DE3432017A1

DE3432017A1 - Beleuchtungsvorrichtung fuer eine farbaufnahmeeinrichtung

Info

Publication number: DE3432017A1
Application number: DE3432017A
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Hachioji Tokio/Tokyo Fujimori; Tatsuo Musashino Tokio/Tokyo Nagasaki
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1985-04-04
Also published as: US4638353A; DE3432017C2

Description

Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo, Japan

Beleuchtungsvorrichtung für eine Farbaufnahmeeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Farbaufnahmeeinrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Farbaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines erkrankten oder ähnlichen Körpterteils mit polychromatischem Licht durch eine 'Endoskopanordnung. . -- - ■

Bis jetzt gab es vorwiegend Aufnahmeeinrichtungen mit Festkörperaufnahmeelementen, beispielsweise für Fernsehkameras und Endoskopanordnungen. In den bekannten Endoskopanordnungen werden sogenannte "Bild- und Lichtführungen" verwendet, die in der Regel aus kompakten Bündeln mit mehreren Tausend optischen Fasern bestehen, welche Durchmesser von mehreren 10 um als Bild- und Lichtübertragungseinrichtungen haben. Insbesondere wird in einer Endoskopanordnung ein aufgenommenes Bild eines zu beobachtenden Objektes im Vorderteil der Bildführung fokussiert, welche an der hinteren Betätigungsseite bis in die Nähe des Objektes mit Hilfe eines Fokussieroptiksystems (d.h. eines optischen Aufnahmesystems) eingesetzt und zum hinteren Teil übertragen wird, das mit Hilfe eines optischen Okularsystems beobachtet werden kann.

Andererseits wird bei einer-Endoskopanordnung mit einem Festkörperaufnahmeelement es vorgezogen, das Bild polychromatisch abzubilden und damit eine Sichtdiagnose zu ermöglichen.

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Die allgemein bekannten Vorrichtungen für Farbbilder bestehen aus einer Kombination mit einem optischen Farbaufspaltungssystem und drei monochromatischen Festkörperaufnahmeelementen oder aus einer Kombination mit einzelnen Festkörperaufnahmeelementen und einem Filter, in dem rote, grüne und blaue Farbmosaiken angeordnet sind. ' --

Das zuerst genannte System hat einen Nachteil insofern, als es schwierig ist, ein optisches Farbenaufipaltungssystem und mehrere Festkörperaufnahmeelemente in einem dünnen und schmalen Raum der Endoskopanordnung unterzubringen. Das letztere System weist auch einen Nachteil auf, weil das in drei Farben aufgespaltene Licht empfangen wird, wobei 1/3 der Teile im Aufnahmeelement jeder Farbe zugeordnet ist, wodurch das Auflösungsvermögen in Vergleich mit dem für monochromatische Bilder reduziert wird und daß, da die Empfängerelemente für jede Farbe kein Licht auf der gleichen Position empfangen, die Farben ungenügend gemischt werden, was zu einer entsprechend ungenügenden Farbübereinstimmung führt.

Aus diesem Grunde sind in der japanischen Patentanmeldung Nr. 43 686/1983 mehrere lichtreflektierende Einrichtungen mit einer Wellenlängenselektivität beschrieben, bei denen beispielsweise dichromatische .

Spiegel an der Lichtquelleneinrichtung unter geeigneten Winkeln mit dem optischen Beleuchtungssystem angebracht sind, um eine Lichtablenkungseinrichtung zum Reflektieren des Beleuchtungslichtes von der Lichtquelle mit Hilfe einer durch eine Lichtführung zu führende Lichtreflektionseinrichtung vorzusehen, wobei von der Beleuchtung sukzessiv Licht von roter, grüner und blauer Farbe abgegeben wird und dabei die von monochromatischen Festkörperaufnahmeelementen aufgenommenen Signale synchron mit der

Beleuchtung in jedem Bildspeicher oder einer ähnlichen Einrichtung gespeichert werden und diese Signale gleichzeitig von diesen Bildspeichern während der Regeneration gelesen werden, um ein Farbbild zu liefern.

_ Die bekannte Anordnung mit dichromatischem Spiegel und optischem Ablenksystem sowie mit weiteren Einrichtungen ist schwierig im Aufbau und benötigt verschiedene Einstellungen, so daß die Anordnung teuer und - zur Massenherstellung ungeeignet ist. Die Anordnung hat auch eine geringe mechanische Festigkeit, so daß das ' optische System selbst bei einem kleinen Aufprall oder ähnlichen Vorgang verspannt (biased) wird, was zu einer Abnahme der Beleuchtungsintensität und Abschwächung der Farbregistrierung durch die höhere Verspannung führt.

Wie ferner in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 90 685/1978 beschrieben ist, werden Dreifarbenfilter von einem Motor rotiert, um die drei Primärfarben nacheinander durch ein Zeitteilungssystem zu beleuchten. Die Dreifarbenfilter müssen bei einer im wesentlichen hohen Umdrehung zum Wiedererzeugen von einem Bild in 30 Sekunden rotiert werden, um so Bilder auf bekannten Farbfernsehern zu liefern, was aber einen relativ großen Motor erfordert. Wenn die Anzahl der an einer Haltescheibe angebrachten Farbfilter, erhöht wird, kann zwar die Umdrehung verringert werden, was aber die Last extrem erhöht und zu einer überlastung der Umdrehung führen kann.

Da bei den bekannten Vorrichtungen die Filter mit Hilfe eines Motors gedreht werden, kann der Motor nicht in einem kleinen Raum untergebracht werden. Außerdem erzeugt der Motor Geräusche mit unterschiedlicher Frequenz und übt damit eine nachteilige Wirkung auf die Umgebung f aus.

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Die bekannten Einrichtungen können zwar als Darstellungs-, nicht aber als Aufnahmeeinrichtungen verwendet werden.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsvorrichtung ohne Schwächung des Auflösungsvermögens vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 8 gelöst.

Mit der Erfindung soll ferner eine Beleuchtungs-Vorrichtung für Farbbilder geschaffen werden, die in einen relativ kleinen Raum einbaubar ist.

