fallen würde. Dis wesentli-

'.5 ehe 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 kammfönnigen. gezahnten Elektrode oder einer geriffelten Elektrode ausgebildet sein, um möglichst wirksam zu sein. Da:s licntempfindliche Element muß nicht unbedingt ringförmig sein, sondern es können bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch mehrere kleine Elemente verwandt werden.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der das Bild bildende Lichtstrahl, der aus der Lichtaustrittsflächc 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 α 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 durcii die Linse um nicht mehr als 10% führt. Somit gelangt unter den angegebenen Bedingungen wenigstens etwa S0% 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 erfindungsgemäße 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 Hie optische I .pisliini'sfä-

higkcit 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 Plalzbedarfes 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 /u untersuchende Objekt mit Hilfe einer Kamera mit einer automatischen Belichtungseinrichtung photographicrt weiden, 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 Verschlußzeit der Kamera kann auf der Basis der Lichtinformation gesteuert werden, die durch das lichtempfindliche 2s 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 l.ichiempfangsfläche 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 erfindiiiigsgcrnäßen Vorrichtung kann die zum Betrieb einer automatischen Belichtungssteuerung oder einer ähnlichen Einrichtung mit hoher Genauigkeit erforderliche Lichtumwandlungsinformation erhalten werden, ohne daß die auf das Okular auftreffendc Lichtmenge wesentlich abnimmt, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft insbesondere bei einem Faserendoskop für Untersuchungen der Luftwege und der Bronchien oder bei ähnlichen Endoskopen mit einem sehr kleinen Durchmesser verwandt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photoendoskop mit einer Beobachtungslinse (Okular) am proximalen Ende zum 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 Bildleiter austretenden Lichtes angeordneten lichtempfindlichen Element, welches Änderungen im Licht des Bildes zwecks automatischer Belichtungssteuerung feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Beobachtungslinse (J) genutzte Strahlenwinkel (α) in an sich bekannter Weise kleiner als der Öffnungswinkel (ß) des aus dem Bildleiter (1) austretenden Lichtes ist, und daß das lichtempfindliche Element (4) derart angeordnet ist, daß es nur das Licht im Bereich außerhalb des durch die Beobachtungslinse genutzten Strahlenwinkels erfaßt.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (3) derart relativ zum Öffnungswinkel (ß) des austretenden Lichtes angeordnet ist, daß der Kegel des genutzten Slrahlenwinkels (n.) innerhalb des Kegels des Öffnungswinkels (ß) nahezu zentriert ist, wobei das lichtempfindliche Element (4) wenigstens einen Teil des Kegels des genutzten Strahlenwinkels (a.) umgibt.

3. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (4) ringförmig ist und den Kegel des genutzten .Strahlenwinkels («) vollständig umgibt.

4. Endoskop nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungslinse (3) eine derartige Größe aufweist und derart angeordnet ist, 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 Strahlenwinkel (λ) bestimmt.