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Endoskop
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Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des vorstehenden
Anspruchs 1 genannten Art.
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Aus der US-PS 40 74 306 ist ein Endoskopsystem bekannt, das ein vollständiges
Farbbild des durch den Abtastkopf abgetasteten Bereiches gibt. Beim zum Stand der
Technik gehörigen Endoskop wird die in dem Sichtbereich des Systems enthaltene Bildinformation
in drei Primärfarben Rot, Grün und Blau zerlegt und die drei Bilder werden sequentiell
eins über dem anderen auf einer Braunschen Röhre dargestellt, um das vollfarbige
Bild aufzubauen. Die drei Primärfarbbilder werden aufgebaut, indem entweder das
in den Hohlraum mit Hilfe einer einzigen Lichtquelle eingestrahlte Licht mit Hilfe
einer Drehfilterscheibe mechanisch gefiltert wird oder indem das von dem Sichtbereich
reflektierte Licht mit Hilfe einer Reihe von dichroitischen Spiegeln farblich zerlegt
wird.
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Obwohl das bekannte Endoskop hinreichend qut arbeitet, macht es doch
eine Spezialausrüstung für das sequentielle Verarbeiten der drei voneinander unabhängigen
Ausgangssignale erforderlich. Mechanisch anqetriehene Filterscheiben konnen zu Zeit-
und Abgleichproblemen führen, die unter bestimmten Bedigungen nicht überwunden werden
können. Da die auf einer Scheibe montierten Filter längs eines gekrümmten Bewegungspfads
bewegt werden, kann eine scharfe, gut begrenzte Kante zwischen Einzelbildern nicht
erreicht werden, was für ein Hochgeschwindigkeitssystem aber erforderlich ist. Auch
der Einsatz von dichroitischen Spiegeln od.dgl. im Abtastkopf des Systems erhöht
die Größe des Abtastkopfes und macht es schwierig,
diesen in relativ
enge Körperhöhlen oder Öffnungen einzuführen, wodurch der Einsatzbereich des Instruments
beschränkt wird.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Endoskop
zu schaffen, mit dessen Hilfe Farbbilder von entfernten Sichtbereichen erzuqt werden
können, und bei dem eine Videoausrüstung vom Standard-Format für die Speicherung,
Darstellung oder anderweitige Verarbeitung der Farbbildinformation herangezogen
werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das Endoskop besitzt einen kompakten Abtastkopf, der leicht in relativ
enge Körperöffnungen eingeführt werden kann1 und eine externe Elektronik, die die
Farbbildinformation vom Abtastkopf empfangen kann und ein Auslesesignal abgibt,
das mit Videoausrüstungen vom Standard-Format kompatibel ist. Drei getrennte Lichtbilder,
von denen jedes die einer einzelnen Primärfarbe zugeordneten Daten enthält, werden
durch das elektrische Tasten einer Reihe von Lampen erzielt, die schnelle Ansprechzeiten
aufweisen. Damit kommt eine spezielle Ausleseeinrichtung beim Farbendoskop in Fortfall.
Mit einfachen Komnonenten wird ein vollständiges Farbbild der visuellen Information
in der Objektebene des Systems erzielt. Ohne Schwierigkeiten kann ein vergrößertes
Bild hoher Auflösung des in der Bildebene des Endoskop liegenden Objektes erzielt
werden, wobei eine Standard-Vidcoausrüstung benutzt werden kann.
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Weitere Untransrüchc betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben
werden. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Endoskopsystems einer ersten Ausführungsform,
wobei ein übliches aus zwei Halbbildern aufgebautes Bild auf einem Standard-Fernsehschirm
erzeugt werden kann, Fig. 2 ein Blockdiagramm.einer vereinfachten Version des Systems
gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Teilansicht des Abtastkopfes des Systems gemäß Fig.
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1, Fig. 4 eine Aufsicht auf den Abtastkopf gemäß Fig. 3 in Blickrichtung
der Pfeile 4-4, Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Endoskopsystems einer zweiten Ausführungsform
und Fig. 6 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform des Endoskopsystems.
