DE3007804A1

DE3007804A1 - Steuereinrichtung fuer eine endoskopbeleuchtung

Info

Publication number: DE3007804A1
Application number: DE19803007804
Authority: DE
Inventors: Shinichi Harada; Nagashige Takahashi; Eiji Yamamori
Original assignee: Medos Kenkyusho KK
Current assignee: Medos Kenkyusho KK
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE3007804C2; US4322129A

Description

HOFFMANN · EITLE Oc PARTiNfBA

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W.EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. ß. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) ■ D-8000 MÜNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29il9 [PATHE)

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KABUSHIKI KAISHA MEDOS KENKYUSHO, TOKYO / JAPAN

Steuereinrichtung für eine Endoskopbeleuchtung

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, mit' der Intensität und Färbung oder Schattierung des Lichtes beeinflusst werden können, welches durch ein optisches Faserbündel eines Endoskops für die Beleuchtung eines Teils eines menschlichen Körpers in diesen eingeführt wird. Genauer gesagt, wird mit der Erfindung eine Einrichtung geschaffen, deren Mechanismus und Anordnung für die Steuerung des beleuchtenden Lichtes vereinfacht sind und bei der der Steuerbereich für die Lichtintensität relativ gross ist.

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Bei der Beobachtung eines in einer Körperhöhlung liegenden Teils oder beim Fotografieren dieses Teils mit einem Endoskop üblicher Art, mit dem die Erfindung anwendbar ist, ist es nötig, den Abschnitt, der untersucht oder beobachtet werden soll, mit Licht aufzuhellen oder zu beleuchten, das durch das optische Faserbündel des Endoskops in die Körperhöhlung eingeführt wird. Beim Fotografieren der zu untersuchenden Körperhöhlung sollte die Lichtintensität relativ hoch sein, damit auf dem Bild die Einzelheiten gut unterschieden werden können. Wenn jedoch die Körperhöhlung mit dem Auge untersucht werden soll, geschieht dies über relativ lange Zeitspannen und es ist dann unerwünscht, dass die Lichtintensität dabei derart hoch ist, da dadurch die Körperhöhlung auch thermisch angeregt werden kann.

Deshalb wurde bereits eine Steuereinrichtung für die Intensität der Endoskopbeleuchtung verwendet, bei der während der Beobachtung der Körperhöhlung mit dem Auge ein optisches Filter in den Lichtpfad eingesetzt wurde, während für den Vorgang des Fotografierens der Körperhöhlung dieses Filter aus dem Lichtpfad herausgezogen wurde. Bei dieser das beleuchtende Licht steuernden Einrichtung wurde das Einfügen und Herausziehen des optischen Filters in den bzw. aus dem. Lichtpfad synchron mit der Verschlussbetätigung des Fotografierens zeitgesteuert, um die thermische Anregung der Körperhöhlung aufgrund der hohen Lichtintensität so gering wie möglich zu halten. Die Intensitatssteuerungsmittel für das Licht sind deshalb notwendigerweise kompliziert.

Beim Beobachten der Körperhöhlung mit dem Auge wird, wenn

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die beobachtete Fläche besonders hell ist, das Auge des Beobachters geblendet, so dass der Kontrast des beobachteten Abschnitts herabgesetzt ist und es folglich schwierig wird, die Beobachtung sehr kleiner angegriffener Teile in der Körperhöhlung zufriedenstellend vorzunehmen. Es ist deshalb wünschenswert, dass die Helligkeit des beleuchtenden Lichtes nach Lage und Bedingungen des in der Körperhöhlung zu untersuchenden Abschnittes gesteuert werden kann. Verwendet man als Lichtquelle eine Glühlampe, so kann deren Helligkeit in einem relativ weiten Bereich mit Hilfe einer Steuervorrichtung gesteuert werden, beispielsweise einer Spannungssteuereinrichtung. Aber auch in diesem Fall ist der Helligkeitssteuerbereich begrenzt, denn die Lichtfärbung einer Glühlampe wird durch Verringerung der Helligkeit mit beeinflusst. Besonders aber bei Verwendung einer Entladungslampe als Lichtquelle ist die Steuerung über die Leistungszufuhr zur Lampe begrenzt, denn eine Entladungslampe gibt Licht nur innerhalb eines relativ engen Eingangsleistungsbereiches in zufriedenstellender Weise ab, so dass auch der Helligkeitssteuerbereich einer solchen Lampe entsprechend eng ist.

Um für modernen klinischen Einsatz brauchbar zu sein, muss eine Einrichtung, mit der die Lichtintensität gesteuert wird, bei Verwendung einer Glühlampe als Lichtquelle hinsichtlich deren Färbung oder Färbtemperatur zufriedenstellen, währeßd eine in Verbindung mit einer Entladungslampe verwendete Intensitätssteuereinrichtung geeignet sein muss, die Intensität des abgegebenen Lichtes Ifeer einen weiten Bereich zu steuern.