Auch soll die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung für Farbbilder in einem weiten Bereich anwendbar sein.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Es zeigen:

FIG. 1 bis 5 eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Endoskopanordnung, Fig. 2 eine UmrißSchnittansicht der Beleuchtungsvorrichtung, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Blendenscheibe und eines Zweielementoszillators zum Antrieb der Blendenscheibe, Fig. 4 eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils von drei Primärfarbfiltern und Fig. 5 eine Vorderansicht der Blendenscheibe darstellen;

F I G. 6 eine Schnittansicht mit wesentlichen Teilen einer zweiten Ausführungεform,·

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F I G. 7 eine Schnittansicht mit wesentlichen Teilen einer dritten Ausführungsform;

F I G. 8 eine Schnittansicht mit wesentlichen Teilen einer vierten Ausführungsform;

F I G. 9 eine Schnittansicht mit wesentlichen Teilen einer fünften Ausführungsform;

F I G. 10 bis 12 eine sechste Ausführungsform, für die Fig. 10 eine schematische Ansicht zum Aufbau der sechsten Ausführungsform, Fig. 11 eine Vorderansicht von Dreifarbenfiltern und Fig. 12 eine Vorderansicht mit einer Anordnung von auf der Fokalebene eines Festkörperaufnahmeelementes vorgesehenen Empfängerelementen zeigen;

FIG. 13 bis 15 eine siebte Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 13 eine schematische Ansicht der gesamten Endoskopanordnung, Fig. 14 und 15 Vorderansichten des Dreifarbenfilters und der Blendenscheibe darstellen;

FIG. 16 eine Schnittansicht über das Vorderteil des Einsatzteils der Endoskopanordnung entsprechend der achten Ausführungsform;

FIG. 17 eine Schnittansicht über das Vorderteil des Einsatzteils der Endoskopanordnang gemäß der neunten Ausführungsform und

F I G. 18 eine schematische Ansicht mit wesentlichen Teilen einer zehnten Ausführungsform.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist die Endoskopanordnung mit einem länglichen, biegbaren Einsatzteil 2 und einem fokussierenden Objektivlinsensystem 3 vorne am Einsatzteil 2 versehen. Ein Festkörperaufnahmeelement 4 ist so angebracht, daß die Fokalebene des Objektivlinsensystems ein Aufnahmebild liefert. Auf der Rückseite des Festkörperaufnahmeelementes 4 ist ein Vorverstärker 5 zum

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Verstärken des Ausgangssignals vom Festkörperaufnahmeelement 4 mit einem niedrigen Geräuschfaktor vorgesehen. Die Ausgangssignale vom Vorverstärker 5 werden über ein - Zuführkabel 6 einer Betätigungseinrichtung zugeleitet/ die an der zugänglichen Hinterseite der Endoskopanordnung oder einer Videoverarbeitungseinrichtung 7 getrennt installiert ist.

Ein Lichtverteilungslinsensystem 8 ist an einer in der Nähe des Objektivlinsensystems 3 im Einsatzteil 2 vorgesehenen Beleuchtungsöffnung angebracht. Eine Lichtführung 9 mit optischen Faserbündeln zum übertragen des Beleuchtungslichtes ist in das Einsatzteil 2 so eingesetzt, daß die Spitze der Lichtführung im Lichtverteilungssystem 8 vorgesehen ist. Die Lichtführung 9 wird in das flexible Lichtführungskabel eingesetzt, wobei ein Verbindungsstück 10 an der Hinterseite des an einer Lichtquelleneinrichtung 11 lösbar angebrachten Einsatzteils 2 gebildet ist. Die am Verbindungsstück 10 befestigte Stirnfläche wird mit Beleuchtungslicht von monochromatischer Farbe nacheinander bestrahlt, die sich für die Farbaufnahme durch eine Beleuchtungseinrichtung 12 alternativ ändert, welche sequentiell drei Primärfarben abgibt, wobei jedes auf die Stirnfläche fallende monochromatische Licht durch das Lichtverteilungslinsensystem 8 an der Vorderseite des Einsatzteils 2 geführt wird, um ein Objekt zu bestrahlen, das in einer in Fig. 2 gezeigten vergrößerten Ansicht aufzunehmen ist. In der Beleuchtungseinrichtung 12 wird das von einer Glühlampe 13 ausgestrahlte Licht in einen parallelen Lichtstrom mit Hilfe eines Konkavspiegels 14 umgewandelt, durch eine Kondensorlinse 15 fokussiert und dann durch ein Dreifarbenfilter 16 gemäß Fig. 4 und eine Blendenscheibe 18 geführt, die mit Lichtübertragungsschlitzen 17 zur Ausrichtung mit Streifen ausgestattet ist, welche gemäß Fig. 5 durch ein Dreifarbenfilter 16 vorgesehen sind, der zwischen der optischen Bahn bis zum

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Einfallende der Lichtführung 9 angeordnet ist. Das Dreifarbenfilter 16 weist aufeinanderfolgend Rotubertragungsfilter 16R, Grünübertragungsfilter 16G und Blauübertragungsfilter 16B zum Passieren für jeden Streifen mit einer Breite von d für Licht mit der jeweiligen entsprechenden Wellenlänge auf.

Andererseits ist die Blendenscheibe 18 mit den Lichtübertragungsschlitzen 17 mit einer Breite ausgestattet, die etwas kleiner als d zur Ausrichtung mit den . Streifen ist, und die längliche benachbarte Blendenstege jeweils mit einer Breite von 2 χ d haben. Kurz gesagt, führt die Blendenscheibe 18 ausschließlich Licht zu, das jeden Lichtübertragungsschlitz 17 zu den Farbübertragungsfiltern 16R, 16G, 16B passiert, welche jedem Lichtübertragungsschlitz 17 gegenüberstehen. Wie die Fig. 2 und zeigen, sind die oberen und unteren Enden der Blendenscheibe 18 an den Schenkeln von Zweielementvibratoren 21, 22 und weitere Schenkel der Zweielementvibratoren 21 , 22 am Rahmen 23 angebracht.

Die Zweielementvibratoren 21, 22 werden beispielsweise mit einer Sägezahn- oder Stufenantriebsspannung von einer Zweielementvibrator-Antriebsschaltung 25 über die Zuführleitungen 24 versorgt, die senkrecht nach unten oder nach oben in der gleichen Phase durch die angewandte Spannung zu verschieben sind, nämlich in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Liehtübertragungsschlitze 17, wie durch Pfeile A in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, wobei das Objekt jeweils durch rotes, grünes und blaues Licht bei einer Verschiebung von Null, d und 2 χ d bestrahlt wird.

Die Zweielementvibrator-Antriebsschaltung 25 wird mit Schalt Signalen von der Farbschalt-Signalgeneratorschaltung 31 zum Erzeugen von Schaltsignalen zum Umwandeln

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der Bildsignale bei Beleuchtung mit jeder Farbe versorgt, um die Signale in der Videoverarbeitungsanlage 7 zu regenerieren und eine Spannung in Sägezahnform oder anderer Form synchron mit den Schaltsignalen zu erzeugen.