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Zu dem in der Fig. 1 gezeigten Endoskopsystem gehört ein Abtast-oder
Betrachtungskopf 11, der in einen relativ engen Hohlraum eingeführt oder durch eine
relativ enge Öffnung geführt werden kann, und ein elektrischer Abschnitt 32, der
die visuellen Daten entsprechenden Signale vom Betrachtungskopf empfängt und diese
Datensignale in ein Ausgangssignal umwandelt, das mit einer Standard-Videoausrüstung
voll kompatibel ist hinsichtlich Speicherung, Anzeige oder Weiterleitung der Signalinformation.
Hierzu gehören z.B.
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Videobandaufzeichnungsgeräte, Fernsehmonitore, Fernsehempfänger u.
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dgl.
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Zu dem System gehört auch ein Lichtbearbeitungsabschnitt 12. Dieser
enthält
drei einzelne Impulslampen 13,14,15 (strobe lamps), die in vorgegebener Zündfolge
von einem Impulsgenerator 17 her angesteuert werden. An den lichtabgebenden Endflächen
der Impuls lampen sind optische Elemente 18,19 bzw. 20 angeordnet, die der Filterung
des des von den Lampen emittierten Lichtes ux7çhr Fokussierung des Lichts auf die
Lichteinlanflächen eines zugeordneten Lichtleiterbündels dienen. Jede Lampe ist
eine Hochintensitätslampe, die weißes Licht ohne Erzeugung stbrender Mengen von
Infrarotlicht erzeugen kann.
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Die Lampen können über einen relativ weiten Betriebsbereich eingestellt
werden, ohne daß hinsichtlich der Farbtemperatur Abstriche gemacht werden müssen.
Beim Einschalten oder Abschalten weist jede Lampe eine Anstieas- oder Abfallzeit
im Bereich von 10 bis 100/ sec auf.
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In Praxis ist jedes der optischen Elemente 18-20 speziell darauf ausgelegt,
nur Licht einer der ausgewählten Primärfarben zu leiten, während Licht anderer Farben
vollständig abblockiert wird. Das Beleuchtungssystem ist so programmiert, daß Licht
in die Lichteintrittsflächen des Lichtleiterbündels in der Reihenfolge Rot, Grün
und Blau eingetastet wird; es kommt jedoch jede beliebige andere Zündfolge ebenfalls
in Frage. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, wird das Lichtleiterbündel 22 an seinem
proximalen Ende in drei Teilbündel unterteilt, wobei die Endfläche eines jeden Teilbündels
in der Nähe eines der drei optischen Elemente 18,19 bzw. 20 angeordnet ist. Die
Lichteintrittsfläche eines jeden Bündels erstreckt sich im wesentlichen senkrecht
zur optischen Achse des zugeordneten Elements und liegt möglichst angenähert in
der Brennebene des optischen Elements. Daher wird der größere Teil des die optischen
Elemente durchsetzenden Lichtes jeweils in das zugeordnete Teilbündel
einqeieitet
und durch das flexible Lichtleiterbündel 22 in den entfernt liegenden Betrachtungskopf
eingeleitet.
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An seinem distalen Ende ist das Lichtleiterbündel 22 zur besseren
Raumausnützung in dem Betrachtungskopf und zur Verringerung des normalerweise durch
ein einziges Bündel hervorgerufenen Schatteneffekts in zwei Teilbündel 25 unterteilt.
Die die drei Farben führt renden Abschnitte des Lichtleiterbündels sind am distalen
Ende einer Zufallsverteilung unterworfen, um im Sichtbereich eine homogene Mischung
der Farben zu erzielen und somit eine gleichmäßige Belichtung während eines jeden
Tastzyklus zu erzielen. Die vom distalen Ende des Lichtleiterbündels 22 freigesetzte
Lichtenergie wird auf das Objekt bzw. die Objektebene des Systems mittels einer
Linse oder eines Linsensystems 26 abgebildet. Die Linse 26 und das Lichtleiterbündel
22 können entweder physikalisch oder optisch oder beides eingestellt werden, um
eine optimale Beleuchtung auf der Objektebene zu erzielen.