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Gelegentlich kann das Ermitteln und Beobachten eines angegriffenen Bereichs in einer Körperhöhlung sehr günstig durch Verändern der Lichtfärbung der beleuchtenden Lichtquelle gemäss den Bedingungen des angegriffenen Teils beeinflusst werden. Es ist deshalb wünschenswert, wenn die Steuereinrichtung zudem in der Lage ist, neben der Helligkeit auch die Färbtemperatur oder Färbung der Lichtquelle zu steuern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Steuern der Beleuchtung für ein Endoskop zu schaffen, die die Steuerung der Helligkeit und der Färbung des beleuchtenden Lichtes mit Hilfe einer einfachen Konstruktion ermöglicht. ' -

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäss mit Hilfe einer Beleuchtungssteuereinrichtung für ein Endoskop, welches eine Lichtquelle und vorzugsweise eine Entladungslampe, ein optisches Faserbündel und eine Verschlussplatte enthält, die so angebracht ist, dass sie in den von der Lichtquelle zum lichtaufnehmenden Ende des optischen Faserbündels verlaufenden Lichtpfad hinein und aus ihm heraus bewegt werden kann. Die Verschlussplatte weist zusätzlich Steuermittel für das hindurchtretende Licht auf, welche in einem Abschnitt der Platte angeordnet sind, der in bestimmten Stellungen der Verschlussplatte im optischen Pfad steht. Darüber hinaus sind mit der Verschlussplatte in Verbindung stehende Stelleinrichtungen vorhanden, mit denen die Verschlussbetätigung durchgeführt wird und die die Verschlussplatte in die Stellung bringen und darin halten, in der die Steuermittel für das hindurchtretende Licht wenigstens mit

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einem Teil im optischen Pfad liegen. Die Verschlussplatte kann "in drei verschiedene Stellungen bewegt werden. Diese Stellungen sind (a) eine Stellung, in der der Lichtpfad zwischen Lichtquelle und optischem Faserbündel vollständig unterbrochen ist, (b) eine Stellung, in der die Steuermittel für das hindurchgehende Licht sich im Lichtpfad befinden, und (c) eine Stellung, in der das Licht unmittelbar von der Lichtquelle zum optischen Faserbündel gelangt, ohne dass ein die Lichtstrahlen beeinflussendes Medium dazwischen liegt. Es sind ferner Einrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe das von der Lichtquelle abgegebene Licht in seiner Helligkeit zwischen den maximal möglichen Grenzen verändert wird. Bei der geringsten Helligkeit der Lichtquelle verlagern die Stellmittel die Verschlusseinrichtungen in die Position in der die das hindurchtretende Licht steuernden Mittel im Lichtpfad liegen. In diesem Punkt wird die Helligkeit der Lichtquelle dann auf ihren maximalen Wert gebracht. Die Steuermittel für das hindurchtretende Licht · sind vorzugsweise so ausgelegt und haben einen derartigen Lichtdurchlässigkeitsfaktor, dass die Helligkeit des hindurchtretenden Lichtes, unmittelbar nachdem die Steuermittel in den Lichtpfad eingebracht worden sind, genau so ist, wie die Helligkeit der blossen Lichtquelle an ihrer untersten Grenze. Die Lichtquelle kann dann wieder zwischen ihrer maximalen und minimalen Grenze variiert werden, während sich die Steuermittel für das hindurchtretende Licht im Lichtpfad befinden, so dass auf diese Weise der wirksame Helligkeitsbereich der Lichtquelle verdoppelt ist.

Die Steuermittel für das hindurchtretende Licht können als Anordnung kleiner Löcher, als Gitterfenster oder als

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optisches Filter ausgebildet sein. Ausserdem können die Farbtemperatur verändernde Mittel vorgesehen werden, die beispielsweise durch zusätzliche Öffnungen im Verschlusselement in Wirkung kommen. Das Verschlusselement kann in Form einer Verschlussplatte ausgebildet sein, die an einem Ende angelenkt und durch einen elektrischen Steller betätigt wird, etwa einen Elektromagneten mit drei Stellungen, oder kann als Drehscheibe ausgebildet sein, deren Stellungen entsprechend einem EingangsSteuersignal über einen Schrittmotor verändert werden können.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine leicht schematisierte perspektivische Ansicht einer Beleuchtungssteuereinrichtung für ein Endoskop;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung aus Fig. 1 bei der Helligkeitssteuerung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Ablaufs während des Fotografierens mit der Einrichtung;

Fig. 4 eine Frontansicht einer Verschlussplatte in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Steuerschaltung der Helligkeitssteuereinrichtung;

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Fig. 6 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Steuerschaltung aus Fig. 5.