In der Videoverarbeitungseinrichtung 7 werden die Ausgangssignale vom Festkörperaufnahmeelement 4 durch Taktsignale mittels Vorverstärker 5 und dann weiter durch ' den Verstärker 32 verstärkt.

Der Einbau des Vorverstärkers 5 vorne im Einsatzteil 2 ist beabsichtigt, um nicht das SN-Verhältnis durch Dämpfung mittels des Zuführkabels 6 und ähnlicher Teile oder durch das in der Mittelstellung bedingte Geräusch zu dämpfen.

Der Ausgang des Verstärkers 32 wird dem Signalschaltkreis 32 zugeführt, um nacheinander drei Farbsignale zu den Farbsignalausgangsanschlüssen 33R, 33G/ 33B durch Umschalten des Multiplexers 79 oder eines ähnlichen Bauteils zu liefern. Die in die Farbsignalausgangsanschlüsse 33R, 33G, 33B eingegebenen Farbsignale werden durch die Farbverstärkerschaltungen 34R, 34G/ 34B ausreichend verstärkt und jedem Gitter der Farbkathodenstrahlröhre 35 zugeführt. In einem solchen Fall führt die Farbschaltungs-Signalgeneratorschaltung 31 die Ausgangssignale für die Farbschaltung einer horizontalen Ablenkschaltung 36 und einer vertikalen Ablenkschaltung 37 zu, um jeweils ein horizontales und vertikales Ablenksignal zu erzeugen, wobei die von den Ablenkschaltungen 36, 37 gelieferten horizontalen und vertikalen Ablenkungsausgänge die Elektronenstrahlen der Farbkathodenstrahlröhre 35 absuchen, um nacheinander das Farbenbild durch die drei Farbsignale

zu bilden. .

Die Schirmbildfrequenzen (display frequencies) von drei Farben haben Perioden, die schneller als die Zeit des Restbildes sind, so daß sie als Farbbild optisch zu erfassen sind.

„In der Endoskopanordnung 1, die mit der Beleuchtungseinrichtung 12 ausgerüstet ist, welche sequentiell Licht in drei Farben entsprechend der ersten Ausführungsform liefert, sind ein Dreifarbenfilter 16 und eine Blendenscheibe 18 eng gegenüberstehend zwischen der von der Glühlampe 13 und der Kondensorlinse 15 gebildeten optischen "Bahn, beispielsweise an der Pupillenposition der Kondensorlinse 15 und der Blendenscheibe 18/ reziprok verschiebbar, indem eine Sägezahnspannung oder eine Spannung mit anderer Form an den Zweielementvibratoren 21, 22 angelegt wird.

Vor der Verschiebung der Blendenscheibe 18 wird jeder Lichtübertragungsschlitz 17 gegenüber einem Rotübertragung sfilter 16R so angeordnet, daß rotes Licht ausschließlich über die Schlitze übertragen wird, um das Objekt zu beleuchten. Die vom Festkörperaufnahmeelement 4 empfangenen und durch den Vorverstärker 5 und den Verstärker 32 verstärkten Bildsignale während dieses Intervalls werden durch den Farbsignalschaltkreis 33 auf die Rotlichtverstärkerschaltung 34R übertragen und dabei ein rotes Bild auf der Farbkathodenstrahlröhre 35 angezeigt, während die Farbkathodenstrahlröhre 35 von horizontalen und vertikalen Ablenkausgängen abgetastet wird.

Wenn die Blendenscheibe 18 nach unten um etwa d

verschoben wird, wird der Signalschaltkreis 33 mit dem Grünsignalausgangsanschluß 33G verbunden und die BiIdsignale, die vom Festkörperaufnahmeelement 4 empfangen sind, in elektrische Signale umgewandelt,und während dieses Intervalls zugeführt werden, durch den Grünfarbverstärkerkreis 36 verstärkt und zeigen in ähnlicher Weise grüne Bilder auf der Farbkathodenstrahlröhre 35 an. Wenn die |

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Blendenscheibe 18 nach unten um etwa 2 χ d verschoben wird, wird das Beleuchtungslicht in blau überführt und ein blaues Bild auf der Farbkathodenstrahlröhre 35 dargestellt, was von der durch das Festkörperaufnahmeelement 4 empfangenenen Lichtintensität abhängt. -

Die um etwa 2 χ d nach unten verschobene Blendenscheibe 18 wird schnell in die ursprüngliche Position am steil abfallenden Abschnitt der Sägezahnform zurückgeführt, wobei die zuvor erwähnten Bewegungen wiederholt werden.

.- Das von den drei Farben auf der Farbkathodenstrahlröhre 35 dargestellte Bild wird als ein Farbbild beobachtet.

Entsprechend der ersten Ausführungsform, die wie zuvor erwähnt arbeitet, kann das Objekt nacheinander von den drei Farben beleuchtet werden, indem die Breite d des Streifens des Dreifarbenfilters 16 auf einen genügend kleinen Wert begrenzt und die Lichtübertragungsschlitze der Blendenscheibe 18 entsprechend gebildet und die Blendenscheibe 18 durch Hin- und Herschieben auf eine kleine Amplitude gebracht werden, wobei eine Spannung an den Zweielementvibratoren 21, 22 angelegt wird. Aus einer dünnen Metalltafel kann eine Blendenscheibe 18 mit einer Anzahl von Liehtübertragungsschlitzen 17 durch Ätzen oder einen ähnlichen Vorgang gefertigt werden, um leichte und kleine Blendenscheiben zu erhalten. (Die Blendenscheibe kann durch überziehen oder Bedrucken mit einer lichtblockierenden Farbe auf eine Transparentscheibe gebildet werden). Dementsprechend können kleine Blendenscheiben mit geringem Gewicht von den kleinen Zweielementvibratoren 21, 22 bei niedrigem Energieverbrauch genügend angetrieben werden. Die Blenden 18 haben einen einfachen Aufbau und sind somit zur Massenherstellung bei verminderten Kosten geeignet. Die Blendenscheiben 18 haben ferner eine relativ hohe mechanische Festigkeit.

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Außerdem ist die Antriebsschaltung 25 so gebaut, daß eine Sägezahnwelle für die Zweielementvibratoren 21 , benutzbar ist. Es ist aber wirkungsvoller, eine Spannung mit einer Stufenwelle von O, d, 2 χ d, O, ... zu verwenden, um die Blendenscheibe 18 in jeder vorbestimmten Position in kurzer Zeit zu verschieben und danach die Signale der Bildelemente aufzunehmen, die erforderlich sind, um ein Bild von einem Festkörper auf nahmeelement 4 vorzusehen, damit die Blendenscheibe 18 schnell in die nachfolgende " Position verschiebbar ist.