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Unmittelbar unterhalb dem distalen Ende des lichtzuführenden Lichtleiterbündels
22 ist ein Objektiv bzw. eine bildformende Linse 28 angeordnet. Das Objektiv 28
ist so angeordnet, daß es ein Bild der in der Objektebene enthaltenen Szene auf
die lichtempfindliche Flache 29 einer selbstabtastenen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung
30 fokussiert. Hierfür kommt z.B. eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) in Frage,
die in der Bildebene des Objektivs angeordnet ist. Obwohl in den Figuren nur eine
einfache Linse 28 dargestellt ist, dürfte es dem Fachmann doch klar sein, daß hier
komplexere optische Einheiten zum Einsatz kommen können. Vorzugsweise kann das Objektivlinsensystem
ein Weitwinkelsystem sein, dessen
Sichtwinkel e ungefähr 850 beträgt.
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Wie qenauer in der Zeitschrift "Scientific American", Februar 1974
beschrieben worden ist, enthält eine spannungsgekoppelte Bildaufnahmeeinrichtung
eine Reihe von photoempfindlichen Bildelementen, die im allgemeinen als "Pixel"
bezeichnet werden, die bezüglich der optischen Achse des Systems senkrecht ausgerichtet
sind, um ein im allgemeinen rechtwinkliges Gittermuster aufzubauen. Bei Betrieb
der Bildaufnahmeeinrichtung wird auf die CCD-Empfangsflächen auffallendes Licht
in dem einzelnen Pixelgebiet enthaltene Elektronen dazu veranlassen, in Ladungspaketen
zu akkumulieren bzw.
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sich zu sammeln. Nach einem bestimmten Zeitintervall wird die in jedem
Paket enthaltene Ladung auf eine dem Pixel zugeordnete Elektrode geführt, wodurch
ein elektrisches Auslesesignal der auf der zugeordneten Empfangsfläche aufgezeichneten
optischen Bildinformation zur Verfügung gestellt wird. Die in dieser Weise gespeicherte
Bildinformation wird dann aus dem einzelnen Element in einer Zeilensequenz ausgelesen,
die mit dem Ausleseverfahren vergleichbar ist, das in einem seriell arbeitenden
Flow-Schieberegister verwendet wird. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Bildaufnahmeeinrichtung
30 ein Verstärker 33 (Fig. 3) zugeordnet, der betriebsmäßig mit dieser verbunden
ist und der sowohl als Mittel für den Betrieb der CCD-Komponenten als auch der sofort
folgenden Vorverstärkung der ausgelesenen Daten dient. Die Vorverstärkung verhindert
unerwünschte Rauscherzeugung oder Übersprechen in den Leitungen und die Verwendung
des "Driver"-Verstärkers reduziert die Anzahl der in der Ausleseleitung 31 erforderlichen
Leiter, welche als 31 externen Ausleseleitung die Bildaufnahmeeinrichtung 30 mit
dem'elektrischen Abschnitt 32 verbinden.
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Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind den distalen Enden der beiden
Teilbündel 25 Beleuchtungsfenster 34 zugeordnet und ist der Objektivlinse 28 ein
Sichtfenster 35 vorgeschaltet. Durch die Aufteilung des distalen Endes des Lichtleiterbündels
22 in zwei Teilbündel verbleibt in dem Betrachtungskopf hinreichend Raum, so daß
andere Komponenten, z.B. eine Biopsie-Einrichtung 36' wie sie in leicht eingebaut
werden können.
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der Fig. 4 dargestellt ist' Es können auch Mittel für das Abwaschen
von Flüssigkeiten od.dgl. von den Festem 34,35 zusammen mit der Biopsie-Einrichtung
36 oder an ihrer Stelle angeordnet sein.
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Gemäß Fig. 1 ist der elektrische Abschnitt 32 des Systems so ausgelegt,
daß er das von der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 30 kommende Signal über die
optische Information annehmen kann und diese Information in ein solches Format umwandeln
kann, daß mit einer Standard-Videoausrüstung kompatibel ist. Typischerweise wird
in den meisten Standard-Videoausrüstungen, wenn nicht in allen, jedes Bild aus zwei
verflochtenen Datenbereichen (Halbbildern) aufgebaut, die zum Aufbau einer getreuen
Wiedergabe des betrachteten Bereichs kombiniert werden. Jedes Datenfeld enthält
eine vorausgewählte Anzahl von horizontalen Datenzeilen, die auf dem Bildschirm
innerhalb einer vorgegebenen Zeitperiode aufgezeichnet werden. Obwohl die Anzahl
der Datenzeilen und die Dauer der Feldperioden verschieden sein kann, so bleibt
doch die Betriebsweise der Videosysteme grundsätzliche die gleiche.