Die perspektivisch wiedergegebene Ansicht der Helligkeitssteuereinrichtung gemäss der Erfindung nach Fig. 1 zeigt einen Träger 4 mit einem optischen Fenster 3, welches in den optischen Pfad zwischen einer Lichtquelle 2, die vorzugsweise eine Entladungslampe ist, und dem liehtaufnehmenden Ende eines optischen Faserbündels 1 im Endoskop angeordnet ist. Der Zeiger 4 ist mit einer Verschlussplatte bestückt. Ein Ende der Verschlussplatte 6 ist drehbar mit einer Gelenkwelle 5 am Träger 4 derart befestigt, dass das andere freie Ende in den durch das optische Fenster verlaufenden optischen Pfad hineingeschwenkt und aus ihm herausgeschwenkt werden kann. Die Verschlussplatte 6 besitzt einen erweiterten Abschnitt, der sich in der Richtung der Schwenkbewegung der Platte erstreckt. In dem erweiterten Abschnitt der Verschlussplatte 6 sind die Hellxgkeitssteuermittel für das hindurchtretende Licht angeordnet. Genauer gesagt, werden die Helligkeitssteuermittel für das hindurchtretende Licht bei der in Fig. gezeigten Ausführungsform durch eine Anordnung kleiner Löcher 7 im erweiterten Abschnitt der Verschlussplatte gebildet. Die Helligkeitssteuermittel können auch als gitterähnliches Element oder als optisches Filter ausgebildet sein, welche anstelle der kleinen Löcher 7 auf der Verschlussplatte befestigt sind, oder können sonstige geeignete Helligkeitssteuermittel sein, solange mit ihnen die Helligkeit des durch sie hindurchtretenden Lichtes um mehrere Zehnerprozentstellen verändert werden kann.

Die Verschlussplatte besitzt einen Ansatz 11, der im

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Mittelbereich senkrecht von ihr absteht. An der Schwenkachse 5 ist eine Feder 8 befestigt, die die Verschlussplatte 6 in der Darstellung der Figur im Uhrzeigersinn drückt, so dass der Vorsprung 11 in Anlage gegen das Stellglied 10 eines Dreistellungs-Elektromagneten 9 gedrückt wird. Die Verschlussplatte 6 kann in die drei Stellungen A, B und C verschwenkt werden, die in der Figur strichpunktiert bzw. voll ausgezogen angedeutet sind, jenachdem, wie das Stellglied 10 des Elektromagneten 9 eingestellt ist.

Fig. 2 enthält ein Diagramm, das die Helligkeitssteuerung für die Beleuchtung während der Diagnose zeigt. I₁ stellt die Kurve der Ausgangshelligkeit der Lichtquelle dar, mit I^ ist die Zeitsteuerung der Helligkeitssteuermittel für das hindurchtretende Licht wiedergegeben, die in den optischen Pfad zwischen Lichtquelle und lichtaufnehmendem Ende des optischen Faserbündels hinein- und aus diesem herausgeschwenkt werden, und I₃ zeigt die Helligkeit am Abgabeende des optischen Faserbündels an.

In der Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm für einen typischen Helligkeitssteuervorgang beim Fotografieren der Körperhöhlung dargestellt. Der obere Teil des Diagramms der Fig. 3 zeigt den Zustand, bei dem die Helligkeitssteuermittel· für das hindurchtretende Licht aus dem optischen Pfad herausgerückt sind, während der untere Abschnitt dem Fall entspricht, bei dem die Helligkeitssteuermittel für das hindurchtretende Licht sich im optischen Pfad befinden.

Bei der anhand der Fig. 1 beschriebenen Einrichtung wird

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für maximale Ausleuchthelligkeit dem Stellelektromagneten 9 ein Signal zugeleitet, das dafür sorgt, dass das Stellglied 10 soweit wie möglich in den Elektromagneten 9 hineingezogen wird, wodurch die Verschlussplatte 6 die in Fig. 1 mit C bezeichnete Stellung einnimmt, und das Licht von der Lichtquelle.2 unmittelbar durch das optische Fenster 3 in das lichtaufnehmende Ende des optischen Faserbündels 1 gelangt. Die Helligkeit des von der Lichtquelle 2 ausgehenden Lichtes kann dann wie in Fig. 2 mit dem Linienabschnitt 1. variiert werden, so dass die Lichthelligkeit für die Diagnose in einem Bereich verstellt werden kann., der in der ersten Hälfte der Linie 1-. liegt, die in der Fig. 2 zwischen den Grenzlinien P₁ und B₃ verläuft.

Wenn die Helligkeitseinstellung der Lichtquelle 2 ihren unteren Grenzwert im Stellbereich der Lichtquelle 2 bei der Grenzlinie P~ erreicht, dann wird das dem Elektromagneten 9 zugeführte Steuersignal verändert, so dass das Stellglied 10 aus dem Elektromagneten in die Mittelstellung verschoben wird. Dadurch wird die Verschlussplatte 10 in die zweite Stellung gerückt, die in der Fig. 1 mit B heze±cim&t ist, wobei die Gruppe von kleinen Löchern 7 im erweiterten Abschnitt der Verschlussplatte 6 in den optischen p£ad, der durch das optische Fenster 3 faindurcfcr-verläuft, eingebracht wird.