. _.- Fig. 6 zeigt wesentliche Teile als Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Beleuchten mit Licht aus drei Farben entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

■ Diese Aus führung ε form dient zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Lichtquantität.

In Fig. 6 sind Blendenscheiben 41, 42 an beiden Seiten des Dreifarbenfilters 16 entsprechend der ersten Ausführungsform vorgesehen und zwischen einem Fliegenaugenlinsensystem 43, 44 angeordnet, um so eine Einrichtung zum Führen von Beleuchtungslicht zu jedem Lichtübertragungsfilter zu bilden, indem der Dreifarbenfilter 16 verschoben wird.

Die Blendenscheiben 41, 42 haben jeweils mehrere Lichtübertragungsschlitze 45, 46 mit Breiten, welche die Richtung des Dreifarbenfilters 16 zum Innenseitenende mit einer Breite von d umkehren. Das breiteste Außenseitenende liegt dem Kronenabschnitt von entsprechenden Zylinderlinsen 43A, 44A des Fliegenaugenlinsensystems 43, 44 gegenüber. Wie durch die Pfeile gezeigt ist, wird das von der Glühlampe 13 einfallende Beleuchtungslicht durch jede

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Zylinderlinse 43A des Fliegenaugenlinsensystems 43 umgewandelt, durch Aperturen 45 geleitet, dann durch das Dreifarbenfilter 16 gefiltert, ferner durch eine Apertur 46 geführt und schließlich durch das Fliegenaugenlinsensystem 44 zu parallelem Licht umgewandelt. In dieser Ausführungsform ist das Dreifarbenfilter 16 mit Hilfe der Zweielementvibratoren 21, 22, wie ausgeführt, reziprok verschiebbar. _-

Entsprechend dieser Ausführungsform kann das Beleuchtungslicht im wesentlichen vollständig genutzt werden, so daß die Beleuchtungsfähigkeit verbessert wird. Die Intensität des Lichtes ist beispielsweise dreimal so hoch wie in der ersten Ausführungsform. Fig. 7 zeigt wesentliche Teile der dritten Ausführungsform der Erfindung.

Während in der zweiten Ausführungsform zwei Fliegenaugenlinsensysteme 43, 44 verwendet werden, benutzt diese Ausführungsform nur ein einziges Fliegenaugenlinsensystem 51 an der Seite der Glühlampe 13. Das Fliegenaugenlinsensystem 51 wandelt das mit einer Breite von 3 χ d auf die Innenkonkavabschnitte einfallende Licht mit einer Breite von d um, um paralleles Licht dem Dreifarbenfilter 16 zuzuführen.

Die Zonen des Fliegenaugenlinsensystems 51, das von zwei benachbarten Konkavabschnitten mit einer Breite von etwa d an der Seite des Dreifarbenfilters 16 gebildet ist, weisen lichtblockierende Zonen eines Lichtblockierfilms 52 auf, der durch überziehen mit einer Lichtblockierfarbe oder ähnlichem hergestellt wird.

Die dritte Ausführungsform funktioniert wie die zweite Ausführungsform und hat Vorteile dahingehend, daß nur ein Fliegenaugenlinsensystem 51 benutzt wird und daß

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die Lichtblockierzonen einheitlich durch überziehen mit einer Lichtblockierfarbe auf der hinteren Fläche des Fliegenaugenlinsensystems 51 gebildet sind, so daß die Herstellungskosten eingespart werden können.

In dieser Ausführungsform wird das Dreifarbenfilter 16 von den Zweielementvibratoren 21, 22 angetrieben.

Fig. 8 zeigt das vordere Teil des Einsatzteils 2 einer Endoskopanordnung 1 entsprechnd dem vierten Aus-' 'führungsbeispiel der Erfindung.

In dieser Aus führung s form sind die Zweielementvibratoren 21, 22 nicht in der Lichtquelleneinrichtung 11, sondern im vorderen Teil des Einsatzteils 2 installiert. So sind das Dreifarbenfilter 16, die Blendenscheibe 18 und die Zweielementvibratoren 21, 22 zum Antrieb der zu verschiebenden Blendenscheibe 18 vorgesehen, wobei alle Teile wie in der ersten oder den anderen Ausführungsformen an Positionen zwischen dem vorderen Teil der Lichtführung 9 und dem Lichtverteilungslinsensystem 8 an der Spitze des Einsatzteils 2 gebaut sind.

Wie aus dieser Auεführungεform zu ersehen ist, : kann die Vorrichtung der Erfindung in einen bedeutend kleineren Raum eingebaut werden.

Außerdem können Hochleistungsleuchtdioden oder eine Lampe anstelle der Lichtführung 9 verwendet werden.

Fig. 9 zeigt die fünfte Auεführungsform der Erfindung, in der die Aufnahmeeinrichtungen mit aufeinanderfolgendem Licht von drei Farbbildern an der Lichtempfangsseite vorgesehen sind.

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In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dreifarbenfilter 16 mit ähnlichem Aufbau wie in dem ersten oder den anderen Ausführungsbeispielen, die Blendenscheibe 18 mit mehreren Lichtübertragungsschlitzen 17 und die Zweielementvibratoren 21, 22 an der austretenden Pupillenposition des Objektivlinsensystems 3 vor dem Vorderteil des Festkörperaufnahmeelements 4 vorgesehen. Die Zweielementvibratoren 21, 22 sind so gebaut, daß das Dreifarbenfilter 16 reziprok verschiebbar ist.

Entsprechend dieser Auεführungsform wird das Objekt gleichzeitig von Licht beleuchtet, das mindestens drei Wellenlängen von drei Farben hat, welche beispielsweise von der Glühlampe 13 abgegeben werden. Das vom Objekt reflektierte Licht wird durch das Dreifarbenfilter 16 geführt, wobei die Blendenscheibe 18 von den Zweielementvibratoren. 21, 22 reziprok verschiebbar ist und ein Licht mit Wellenlängen von drei Farben nacheinander übertragen und auf der Aufnahmefläche (Fokalebene) des Festkörperaufnahmeelementes 4 der Reihe nach mit drei Farben fokussiert wird.

Folglich kann ein Farbbild dargestellt werden, indem die Signale von jedem Empfängerelement 75b des Festkörperaufnahmeelementes 4 während des Fokussierens mit jeder Farbe zugeführt werden.

Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel kann ferner ein Farbbild dargestellt werden, indem die Ausführungsform nicht nur für eine Endoskopanordnung 1, sondern auch für eine monochromatische Aufnahmeeinrichtung unter normaler Beleuchtung benutzt wird. In einem solchen Falle ist das Dreifarbenfilter 16 als Streifentyp ausgebildet, so daß es mit niedrigeren Kosten in Vergleich zum Filter vom Mosaiktyp herstellbar ist. Während jede, durch ein Mosaikfilter aufgespaltete Farbe nicht auf die gleichen .