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Beispielsweise wird die vorliegende Erfindung nunmehr unter Bezugnahme
auf ein Videoformat beschrieben, in dem jedes Feld 244 Horizontaldatenzeilen enthält,
die in 1/60-tel Sekunde dargestellt werden. Somit enthält jedes Bild 488 Datenzeilen
und kann innerhalb
1/30-tel Sekunde vollständig wiedergegeben werden.
Um diesem Format zu entsprechen, ist die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 30 mit
einem Gittermustfr aus 488 x 358 Pixels versehen. Die Horizontalzahl von 358 Pixels
kann in Abhängigkeit von der Bandbreite des Empfängers und der gewünschten Auflösung
verändert werden.
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Bei dem in der Fiel. 1 gezeigten Bildsystem wircl die erste Feldperiode
von 1/60-tel Sekunde benutzt, um die von der Bildaufnahmeeinrichtung 30 abgegebene
visuelle Farbinformation in drei Registern oder Speichern 40,41,42 einzuspeichern.
Die drei Speicher sind in einer ersten Sseicherbank 43 zusammengefaßt. Während des
Betriebs des Endoskopsystems wird jede Lampe in dem Beleuchtungssystem ein Mal während
der Periodendauer eines Feldes von dem Impulsgenerator 17 her angetriggert, der
auf das Zeitsteuersignal der Uhr des Hauptzeitgebers 45 angspricht. Typischerweise
ist jede Lampe während eines Intervalls von 1/180 Sekunden Dauer an- und abgeschaltet,
so daß der Bereich in der Objektebene der Objektivlinse 28 während einer jeden Feldperiode
nacheinander in Rot, Grün und Blau beleuchtet wird.
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Während des ersten Rot-Abbildungsintervalls nimmt die Bildaufnahmeeinrichtung
30 rote Bildinformation auf und wandelt sie in ein elektrisches Ausgangssignal um,
das an den Vorverstärkungsabschnitt des Verstärkers 33 angelegt wird und dann einem
nachgeschalteten Videoverstärker 38 zugeführt wird. Das Intervall von Beleuchtung
bis Auslesung beträgt 1/180 Sekunde. Beim Start des Abbildungszyklus für Rot hat
der Hauptzeitgeber 45 auch Analogschalter 46 und 47 so konditioniert, daß sie eine
Lage einnehmen, daß das Datensignal vom Ausgang des Videoverstärkers 38 in den ersten
Speicher
40 eingespeichert wird. Bezüglich der Zuschaltung der
Analogschalter 46 und 47 wird ausdrücklich auf die Fig. 1 verwiesen. In Praxis ist
vorzugsweise jeder Speicher ein Analog-CCD-Chip, jedoch kann auch jedes andere geeignete
Schieberegister für die Speicherung dieser Art von Daten eingesetzt werden. Aus
der nachfolgenden Beschreibung wird noch klar werden, daß jeder CCD-Speicher bei
dieser besonderen Ausführungsform Daten nur während eines der beiden ein Bild aufbauenden
Felder speichern muß und daher kann der Speicher mittels eines vereinfachten Gitters
von 244 x 358 Pixels verwirklicht werden.
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Beim Nachfolgenden Abbildungszyklus für Grün ist die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
30 frei von Daten und befindet sich in einem Zustand, in dem sie Farbinformation
für Grün aufnehmen kann.
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Auch hier wird das Ausgangssignal der Bildaufnahmeeinrichtung 30 verstärkt
und in einer Zeile-ft.Ir-Zeile-Sequenz in den ersten Speicher 40 in der Speicherbank
43 eingeschoben. Dies führt wiederum dazu, daß die im Speicher 40 enthaltenen Bilddaten
für Rot seriell in den Speicher 41 eingelesen werden. In gleicher Weise wird bei
dem Abbildungszyklus für Blau die für Blau erzeugte Farbinformation in den Speicher
40 eingeschoben, worauf die Daten für Rot seriell in den Speicher 42 und die Daten
für Grün in den Speicher 41 eingeschoben werden. Damit ist die erste oder ungerade
Feldperiode abgeschlossen.