Sobald d±s,Helligke±fcssteuermittel für das hindurchtretende Lich,t in den optischen Pfad eingebracht sind, wird die Helligkeit der Li&htquelle wieder gesteigert, wie dies in der Mitte der Linie I₁ an der Grenzlinie P„ dargestellt ist, und zwar auf den oberen Grenzwert des

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Helligkeitsstellbereiches. Anschliessend kann die Helligkeit der Lichtquelle wieder herabgesetzt werden, wie zuvor, wodurch die Beleuchtungshelligkeit sich so verändert, wie es in der zweiten Hälfte der Linie I^ in Fig. 2 zwischen den Grenzlinien P 2 und P_ angezeigt ist. Die Darstellung zeigt, dass die Helligkeit auf diese Weise stufenlos oder stetig vermindert werden kann.

Um eine Körperhöhlung zu fotografieren, wird der Elektromagnet 9 so angetrieben, dass sein Stellglied 10 soweit wie möglich vorgeschoben und damit die Verschlussplatte in die dritte Stellung geschwenkt wird, was in der Fig. 1 mit A bezeichnet ist und eine kurzzeitige vollständige Unterbrechung des optischen Pfaded bedeutet. Für die Filmbelichtung wird die Verschlussplatte 6 dann in die erste Position C zurückverschwenkt, womit der optische Pfad vollständig freigegeben wird. Am Ende der Belichtungszeit wird die Verschlussplatte, die soeben den optischen Pfad vollständig freigegeben hatte, wieder in ihre Ausgangslage A zurückgestellt, in der sie den optischen Pfad vollständig versperrt.

Fig. 5 stellt ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung für eine Helligkeitssteuereinrichtung der Beleuchtung gemäss der Erfindung dar. Die Lichtquelle 2 steht in Fig. 5 dem aufnehmenden Ende des optischen Faserbündels 1 gegenüber, so dass dieses ein stabförmiges Strahlenbündel aufnehmen kann. Die Lichtquelle 2 wird durch eine Helligkeitssteuerschaltung 13 gespeist.

Das Ausmass der Steuerung der Helligkeitssteuerschaltung 13 lässt sich über einen Einsteller 14 variieren, der ein

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von aussen betätigbarer Stellwiderstand oder dergleichen sein kann. Der Einsteller 14 gibt ein Betätigungssignal ab, das einer Vergleichsschaltung 15 zugeleitet wird, in der bestimmt wird, ob das Betätigungssignal mit den vorherrschenden Bedingungen übereinstimmt, was nachfolgend noch beschrieben wird, und bei Abweichung ein Bestimmungssignal abgibt. Das Bestimmungssignal wird der Helligkeitssteuerschaltung 13 zugeführt, wodurch der Aussteuerzustand dieser Schaltung 13 augenblicklich verändert wird.

Die Antriebsschaltung 17, von der der elektromagnetische Stellmechanismus 9 betrieben wird, steht unter dem Einfluss der Ablaufschaltung 18, die ihrerseits durch Betätigung eines Tasters gesteuert wird, und wird ausserdem vom Entscheidungssignal beeinflusst, das der Vergleichskreis 15 hervorbringt. Das Steuersignal von der Ablaufschaltung 18 wird ausserdem der Helligkeitssteuerschaltung 13 zugeführt, so dass diese synchron mit der Antriebsschaltung 17 arbeitet. Schliesslich wird das Entscheidungssignal vom Ausgang der Vergleichsschaltung 15, das der Helligkeitssteuerschaltung 13 zugeführt wird, auch der Antriebsschaltung 17 eingegeben, so dass die Helligkeitssteuerschaltung 13 und die Antriebssteuerschaltung 17 synchron arbeiten. Mit der Steuereinrichtung für die Helligkeit der Beleuchtung gemäss der Erfindung wird die Helligkeit des dem Aufnahmeende des optischen Faserbündels 1 zugeführten Lichtes so variiert, wie es die Kurve 1_ in Fig. 2 zeigt. Im ersten Bereich vom Punkt maximaler Helligkeit P.. bis zum Punkt mittlerer Helligkeit P₂ innerhalb der Gesamthelligkeitsspanne P₁ bis P₃ wird die der Lampe 2 von der Helligkeitssteuerschaltung

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zugeführte Leistung über den Einsteller 14 so gesteuert, dass das Licht, das von der Lichtquelle 2 abgegeben wird, einen Verlauf gemäss Linie I4 in Fig. 2 hat. Bei diesem Vorgang befinden sich die Helligkeitssteuermittel, nämlich die Gruppe der kleinen Löcher 7, ausserhalb des optischen Pfades zwischen'der Lichtquelle 2 und dem iichtaufnehmenden Ende des optischen Faserbündels 1. Die Helligkeit des von der Lichtquelle 2 abgegebenen Lichtes gelangt damit unbeeinflusst auf das lichtaufnehmende Ende des optischen Faserbündels 1.