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Empfängerelemente auffallbar ist, kann jede durch die Streifen des Dreifarbenfilters 16 aufgespaltene Farbe bei reziprokem Verschieben des Dreifarbenfilters 16 auf die gleichen Empfängerelemente fallen, so daß das Bild bei guter Farbregistrierung mit entsprechender Wiedergabequalität gewinnbar ist. Wenn das Aufnahmeteil des Festkörperaufnahmeelementes 4 die Empfängerelemente und die Übertragungseinrichtungen oder ähnliche Bauteile getrennt aufweist, kann eine Abnahme von Bildelementen

TO verhindert werden, indem jeder Lichtübertragungsschlitz nicht nur zur Anordnung jedes Empfängerelementes, sondern - -auch jede Lichtblockierzone kompatibel zur Anordnung der Übertragungs- oder ähnlichen Zone zwischen den Empfangselementen ist. Wenn die Breite eines Empfängerelementes mit d im wesentlichen gleich der Breite zwischen zwei benachbarten Empfängerelementen in einem solchen Falle ist, kann eine Abnahme von Bildelementen durch Reduzieren der Breite der Lichtübertragungszone bis auf einen Wert von kleiner als d verhindert werden. Wenn ein Empfängerelement für den Kontakt mit dem benachbarten Element gebaut ist, kann die Anzahl der Bildelemente gleich mit derjenigen aufrechterhalten werden, wenn die Empfängerelemente monochromatisches Licht empfangen, indem die Breite von Lichtübertragungszonen reduziert wird. In den zuvor genannten Aus führung s formen ist es möglich, das zu verschiebende Teil zu ersetzen. So ist es beispielsweise bei der ersten Ausführungsform offensichtlich, daß das Dreifarbenfilter 16 anstelle der Blendenscheibe 18 reziprok verschiebbar ist. überdies können die Blendenscheibe 18 und das Dreifarbenfilter 16 in Umkehrphase verschoben werden.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen werden Zweielementvibratoren 21, 22 als Verschiebeeinrichtung verwendet. Derartige Verschiebeeinrichtungen \ sind jedoch nicht auf solche Vibratoreinrichtungen be- ·

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grenzt/ sondern können auch durch piezoelektrische Vibratoren oder durch eine Kombination von Permanentmagnet und Solenoid oder einen Elektromagneten ersetzt werden.

Es liegt auch auf der Hand, daß in den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Glühlampe oder Hochleistungsleuchtdioden anstelle der Lichtführung 9 verwendbar sind, die wie eine Lichtquelle vorgesehen ist, welche Licht mit Wellenlängen von drei Primärfarben abgibt.

Weiterhin sind Einrichtungen zum Empfangen von Signalen jedes Bildelementes vorgesehen, das auf jedes Empfängerelement des Festkörperaufnahmeelementes 4 fokussiert und zum Darstellen der Signale auf der Farbkathodenstrahlröhre 35 oder einer Flüssigkristalldarstell-

T5 platte wiedergegeben ist, die nicht auf den einen Bereich der ersten Ausführungsform begrenzt sind. Beispielsweise werden die empfangenen Signale in Bildspeichern oder ähnlichen Einrichtungen gespeichert und gleichzeitig mit drei Farben dargestellt.

Ferner kann die vorliegende Erfindung nicht nur für das Dreifarbenfilter 16 und die Blendenscheibe 18, in der die Lichtübertragungszonen horizontale, senkrechte oder schräge längliche Schlitze aufweisen, sondern auch für einen Mosaikfilter verwendet werden. Die Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung von Licht beschränkt, welches Wellenlängen von drei Primärfarben hat. Da Beleuchtungs- und Aufnahmeeinrichtungen zum Darstellen von Farbbildern unter Einsatz von Licht in drei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen benutzt werden können, fallen derartige Mechanismen in den Umfang der Erfindung.

Wie ausgeführt wurde, dienen die beschriebenen Ausführungsformen dazu, das Licht mit einer Wellenlänge *

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jeder Farbe durch Verschieben mehrerer Streifen eines Farbübertragungsfilters oder von Lichtführungsgliedern nacheinander zu übertragen, so daß Farbbilder mit hohem Auflösungsvermögen bei Verwendung eines monochromatisehen Aufnahmeelementes realisiert werden können. Die Einrichtungen der Erfindung sind kompakt, von geringem Gewicht und haben eine hohe Haltbarkeit und hohe mechanische Festigkeit.

Fig. 10 zeigt eine Farbaufnahmeeinrichtung 71 entsprechend der sechsten Ausführungsform der Erfindung.

In der Farbaufnahmeeinrichtung 71 der sechsten Auεführungsform gemäß Fig. 10 ist ein Objektivlinsensystem 73 zum Aufnehmen oder Fokussieren des Bildes eines' Objektes in einem Zylindergehäuse 72 am. geöffneten Vorder-T5 teil mit Hilfe eines Linsenrahmens 74 und ein Festkörperaufnahmeelement 75 so angeordnet, daß die Aufnahmefläche 75a in die Fokalebene des Objektivlinsensystems 73 fällt und an der Innenwand des Zylindergehäuses 72 über eine Halteeinrichtung befestigt ist.

Das Festkörperaufnahmeelement 75 ist so gebaut, daß es Signale über eine Zuleitung 76 für einen Verstärker 78 einer Signalverarbeitungseinrichtung 77 zuführt. Das Festkörperaufnahmeelement 75 ist so gestaltet, daß es mit Taktsignalen zum Lesen der Signale entsprechend den Bildelementen durch eine nicht gezeigte Zuleitung gespeist wird.

Die Ausgangssignale vom Verstärker 78 werden nacheinander über den Multiplexer 79 den Rot-, Grün- und Blaubildspeichern 80R, 80G, 8OB zum Speichern zugeführt. (Wenn die Bildspeicher 8OR, 8OG, 8OB Digitalspeicher sind, werden die Signale A/D-umgewandelt und in den Speichern j gespeichert.) |

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Die in jedem Bildspeicher 8OR, 8OG, 8OB gespeicherten Signale werden gleichzeitig durch jeden Bildspeicher 8OR, SOG, 80B gelesen, D/A-umgewandelt und durch einen nicht gezeigten Farbverstärkerkreis geführt, um auf einer Monitor-Farbkathodenstrahlröhre 81 dargestellt zu werden.