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Am Ende des ersten Feldes schaltet der Hauptzeitgeber die Analogschalter
46,47,48 (der Schalter 48 hatte zuvor dieselbe Stellung wie der Schalter 47 eingenommen)
um, so daß die in den Speichern 40,41,42 gespeicherte Farbinformation gleichzeitig
mit Videogeschwindigkeit
in einen Videoprozessor eingetastet wird.
Der Parallelfluß an Information wird mit der 244-Zeilendarstellung des zweiten Feldes
mit Hilfe des Hauptzeitgebers 45 synchronisiert. Die beiden Analogschalter 56 und
57 einer weiter unten noch beschriebenen zweiten Speicherbank 44 werden zusammen
mit den Analogschaltern 47 und 48 aus der in der Fig. 1 gezeigten Stellung umgeschaltet.
Daher können beim taktweisen Einlesen der in den Speichern 40,41,42 gespeicherten
Information in die Videoausrüstung neue Daten von der Bildaufnahmeeinrichtung 30
in die Speicher der Speicherbank 44 eingelesen werden.
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In dem Videoprozessor 50 werden die anfänglichen drei Farbdaten korrigiert
und eine Form überführt, die von einer Standard-Fernsehausrüstung akzeptiert werden
kann. Um ein sofortiges Betrachten der Daten zu erzielen, wird das Signal in einer
Moduliereinheit 51 moduliert und direkt einem Fernsehempfänger 52 zugeführt, um
auf diesem betrachtet zu werden. Während der zweiten oder geradzahligen Feldperiode
werden die Lampen in der angegebenen Sequenz erneut getastet und die Primärfarbeninformation
wird seriell in Speicher 55,54 und 53 der zweiten Speicherbank in der Folge Rot,
Grün und Blau eingeschoben. Nach Empfang dieser neuen Daten werden die Analogschalter
durch den Hauptzeitgeber 45 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht. Die gespeicherten
Daten werden dann parallel in den Videoprozessor 50 eingelesen. Das zweite Feld
an Farbinformationen wird dann bearbeitet und mit dem zweiten Feld verflochten,
um eine Farbwiedergabe des betrachteten Bereichs von hoher Auflösung zu erzeugen,
die auf dem Bildschirm des Farbfernsehempfängers 52 während der Speicherung eines
ungeraden Feldes in die Speicherbank 44 wiedergegeben wird.
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In der Fig. 2 ist eine vereinfachte Anordnung der Erfindung dargestellt,
bei der die Anzahl der zum Aufbau des Farbbildes erforderlichen Speicher verringert
ist. Die Videodatenverarbeitung und Wiederqabe mit den Blöcken 50,51,52 ist wieder
vom Standard-Format und das Beleuchtungssystem 12 und der Betrachtungskopf 11 entsprechen
denen von Fig. 2 und es sind daher die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
Auch hier wird wieder eine Vollbilddarstellung gegeben. Wegen der Verringerung der
Speicher muß jedoch ein Feld (Halbbild) in jedem Bild (frame) ausgetastet sein (blanked).
Dies führt zu einer Verringerung des Auflösungsvermögens, ermöglicht jedoch die
Verwendung einer einfacheren CCD-Bildaufnahmeeinrichtung mit einem Format von 244
x 179 Pixel. Entsprechend sind nur zwei Speicher 60 und 61 erforderlich und diese
Speicher können in starkem Maße vereinfacht sein und somit wirschaftlicher hergestellt
werden. Bei Beginn des ersten Feldes werden den Speichern 60 und 61 vorgeschaltete
Analogschalter 63 bzw. 64 in die in der Fig. 2 gezeigte Stellung gebracht, so daß
die Bildinformation für Rot und Grün, die aus der Bildaufnahmeeinrichtung 30 ausgelesen
wird, seriell in die Speicher 61 bzw. 60 eingeschoben wird. Mit Hilfe eines Ilauptzeitgebers
60 wird jedes Farbsignal aus der Bildaufnahmeeinrichtung 30 in einem Zeitintervall
von 1/120 sec ausgelesen.
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Bei Beginn des nchsten Feldes wird die Auslesegeschwindigkeit der
Bildaufnahmeeinrichtung 30 vom Hauptzeitgeber 62 her geändert. Die Schalter 63 und
64 werden repositioniert, so daß die in der Bildaufnahmeeinrichtung 30 gespeicherten
Daten für Blau zusammen mit den in den Speichern 60 und 61 gespeicherten Daten in
Parallelflußbeziehung in den Videoprozessor 50 eingelesen werden. Die Daten werden
von dort über die Moduliereinheit 51 in den Fernsehempfänger 52 eingespeist.