Wenn das Licht von der Lichtquelle in seiner Helligkeit auf den kleinstmöglichen Wert am in der Mitte liegenden Grenzpunkt P„ vermindert worden ist, welcher Minimalwert durch Eigencharakteristik der Lichtquelle 2 bestimmt wird (Entladungsabbruchspannung im Fall einer Xenonlampe oder Farbtemperaturveränderung im Fall einer Glühlampe) wird die Helligkeitsverringerung auf den Minimalwert von der Vergleichsschaltung festgestellt. Dadurch wird der Antriebsschaltung vom Vergleichskreis ein Entscheidungssignal zugeleitet, was zur Folge hat, dass die Verschlussplatte 6 vom Antriebskreis so verschwenkt wird, dass die die Helligkeit des hindurchtretenden Lichtes steuernden Mittel in den optischen Pfad zwischen Lichtquelle 2 und lichtaufnehmendem Ende des optischen Faserbündels 1 gerückt werden.

Das Entscheidungssignai wird auch der Heliigkeitssteuerschaltung 13 zugeführt, wodurch die Helligkeit des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes am Grenzpunkt P₂ praktisch auf den Wert wie am Grenzpunkt P- angehoben wird. Wenn dann die Helligkeit des von der Lichtquelle 2 abgegebenen

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Lichtes durch stetige Betätigung des Einstellers 4 wieder vermindert wird, wie dies durch die Linie 1.. in Fig. angedeutet ist, dann ist die Helligkeit des der aufnehmenden Endfläche des optischen Faserbündels 1 zugeführten Lichtes entsprechend der Linie I₃ in Fig. 2.

Neben dem Einsteller 14 kann die Steuerung durch die
Ablaufschaltung 18, welche durch Betätigen des Tasters oder dergleichen ausgelöst wird, nach Belieben die gleiche P₁ - P, und P- - Po bestimmen, zwischen denen die
Helligkeitssteuermittel für das hindurchtretende Licht sich ausserhalb oder innerhalb des optischen Pfades
befinden, so dass damit über den gesamten Helligkeitsstellbereich P- - P_ entschieden wird. Ausserdem kann
die Ablaufschaltung 18 eingesetzt werden, um eine Art
Blitzbetrieb durchzuführen, bei welchem die Helligkeit der Lichtquelle 2 augenblicklich auf ein Maximum angehoben wird, wobei die Verschlussplatte 6 sowohl die Funktion als Helligkeitssteuermittel für das hindurchtretende
Licht als auch als Verschluss ausübt.

Die Beschreibung zeigt, dass die Helligkeit des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes synchron mit der Zeitsteuerung des Helligkeitssteuerelementes gesteuert wird, welches in den optischen Pfad zwischen Lichtquelle und lichtaufnehmendem Ende des optischen Faserbündels 1
hinein-und aus diesem herausgeschwenkt wird. Die Beleuchtungshelligkeit kann auf diese Weise in einem Bereich gesteuert v/erden, der grosser als der Helligkeitssteuerbereich der Lichtquelle selbst ist. Wenn mehrere Helligkeitssteuermittel für das hindurchtretende Licht mit
unterschiedlichen optischen Durchlasseigenschaften verwendet

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werden und die Helligkeit des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes innerhalb eines Bereiches durch die Anzahl der verwendeten Helligkeitssteuermittel bestimmt, wiederholt die Steuerspanne durchläuft, lässt sich der Helligkeitsbereich auf ein entsprechendes Vielfaches des Helligkeitsstellbereiches der Lampe allein erweitern.

Es können Vorkehrungen getroffen werden, mit denen die Helligkeitssteuermittel für das durchtretende Licht von Hand in den optischen Pfad gerückt und aus diesem herausgenommen werden können. Für diesen Fall kann die Vorrichtung so ausgelegt sein, dass 'die Helligkeit des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes in Abhängigkeit davon verändert wird, ob die von Hand verstellten Helligkeitssteuermittel sich im optischen Pfad befinden oder nicht. Es ist nicht immer erforderlich, dass die Helligkeit des Lichtes stetig verstellt wird, wenn sich die Helligkeitssteuermittel im optischen Pfad befinden oder ausgerückt sind. Im wesentlichen dieselbe Wirkung lässt sich erzielen, wenn die Helligkeit stufenweise verstellt wird.

Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Verschlussplatte für ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Beleuchtungshelligkeits-Steuereinrichtung. Die Verschlussplatte besitzt ein scheibenförmiges Steuerelement 12 mit Mittelwelle 13, die mit einem Antriebsmechanismus, etwa einem Schrittmotor (nicht gezeigt) verbunden ist, wodurch die Drehstellung der Verschlussplatte verändert werden kann. Die Verschlussplatte ist in einzelne Sektoren aufgeteilt, nämlich einen Verschlussabschnitt 12a, einen Helligkeitssteuerabschnitt 12b mit keilförmigem Durchtrittsloch 14, einen Helligkeitssteuerabschnitt 12c mit

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mehreren Durchtrittslöchern von unterschiedlichem Durchmesser. Lichtfarbensteuerabschnitte 12d und 12e mit verschiedenen Farbfiltern 16 für unterschiedliche Farbtemperatur und Farbsättigung, und einen Steuerabschnitt 12f mit einem Fenster 17, durch das das Licht für das Fotografieren ungehindert, hindurchtreten kann. Die Sektoren stellen in der angegebenen Reihenfolge in ihrer Gesamtheit die Verschlussplatte 12 dar, die sich zwischen der Lichtquelle 2 und dem lichtaufnehmenden Ende des optischen Faserbündels 1 befindet. Am Rand der Verschlussplatte sind Kennbereiche 18a bis 18f, den Steuerabschnitten 12a bis 12f zugeordnet, vorgesehen.

Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden die einzelnen Winkelstellungen für die Steuersektoren mit Hilfe eines Schrittmotors oder dergleichen gesteuert, während die Speisung der Lichtquelle 2 so verändert wird, dass die Ausgangshelligkeit des abgegebenen Lichtes gesteuert wird. Wenn der Abschnitt mit mehreren kreisförmigen Durchtrittslöchern 15 von verschiedenem Durchmesser in den Lichtpfad gebracht wird, kann die Abgabe der Lichtquelle 2 mehrere Male über ihren Gesamtstellbereich variiert werden, und zwar je einmal für jedes kreisförmige Durchtrittsloch 15.

Die Steuersektoren 12d und 12e enthalten die Farbfilter 16, welche auf diese Weise in den optischen Pfad eingeführt werden können. Wenn beispielsweise das cyanfarbene Filter in den optischen Pfad eingebracht wird, können die roten Magenwände so beleuchtet werden, dass jede Unebenheit deutlich hervortritt.

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Die SteuerSektoren auf dem Steuerelement 12 können in beliebiger Anordnung vorgesehen werden. Die einzige Bedingung ist, dass die gewählten Steuerabschnitte sich in Bereichen befinden, die nicht für die Verschlusssteuerung reserviert sind. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die Kodierungsabschnitte 18a bis 18f, mit denen die Drehstellung des Verschlusselementes bestimmt werden, an diesen. Die Anordnung ist jedoch nicht zwingend. Sie können auch auf einem sich gemeinsam mit der Verschlussplatte 12 bewegenden oder mit der Antriebsquelle für die Verschlussplatte verbundenen Element angeordnet sein.

Aus der Beschreibung wird deutlich, dass bei der Einrichtung nach dieser Ausführungsform Mittel zur steuerung der abgegebenen Helligkeit des Lichtes und Mittel zum Verändern der Farbe des abgegebenen Lichtes in Bereichen der Verschlussplatte vorgesehen sind, die in den optischen Pfad eingebracht und aus ihm herausbewegt werden können. Der die Helligkeit steuernde Abschnitt kann auch in den optischen Pfad eingebracht und darin gehalten werden. Es wird auf diese Weise eine vorbestimmte Helligkeitssteuerspanne festgelegt. In Verbindung mit den Mitteln zum Verändern der Intensität der Lichtquelle lässt sich die Helligkeit innerhalb der Spanne für diagnostische Untersuchungen stetig ändern. Darüber hinaus kann man die Lichttemperatur und die Sättigung variieren. Zudem sind die Elemente, die elektrisch und mechanisch gesteuert werden, an einem Ort zusammengefasst, so dass der konstruktive Aufbau einfach wird und im Betrieb die Einrichtung mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann.