Für den Takt- oder Adreßtyp zum Lesen der Signale vom Festkörperaufnahmeelement 75 werden die Adreßsignale gebildet, die auf den vom Bezugsoszillator 82 gebildeten Signalen beruhen, wobei der Bezugsoszillator 82 nacheinander den Multiplexer 79 über den Schaltkreis 83 jedesmal dann einschaltet, wenn die Signale jedem Bildelement über eine Zeile entsprechen, um die Signale der Reihe nach über eine Zeile in jedem Bildspeicher 80R, 80G, 8OB zu schreiben. Der Bezugsoszillator 82 liefert die Adreßsignale zum Schreiben in jede Adresse der Bildspeicher 80R, 80G, 80B über den Frequenzteiler oder eine ähnliche Einrichtung und schreibt die Adreßsignale in jede Speicherzelle ein, wobei die gespeicherten Signale von der Richtung der Adreßsignale gelesen, dann D/A-umgewandelt und verstärkt werden. Außerdem liefert der Bezugsoszillator 82 die Bezugssignale zur horizontalen Ablenkschaltung 84 und zur vertikalen Ablenkschaltung 85 zum Erzeugen von horizontalen und vertikalen Sägezahnablenksignalen, welche der Farbkathodenstrahlröhre 81 als Abtastsignale zuzuführen sind.

Andererseits ist ein Dreifarbenfilter 87 mit einem Rotübertragungsfilter 87R, einem Grünübertragungsfilter 87G und einem Blauübertragungsfilter 87B zum ausschließliehen Durchleiten von Licht mit Wellenlängen von rot, grün und blau unmittelbar vor der Fokalebene 75a des Festkörperaufnahmeelementes 75 angeordnet. Die oberen und unteren Enden des Dreifarbenfilters 87 sind an den "../--'.

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Vorderteilen der Zweielementvibratoren 48, 49 befestigt, wobei deren Hinterteile wiederum an einer Halteeinrichtung 76 angebracht sind, die am Zylindergehäuse 72 gehaltert ist.„Jeder Zweielementvibrator 88, 89 wird mit Antriebsspannung zum Vibrieren der Zweielementvibratoren 88, 89 in der Antriebsschaltung 91 durch die Zuleitung 90 versorgt. - \_._

Wie in der Fig. 11 gezeigt ist, weist das Drei-C farbenfilter 87 mehrere ausgewählte Farbübertragungsstreifen 87R, 87G, 87B auf, die in dieser Ordnung wiederholt vorgesehen sind. Wie die Fig. 12 zeigt, ist die Breite d jedes Streifens gleich dem zentralen Abschnitt zwischen benachbarten horizontalen Empfängerelementen 75b, 75b für das Festkörperaufnahmeelement 75, d.h. der T5 Abstand der angeordneten Empfängerelemente 75b ist d, wie die Fig. 12 zeigt.

Wenn daher das durch das Objektivlinsensystem 73 fokussierte Bild und das Dreifarbenfilter 87 unter der nicht betätigten Bedingung auf der Fokalebene 75a liegt, empfangen die Empfängerelemente 75b ... 75b wiederholt optische Bilder in der Ordnung derartig, daß beispielsweise jene in der obersten Reihe (erste Zeile) ein optisches Bild mit roter Wellenlänge, jene in der zweiten Reihe ein optisches Bild mit grüner Wellenlänge und jene in der dritten Reihe ein optisches Bild mit blauer Wellenlänge empfangen. Der Aufnahmevorgang ist daher steuerbar, so daß die Signale von den Empfängerelementen 75b ... 75b an jeder entsprechenden Zeile aufeinanderfolgend in jedem Bildspeicher 8OR, 80G, 8OB durch den Multiplexer 79 gespeichert werden, welcher synchron mit jedem Empfängerintervall für jede Zeile nacheinander geschaltet ist.

Nach Beendigung der Aufnahme der Signale von den Empfängerelementen 75b ... 75b von der obersten bis zur

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untersten Reihe werden die Zweielementvibratoren 88, 89 vom Ausgang der Antriebsschaltung 91 synchron mit der Beendigung der Aufnahme angetrieben/ um das Dreifarbenfilter 87 in der Richtung senkrecht zur Richtung der Streifen zu verschieben, beispielsweise nach oben um etwa d, wobei die Signale erneut von den Empfängerelementen 75b ..."75b in der obersten bis zu denjenigen in der untersten Reihe aufgenommen werden. Während dieser Periode empfangen die Empfängerelemente 75b ... 75b ein grünes Bild, so daß die Signale im Grünbildspeicher 8OG und die Signale von denen in der zweiten Reihe im Blaubildspeicher 8OB gespeichert werden.

Nach der Beendigung der Aufnahme der Signale von denen in der untersten Reihe, werden die Zweielementvibratoren 88, 89 weiter nach oben um eine Breite von etwa d nach oben verschoben, wobei die Signale aufgenommen und im Bildspeicher 8OB vom Blaubild durch jene in der äußersten Reihe in ähnlicher Weise, wie beschrieben, empfangen werden.

■ Nach Beendigung der Aufnahme für jene Signale in der untersten Reihe wird die den Zweielementvibratoren 88, 89 zugeführte Spannung stufenweise auf Null geschaltet, wobei die Verschiebung der Zweielementvibrato- "■'·.! ren 88, 89 schnell auf etwa Null gebracht wird, um die Bewegung auf die ursprüngliche Bedingung zurückzuführen und die zuvor genannten Bewegungen zu wiederholen.

Die Einrichtungen nehmen daher das in einem Bild gespeicherte Dreifarbenbild auf, ohne dabei die Anzahl der Bildelemente von der im monochromatischen Bild durch Speichern der Signale von jedem Empfängerelement 75b ... 75b entsprechend den aufeinanderfolgenden Verschiebungen des Farbfilters 87 sukzessiv um 0, d, 2 χ d zu reduzieren.

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3Α320Ϊ7

Jedesmal, wenn das Bild hintereinander in drei Farben aufgenommen wird und die Signale für ein Bild als Farbsignale, d.h. für insgesamt drei Bilder geschrieben sind, werden die Signale sukzessiv von den BiIdspeichern 8OR, 8OG, 8OB gelesen, D/A-umgewandelt, verstärkt, von den horizontalen und vertikalen Ablenkausgängen abgetastet und auf der Monitor-Farbkathodenstrahlröhre 81 dargestellt.

Daher nimmt entsprechend der sechsten Ausführungsform jedes Empfängerelement 75b nacheinander Licht mit Wellenlängen von drei Farben durch Verschieben des Dreifarbenfilters 87 auf, wobei das Auflösungsvermögen nicht geschwächt und jedes Licht der entsprechenden Wellenlängen, das racheinander jeweils vom gleichen Empfängerelement 75b empfangen wird, so gemischt wird, daß z.B. die Farbregistrierung gewährleistet werden kann, um das Farbbild des Objektes mit hoher Güte wiederzugeben.