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Auf diese Weise wird bei der vereinfachten Ausführungsform nur ein
Feld (Halbbi]d) für jedes Bild zur Erzeugung einer optischen Abbildung auf
dem Fernsehschirm verwendet. Das zweite Feld eines jeden Einzelbildes wird ausgetastet
oder an Masse während der Zeitdauer gelegt, in der neue Daten in die Speicher eingespeichert
werden. Auf diese Weise kann das Auflösungsvermögen des Bildes etwas verschlechtert
werden, da eine Verflechtung von zwei Halbbildern fortfällt. Die Detailgenauigkeit
und die Qualität des Bildes ist aber mehr als zufriedenstellend, so daß das Instrument
für die beabsichtigten Zwecke durchaus verwendet werden kann.
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Die Schaltung zur Erzeugung des Farbbildes ist vereinfacht und die
Kosten für die Bildaufnahmeeinrichtung und die Speichereinheiten sind infolge des
Einsatzes der Anordnung mit 244 Zeilen wesentlich herabgesetzt.
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Bei der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform kommen wieder der
Betrachtungskopf 11 und das Beleuchtungssystem 12 zum Einsatz, deshalb sind für
diese Teile auch die bereits verwendeten Bezugszeichen eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform
wird das Ausgangssignal der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung 30, das über den Verstärker
38 geführt worden ist, auf einen Analog/Digitalwandler 65 gegeben, dessen digitales
Ausgangssignal auf einen Rechnerabschnitt 67 geführt ist. Durch den Analog/Digitalwandler
65 wird die Ausgangsinformation der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung in ein 6-Bit-Format
gebracht. Es wurde gefunden, daß ein 6-Bit-Format genügend Information enthält,
um der Videoausrüstung ein Bildsignal hoher Auflösung zuzuführen. Es sollte klar
sein, daß die Formatbildung auch mit mehr oder weniger Bit erfolgen kann. Das Ausgangssignal
des
Analog/Digitalwandlers 65 wird auf einen Multiplexer 71 geführt
und clie Daten werden auf eine von sechs Ausqanqsleitungen in Abhänciqkeit eines
Taktsignals eines Hauptzeitgebers 73 gemultiliegt. Während des ersten Feldes (Halbbild)
werden drei Farbdaten in eine erste Speicherbank 74 geladen und während des zweiten
Feldes (Halbbild) werden drei Farbdaten in eine zweite Speicherbank geladen. Jede
der beiden Speicherbänke enthält drei Speicher.
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Wie bereits erwähnt, weist die CCD-Bildaufnahmeeinrichtung vorzugsweist
ein Gitter von 488 x 358 Pixel für die Erzeugung eines verflochtenen Vollbildes
auf dem Empfänger 52 auf. Die Lampen 13-15 werden daher in Intervallen von 1/180
sec getastet, um ein volles Farbfeld alle 1/60 sec abzugeben. Nachdem die Farbsignale
in digitale Form gebracht worden sind, werden sie in die beiden Speicherbänke 74
und 75 gemultiplext, von denen jede einen Abschnitt für die Wiedergabe von Rot,
Grün und Blau enthält.
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Während des ersten Feldes wird die in der Speicherbank 77 gespeicherte
Information auf einen Ausgangsmultiplexer 76 geführt und von dort auf drei Digital/Analoqwandler
77,78,79 für Rot, Grün bzw.
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Blau. In Abhängigkeit von einem Zeitsteuersignal vom Hauptzeigeber
73 werden die drei Farbsignale gleichzeitig von den Digital/ Analocjwandlern auf
den Videoprozessor 50, die Moduliereinrichtung 51 und den Fernsehempfänger 52 mit
Videogeschwindigkeit geführt.
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Während des ersten Feldes werden neue Farbdaten in die Speicher für
Rot, Grün bzw. Blau der in der Fig. 5 unteren Speicherbank 75 geladen.Bei Beginn
des zweiten Feldes wird die Funktion der Speicher umgekehrt, so daß das System Farbbildaten
während jedes Halbbildes eines Einzelbildes der Videoausrüstung zuführen kann.