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In der Fig. 6 ist ein Schaltschema der bevorzugten Ausführungsform der Steuerschaltung gemäss Fig. 5 dargestellt. Das Schaltschema zeigt, dass der Einsteller 14 aus zwei Potentiometern besteht. Ein Ende jedes Potentiometers liegt an Masse, das andere an einer positiven Spannungsquelle mit der Spannung V__c1. Der Abgriff des einen Potentiometers führt auf den einen Eingang eines Komparators 15-1 der Vergleichsschaltung 15. Der andere Eingang dieses Komparators ist mit einer BezugsSpannungsquelle verbunden, die den Spannungswert Vf hat. Die Ausgangsgrösse des Komparators 15-1 wird über einen Widerstand auf einen Eingang eines Operationsverstärkers 13-1 der Helligkeitssteuerschaltung 13 gegeben, auf den auch der Abgriff des zweiten Potentiometers des Einstellers 14 über einen zweiten Widerstand geleitet wird. Der zweite Eingang des Operationsverstärkers 13-1 erhält von einer zweiten Bezugsspannungsquelle eine Spannung, über eine erste Diode und einen Widerstand wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 13-1 der Basis des Ausgangstransistors 13-2 zugeführt. Der Emitter des Transistors 13-2 ist über einen Strombegrenzungswiderstand mit Masse verbunden, während sein Kollektor über die Lichtquelle 2 an eine Speisespannung V««,, angeschlossen ist. Ein erster und ein zweiter Ausgang der Ablaufschaltung 18 sind über je eine Diode parallel zur ersten Diode am Ausgang des Operationsverstärkers 13-1 über den Widerstand an die Basis des Transistors 13-2 geführt. Die Ausgangssignale von der Ablaufschaltung 18 können den Transistor 13-2 so steuern, dass der Strom durch die Lichtquelle 2 entweder unterbrochen oder auf den Maximalwert für den Fotografiervorgang eingestellt wird. Ein dritter Ausgang von der Ablaufschaltung 18 ist über ein ODER-Gatter 17-2

mit der Antriebsschaltung verbunden. An seinem zweiten Eingang erhält das ODER-Gatter 17-2 das Entscheidungssignal vom Ausgang des Komparators 15-1. Über einen Widerstand ist das ODER-Gatter dann mit der Basis des Transistors 17-1 in der Antriebsschaltung verbunden, dessen Emitter an Masse liegt, während der Kollektor mit dem Stellmagneten oder dem Schrittmotor verbunden ist, die die Verschlussplatte 6 gemäss dem Ausgangssignal des ODER-Gatters 17-2 mechanisch bewegen.

Mit der Erfindung wird also eine Steuereinrichtung für die Beleuchtung eines Endoskops geschaffen, mit der sowohl die Helligkeit als auch die Lichtfarbe oder Lichttemperatur des mit dem Endoskop in eine Körperhöhlung eingeführten Lichtes über einen weiten Bereich verstellt werden kann. Zwischen eine Entladungslampenlichtquelle und das aufnehmende Ende eines optischen Faserbündels ist ein Verschlussmechanismus eingesetzt. Dieser wird zwischen wenigstens drei Stellungen verschoben. In der ersten Stellung kann das Licht unmittelbar von. der Lichtquelle in das optische Faserbündel eintreten, und die Lichtquelle kann in ihrer Helligkeit zwischen zwei Extremgrenzen verstellt werden. An der untersten Verstellgrenze verschiebt dann der Verschlussmechanismus Steuermittel für das hindurchtretende Licht in den Lichtpfad und die Lichtquelle wird wieder auf ihren Helligkeitswert an der Maximalgrenze gestellt. Auf diese Weise bleibt das an das optische Faserbündel abgegebene Licht auf dem Helligkeitswert vor der Verstellung der Steuermittel. Die Lichtquelle kann danach erneut innerhalb der äussersten Grenzwerte verstellt werden, wodurch effektiv der Helligkeitsstellbereich verdoppelt wird. Der Verschluss

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kann darüber hinaus in eine Stellung gebracht werden, in der er für einen Fotografiervorgang den optischen Pfad vollkommen blockiert.

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Leerseite

Claims

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Steuereinrichtung für eine Endoskopbeleuchtung

PATENTANSPRÜCHE

Steuereinrichtung für eine Endoskopbeleuchtung mit einerLichtquelle, einem optischen Faserbündel und einer Verschlussplatte, die aus dem sich zwischen der Lichtquelle und dem lichtaufnehmenden Ende des optischen Faserbündels erstreckenden optischen Pfad hinein und aus ihm heraus bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Verschlussplatte (6, 12) Steuermittel (7, 14-17) für das hindurchtretende Licht in einem Teilbereich aufweist, der in bestimmten Stellungen der Verschlussplatte (6, 12) sich im

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optischen Pfad befindet, und dass mit der Verschlussplatte (6, 12) Stellmittel (9, 10) zum Verschieben und Halten der Steuermittel in wenigstens·· einem Teil des optischen Pfades vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Stelleinrichtung (9, 10) die Steuermittel (7, 14-17) bei einer vorbestimmten Mindesthelligkeit des von der Lichtquelle (2) erzeugten Lichtes in den optischen Pfad einbringt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet -durch Mittel (18) zum Erhöhen der von der Lichtquelle (2) abgegebenen Helligkeit im Augenblick des Einbringens der Steuermittel (7, 14-17) in den optischen Pfad.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (18a-18f) zum Feststellen der Stellung der Verschlussplatte (12).
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuermittel (7) für das hindurchtretende Licht eine Gruppe kleiner Löcher sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuermittel für das hindurchtretende Licht ein Gitterfenster sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuermittel ein optisches