überdies kann ein leichtes Dreifarbenfilter 87 von kleinem Format vorgesehen sein, so daß es von den kleinen Zweielementvibratoren 88, 89 ausreichend angetrieben werden kann. -

Folglich kann die Antriebseinrichtung so verkleinert werden, daß sie nicht nur in einer Fernsehkamera, sondern auch in einem kleinen Raum mit einem kleinen Durchmesser, z.B. in einem Einsatzteil einer Endoskopanordnung, verwendet werden kann.

Da überdies jedes Farbübertragungsfilter 87R, 87G, 87B größer oder breiter als jedes Empfängerelement 75b ist, kann es ausreichend ohne Herausstehen durch etwas überschießen (overshooting) funktionieren, wenn die Zweielementvibratoren 88, 89 von einer Stufenspannung oder ähnlichem angetrieben sind.

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Ferner kann ein Mechanismus vorgesehen sein, in welchem mehrere Empfängerelemente, beispielsweise drei, die bei einer ausreichend hohen Geschwindigkeit arbeiten, quer zur Fokalebene 75a angeordnet sind und vertikal bei einem Abstand von d ein Filter, beispielsweise ein Rotübertragungsfilter, vor jedem Empfängerlement haben, so daß das Schaltsignal abgegeben wird, wenn das übertragene Rotlicht vom Rotübertragungsfilter 87R des Dreifarbenfilters 78, welcher zu der entsprechenden Position verschoben ist, die sich mit dem Rotlicht vom zusätzlichen Rotübertragungsfilter überlappt, von den Empfängerelementen aufgenommen wird. Es ist in einem derartigen Fall auch möglich, die Synchroneinrichtung mit einem Leuchtelement zu kombinieren, um so das Funktionieren ohne externes Licht zu gewährleisten.

Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Dreifarbenfilter 87 reziprok verschiebbar, was jedoch auch durch ein Festkörperaufnahmeeleraent 75 erreichbar ist, in dem die Vertikaladresse verändert wird, was vom Fehler für ein oder zwei Abstände der Anordnung oder für einen Abstand (pitch) zur Umkehrrichtung durch die Verschiebung abhängt, um den Fehler in jeder Speicherzelle der Bildspeicher 8OR, 8OG und 80B zu speichern. Wenn der Fehler in der Farbregistrierung gering ist, ist eine derartige ...-■■' Kalibrierung nicht immer erforderlich.

Ferner kann die Funktionswirkung, die im wesentlichen ähnlich der Verschiebung des Festkörperaufnahmeelementes 75 ist, mindestens durch teilweises Verschieben des Objektivlinsensystems 73 erreicht werden, wonach das Objektivlinsensystem 73 nicht in vertikaler Richtung reziprok verschiebbar ist, sondern bevorzugt so verschoben wird, daß die Oberfläche des Objektivlinsensystems 73 parallel zur Fokalebene 75 leicht geneigt ist, um so die

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Richtung des Lichtsignals durch einen oder zwei Abstände ^v bzw. durch einen und einen entgegengesetzten Abstand vertikal (d.h. in der Richtung senkrecht zur Richtung der Streifen des Dreifarbenfilters 87) auf der Fokalebene 75a auszugleichen.

Auch kann im wesentlichen ein ähnlicher Effekt erreicht werden, indem anstelle einer Transparentscheibe ein Transparentprismenglied in Mittelstellung des : Fokussieroptiksystems eingesetzt wird, wobei das Transparentprismenglied reziprok verschiebbar ist, um die ' optische Bahn auszugleichen.

Weiterhin ist der Farbübertragungsfilter für die Farbaufnahme nicht auf das Dreifarbenfilter 87 beschränkt, sondern kann auch von einem Dreifarbenfilter zum Filtern von Licht mit verschiedenen Wellenlängenbereichen verwirklicht werden.

Fig. 13 zeigt die siebte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Flüssigkristall anstelle der zuvor genannten Verschiebeeinrichtung benutzt wird.

In dieser Endoskopanordnung 101 werden die Aus- . gangssignale vom Vorverstärker 5 einem A/D-Konverter 103 in einer Video-Verarbeitungseinrichtung 102 zugeführt, die am Ende der Verarbeitungseinrichtung 102 in der Endoskopanordnung 101 oder auch getrennt installiert ist. Die den Bildelementen entsprechenden Signale werden digital durch den A/D-Konverter 103 umgewandelt und in Rot-, Grün- und Blaubildspeichern 106R, 106G, 106B über einen Multiplexer 105 gespeichert, welcher durch die vom Schaltkreis 104 abgegebenen Schaltsignale geschaltet wird. Außerdem werden die Digitaldaten von drei Bildsignalen

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(Farbsignalen) für ein Bild nacheinander in den Bildspeichern gespeichert, die auf "EIN" durch den Multiplexer 105 einschaltbar sind.

Die Schaltsignale werden durch Teilen der Taktsignale vom Bezugsoszillator 107 oder einer ähnlichen ■ Einrichtung gebildet, wobei die Taktsignale auch für Signale zum Aufnehmen der Signale von jedem Empfängerelement des Festkörperaufnahmeelements 4 benutzt werden.

Der Bezugsoszillator 107 führt die Taktsignale einer nicht gezeigten Adreßgeneratorschaltung zu, um das Adreßsignal zum Zuweisen der Adresse der Speicherzelle zum Schreiben der Signale in die Bildspeicher 106R, 106G, 106E und zum Zuweisen der Leseadresse zu erzeugen.

überdies führt der Bezugsoszillator 107 die Taktsignale synchron mit den Adreßsignalen zum Aufnehmen von den Bildspeichern 106R, 106G, 106B den horizontalen und vertikalen Ablenkschaltungen 36, 37 zum Ausgeben von jeweils horizontalen und vertikalen Ablenksignalen zu, um diese Ablenkausgänge in die X- und Y-Ablenkanschlüsse der Farbkathodenstrahlröhre 35 einzugeben.