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Es ist bekannt, daß ein Endoskop typischerweise dazu benutzt wird,
die Innenflächen von Körperhohlräumen zu betrachten. Es ist daher wichtig, daß der
Betrachtungskopf, d.h. der Teil des Systems, der in die Körperhöhle eingeführt wird,
so klein als möglich ist, um Sicherheit und Schmerzfreiheit der zu untersuchenden
Person zu garantieren. Aus der vorstehenden Offenbarung wird klar, däß durch Verwendung
einer einzigen CCD-Bildaufnahmeeinrichtung 30 in dem Betrachtungskopf dessen Größe
auf einem Minimum gehalten werden kann, ohne daß die Arbeitsweise des Systems verschlechtert
wird.
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Es sollte klar sein, daß die Größe der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung
30 weiter verringert werden kann, indem das Pixel-Gittermuster kleiner als das 488-Zeilenformat
gemacht wird, wie es in üblicher Fernsehausrüstung verwendet wird.
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Z.B. kann ein System mit einem Gittermuster von 244 x 134 für die
Bereitstellung der Verflechtung bei der Ausführungsform gemäß Fig.
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1 verwendet werden. In diesem Falle wird die Gesamtfläche des Bildes
auf dem Schirm verringert. Obwohl das Bild etwas in seiner Größe verringert worden
ist, bleibt jedoch die Auflösung des Bildes relativ unbeeinflußt. Weiterhin kann
bei diesem reduzierten Bildformat der nicht benutzte Teil des Bildschirms elektronisch
mit Bildinformation belegt werden, die sich auf zusätzliche Information bezogen
auf den gerade untersuchten Patienten bezieht. Nach Wunsch können natürlich auch
andere auf den Einsatz der Einrichtung bezogene Daten auf der Freifläche des Bildschirms
dargestellt werden.
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Da das vorliegende System mit allen Standard-Videoausrüstungen kompatibel
ist, kann die Bildinformation auch auf Videobändern aufgezeichnet und in Zukunft
nochmals oder erstmals betrachtet werden.
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Dies kann auf einfache Weise dadurch bewerkstelligt werden, daß der
Ausgang der Moduliereinrichtung 51 auf einen Standard-Videoprozessor (z.B.Videoband
Gebt)80 geführt wird, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist. Natürlich ist es auch
möglich, daß - wie es in der Fig. 2 dargestellt ist - die rohen Daten am Ausgang
des Videoprozessors 50 direkt auf einen Standard-Videomonitor 59 geführt werden,
so daß die Videoeinheiten 51 und 52 nicht unbedingt erforderlich sind.
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Bei der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform werden die Farbdaten,
die in einer Reihe von Speichern gespeichert sind, fortlaufend der Videoausrüstung
mit Videogeschwindigkeit zugeführt, um ein für ein Vollbild geeignetes voll verflochtenes
Farbsignal abzugeben, das für Betrachtung, Speicherung auf Band od.dgl. geeignet
ist. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch jedes Primärfarbsignal, das in einem
der Speicher gespeichert ist, periddisch auf den neuesten Stand gebracht, wobei
diese Verbesserung mit einer Geschwindigkeit bewirkt wird, die wesentlich kleiner
ist als die Videogeschwindigkeit. Dieses Ergebnis wird mit Hilfe der in der Fig.
6 dargestellten vier Speicher 85,86,87 und 88 erreicht.
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Bei der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform wird der Sichtbereich
mit Licht jeweils einer Primärfarbe mit Hilfe der drei Lampen 13,1t,15 des Beleuchtungssystems
12 beleuchtet. Das Licht wird zur Aufbelichtung der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung
30 benutzt und ein elektrisches Auslesesignal wird in einer Zeile-für-Zeile-Sequenz
ausgelesen. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, kann das Auslesesignal mit Hilfe
einer Schalterbank S-1 selektiv auf einen ist der Speicher 85-88 geführt werden.
Bei Betrieb jeder der Speicher
in der gleichen Weise verdrahtet.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 38 wird in jeden Speicher durch einen elektrisch
betätigbaren Schalter S-1 der Schalterbank geführt. Ein Teil des Ausgangssignals
wird abgeleitet, verstärkt und auf den Eingang des Speichers über die Leitung 91
und einen elektrisch betätigbare Schalter S-3 zurückgeführt, wie dies aus der Fig.