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Filter sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass als Lichtquelle eine Entladungslampe dient.
9. Steuereinrichtung für die Helligkeit einer Endoskopbeleuchtung mit einer Lichtquelle und Mitteln zur Veränderung der Lichtabgabe der Lichtquelle zwischen vorbestimmten Extremgrenzen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung, wenn die Lichtabgabe die unterste Grenze erreicht hat, eine Einrichtung (9, 10), die in den Lichtpfad zwischen Lichtquelle (2) und ein optisches Faserbündel (1) in Abhängigkeit von der die Lichtabgabe bestimmenden Einrichtung bei Erreichen der untersten Grenze die Lichtintensität verringernde Mittel (7, 14-17) rückt, und eine Helligkeitssteuerung (13), die die Lichtabgabe der Lichtquelle (2) nach dem Einrücken der die Lichtintensität verringernden Mittel (7, 14-17) in den optischen Pfad auf den Maximalgrenzwert anhebt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η ζ e.i.Jö h η e-t , dass die die Lichtintensität verringernden Mittel (7, 14-17) so abgestimmt sind, dass-sie die/*L ich tab gäbe bei_v Einstellung der Lichtquelle auf den maximalen Grenzwert auf denselben Wert verringern wie die Lichtabgabe der blossen Lichtquelle bei ihrem minimalen Grenzwert.
11. Verfähren zur Schaffung eines grossen Helligkeitsstellbereiches einer Lichtquelle, dadurch

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gekennzeichnet , dass eine Lichtquelle mit Lichtabgabe verwendet wird, die zwischen einer maximalen und einer minimalen Grenze verstellbar ist, dass ein Entscheidungssignal erzeugt wird, wenn die Lichtquelle bei der Verstellung an ihren minimalen Grenzwert gelangt, dass die Helligkeit reduzierende Mittel in den Lichtpfad zwischen der Lichtquelle und einer das Licht empfangenden Einrichtung in Abhängigkeit von dem Entscheidungssignal eingebracht werden, und dass die Lichtquelle dann auf den maximalen Grenzwert ihrer Lichtabgabe zurückgestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass die die Helligkeit reduzierenden Mittel (7, 14-17) die Lichtabgabe bei Maximalgrenzwert der Lichtquelle auf den Wert der Lichtabgabe bei der Minimalgrenze der Lichtquelle herabsetzen.
13. Helligkeitssteuereinrichtung für die Beleuchtung eines Endoskops, gekennzeichnet durch ein Basiselement (4) mit einer Öffnung darin, eine Lichtquelle (2) , eine Verschlussplatte (6), die an einem Ende schwenkbar angelenkt und zwischen drei Stellungen verstellbar ist, während ein erster Abschnitt der Verschlussplatte (6) die Öffnung in der ersten Stellung abdeckt, ein zweiter Abschnitt der Verschlussplatte (6) mit helligkeitsreduzierenden Mitteln (7) ausgebildet ist und die Öffnung in der zweiten Stellung überdeckt, und die Verschlussplatte (6) die Öffnung in der dritten Stellung frei lässt,

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ferner durch Mittel zum Verändern der Helligkeit des von der Lichtquelle (2) abgegebenen Lichtes zwischen einer unteren und einer oberen Grenze und Mittel (9, 10) zum Verstellen der Verschlussplatte

(6) zwischen den drei Stellungen in Abhängigkeit von einem Steuersignal.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass die lichtreduzierenden Mittel

(7) derart gewählt sind, dass sie das durch die Öffnung hindurchtretende Licht bei Einstellung der Lichtquelle (2) auf Maximalgrenzwert auf dieselbe Helligkeit herabsetzen, die die Lichtquelle bei Einstellung auf den unteren Grenzwert hat.
15« Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (9, 10) die Verschlussplatte (6) für das Fotografieren aus der ersten Stellung in die dritte Stellung und zurück in die erste Stellung verstellt.
16. Helligkeitssteuereinrichtung für die Beleuchtung eines Endoskops, gekennzeichnet durch ein scheibenförmiges Verschlusselement (12), das in mehrere Sektoren (12a-12f) aufgeteilt ist, von denen ein Sektor (12a) undurchlässig ist, ein weiterer (12b)©ine bogenförmig gekrümmte, keilförmige Öffnung .{Ή) aufweist, ein weiterer Sektor (12f) eine bogenförmig gekrümmte, in radialer Richtung gleich breit« Öffnung (17) hat, ein weiterer Sektor (12c) 9±t. üSiireren kreisförmigen Öffnungen £15) von unterjpehie4lie!her Grosse versehen ist und wenigstens ein

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Sektor (12d, 12e) Öffnungen aufweist, die mit einem die Farbe des hindurchgehenden Lichtstrahls verändernden Material (16) verschlossen sind, eine Lichtquelle (2), ein optisches Faserbündel (1) auf der bezüglich dem Verschlusselement (12) der Lichtquelle (2) gegenüberliegenden Seite und Mittel zum Drehen des Verschlusselementes (12) in durch ein Steuersignal vorbestimmte Stellungen.

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