6 ersichtlich ist.
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Bei Betrieb der Anordnung werden die Ausgangsdaten der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung
30 sequentiell in drei der Speicher eingespeichert, z.B. die Speicher 86,87 und
88, indem die zugeordneten Eingabeschalter S-1 unter Ansprechen auf ein vorprogrammiertes
Signal von einem Hauptzeitgeber 93 zyklisch betätigt werden. Bei in jedem Speicher
gespeicherter Farbinformation werden die den Speichern jeweils zugeordneten Schalter
S-3 gleichzeitig mit Schaltern S-2 am Beginn des Einzelbildes geschlossen und die
gespeicherte Information wird aus den Speichern parallel mit Videogeschwindigkeit
ausgelesen. Die Schalter S-2 liegen zwischen den Ausgängen der Speicher 85-88 und
den Eingängen eines Multiplexers 90.
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Während die Information aus jedem Speicher in einer Zeile-für-Zeile-Sequenz
ausgelesen wird, werden die alten Daten mit Hilfe des Rückkopplungsnetzwerks in
jedem Speicher erneuert. Auf diese Weise werden Farbbildaten fortlaufend dem Multiplexer
90 während eines Halbbildes eines jeden Einzelbildes zugeführt, während gleichzeitig
die Speicher von der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung isoliert sind.
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Während die die drei Primärfarben betreffenden Daten dem Multiplexer
90 mit Videogeschwindigkeit zugeführt werden, können auf den neuesten
Stand
gebrachte Daten für eine der Primärfarben von der Bildaufnahmeeinrichtung 30 in
den vierten Speicher 85 mit relativ niedriger Geschwindigkeit eingelesen werden.
Während der Periode, in der die Daten auf den neuesten Stand gebracht werden, ist
der dem Speicher 85 zugeordnete Schalter S-1 geschlossen, während die dem Speicher
85 zugeordneten Schalter S-2 und S-3 geöffnet sind. Die Stellung dieser Schalter
wird mit Hilfe des Hauptzeitgebers 93 festgelegt. Wenn im Speicher 85 die Verbesserungsinformation
für die 244 Zeilen zugeführt worden ist, wird der Speicher, der alte Daten bezüglich
der verbesserten Primärfarbe enthält, von der Leitung abgetrennt, indem die zugeordneten
Schalter S-2 und S-3 in einer vorgegebenen Zeitsequenz betätigt werden. Zunächst
wird der Schalter S-3 geöffnet, während der Schalter S-2 in seinem geschlossenen
Zustand gehalten wird, damit die gespeicherten Daten in den Multiplexer 90 entleert
werden können. Sind die alten Daten ausgelesen, werden die dem Speicher mit den
im Stand verbesserten Daten zugeordneten Schalter S-2 und S-3 gleichzeitig in zeitlicher
Beziehung mit dem Beginn der Periode für das nächste Halbbild geschlossen, so daß
die neuen Daten von dem i seinem Datenstand verbesserten Speicher in Parallelfluß
den verbleibenden gespeicherten Daten in den Multiplexer 90 eingelesen werden Der
Schalter S-1 des in seinem Datenstand verbesserten Speichers wird zu diesem Zeitpunkt
geöffnet, während der dem geräumten Speicher zugeordnete Schalter S-1 geschlossen
wird.
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Der Speicher, der zuvor geräumt worden ist, ist nun in der Lage, neue
oder in ihrem Stand verbesserte Daten bezüglich einer zweiten Primärfarbe aufzunehmen,
so daß die obige Ablauffolge wiederholt werden kann. Jede Farbe wird auf diese Weise
sequentiell in ihrem
Informationsstand verbessert, wodurch die
Bildinformation fortlaufend verbessert wird.
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Die drei Farbdaten, die in den Multiplexer 90 eingegeben werden, werden
verarbeitet, wie dies im Stand der Technik bekannt ist und werden auf drei Ausgangsleitungen
R,G und P gemultiplext. Das Multiplex-Signal wird auf den Videoprozessor 50, die
Moduliereinrichtung 51 und das Fernsehgerät 52 geführt.
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L e e r s e i t e