Die in die Bildspeicher 106R, 106G und 106B geschriebenen Digitalbildelementsignale werden während des Lesemodus gleichzeitig gelesen, durch jeden D/A-Konverter 108 in das betreffende Digitalsignal umgewandelt, um Farbsignale R, G und B zu bilden. Die Farbsignale R, G und B werden durch die betreffenden Farbverstärker-Schaltungen 34R, 34G, 34B verstärkt und der Farbkathodenstrahlröhre (CRT) 35 zugeführt und bilden drei Farbbilder auf dieser ab, während sie von den horizontalen und vertikalen Ablenksignalen abgetastet wird. . _:

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Das wückwärtige Teil (einfallende Teil) der Lichtführung 10, die in das Einsatzteil 2 eingesetzt wird, ist so gebaut, daß es an der Liehtguelleneinrichtung angebracht werden kann.

„In der Lichtquelleneinrichtung 111 ist eine Flüssigkristallplatte 112 anstelle der Blendenscheibe 18 in der ersten Ausführungsform vorgesehen.

Kurz gesagt, stehen das Dreifarbenfilter 16 und die Flüssigkristallplatte 112 in Kontakt mit der einen Fläche des'Dreifarbenfilters 16 und sind auf der optischen Bahn zwischen dem Kondensorlinsensystem 15 und der Glühlampe 13, beispielsweise an der Pupillenposition des Kondensorlinscnsystems 15, vorgesehen, um eine Beleuchtungseinrichtung 113 zur Aufnahme des Farbbildes entsprechend der siebten Ausführungsform der Erfindung zu bilden, wie in Fig. 13 gezeigt ist.

Das Dreifarbenfilter 16 wird von den Farbfiltern 16R, 16G, 16B entsprechend der roten, grünen und blauen Farbe in den Streifenmustern gemäß Fig. 14 gebildet.

Die Flüssigkristallplatte 112 steht in Kontakt mit dem Dreifarbenfilter 16 und weist Streifen 112R, 112G, 112B auf, die den Filtern 16R, 16G, 16B entsprechen und die in Lichtübertragungsstreifen bei Anlegen einer Spannung umgewandelt werden. Jede Elektrode 114R, 114G, 114B, die an jedem Streifen 112R, 112G, 112B angeschlossen ist, wird an einer galvanischen Zelle 11 über den Multiplexer 115 angeschlossen, wobei weitere Elektroden normalerweise geerdet sind. So steht beispielsweise im Multiplexer unter der Bedingung in Fig. 13 jeder Streifen 112R der Flüssigkristallplatte 112 in Kontakt mit jedem Rotübertragungsstreifen 16R, welcher die Lichtübertragungsstreifen

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und die Reststreifen 112G, 112B mit dem Blendenstreifen aufweist. Der Multiplexer 115 ist dabei so ausgebildet, daß er synchron mit dem Multiplexer 105 für die Videoverarbeitungseinrichtung 102 schaltbar ist. Nun soll die Arbeitsweise der siebten Ausführungsform, wie zuvor konstruiert, beschrieben werden.

Die Multiplexer 115, 105 für die Beleuchtungseinrichtung 113 und die Videoverarbeitungseinrichtung sind gruppenweise von den Schaltsignalen steuerbar,

TO welche auf den Taktsignalen vom Bezugsoszillator 107 basieren, so daß der Multiplexer 105 mit dem Rotbildspeicher 106R während des erforderlichen Intervalls zum Aufnehmen der Signale, die von allen Empfängerelementen auf das Festkörperaufnahmeelement 4 abgegeben werden, beispielsweise unter der Bedingung verbunden ist, daß die Elektrode 114R des Multiplexers 105 mit der Spannung der galvanischen Zelle 116 versorgt wird.

Da die Flüssigkristallplatte 112 Licht nur durch jeden Streifen 112R leitet, wird das durch jeden Streifen 112R übertragene Licht nur auf den Rotübertragungsstreifen 16R im Dreifarbenfilter 16 fallen, um das Licht mit der roten Wellenlänge durch den Streifen 16R zu begrenzen und somit das Objekt durch die Lichtführung 10 . zu beleuchten.

Unter dem roten Beleuchtungslicht werden die von jedem Empfängerelement des Festkörperaufnahmeelementes 4 empfangenen Signale durch den Vorverstärker 5 verstärkt, A/D-umgewandelt und aufeinanderfolgend in der Speicherzelle des Rotbildspeichers 1O6R gespeichert, welcher mit dem Multiplexer 105 verbunden und durch die Adreßsignale zugewiesen ist.

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Nach dem Herstellen der von jedem Empfängerelement im Festkörperaufnahmeelement 4 empfangenen Signale wird der Multiplexer 115 so geschaltet, daß die Spannung den Streifen 112G zugeführt wird, welche mit den Grünübertragungsstreifen 16G in der Flüssigkristallplatte 112 in Kontakt stehen, um das Objekt mit Grünlicht zu beleuchten. Zur gleichen Zeit wird der Multiplexer 105 in der Videoverarbeitungseinrichtung 102 mit dem Grünbildspeicher 106G verbunden, um den Bildspeicher 1O6G in den Schreibmodus zu überführen und aufeinanderfolgend die Signale von den Empfängerelementen wie zuvor zu speichern. ' In gleicher Weise wird das Objekt mit Blaulicht beleuchtet, das durch den Blauübertragungsfilter 16B hindurchgeht, wobei die von den Empfängerelementen empfangenen Signale für ein Bild im Blaubildspeicher 106B gespeichert werden. Nach Beendigung des Schreibens in den Blaubildspeicher 106B wird jeder Bildspeicher 106R, 106G, 106B zur gleichen Zeit in den Lesemodus überführt, wobei die aufgenommenen Signale (Daten) D/A-umgewandelt werden, jedes Analogfarbsignal R, G, B erneut gespeichert wird und die Farbsignale R, G, B durch den Farbverstärker 34R, 34G, 34B geführt werden und die Farbe auf der CRT 35 dargestellt wird, während sie von den horizontalen und vertikalen Ablenksignalen abgetastet wird.

Wie aus den Ausführungen hervorgeht, kann das Objekt mit Licht beleuchtet werden, wobei jede Farbe für sich erregt bzw. aufeinanderfolgend jeder Streifen 112R, 112G, 112B der Flüssigkristallplatte 112 entregt und unter der Beleuchtung jeder Farbe aufgenommen wird, um die Bildsignale in den Bildspeichern 106R, 106G, 106B zu speichern und die DreifarbenSignaIe aufzunehmen, welche auf der Farbkathodenstrahlröhre 35 gleichzeitig in Farbe abzubilden sind.

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Entsprechend der siebten Ausführungsform weist die Einrichtung kein bewegbares Teil auf, so daß eine konstante Leistung und eine hohe Betriebssicherheit für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden kann, überdies kann die Beleuchtungseinrichtung 113 für die Farbaufnahme vorgesehen sein, indem die Flüssigkristallplatte 112 am Dreifarbenfilter 16 befestigt und dabei die Spannung der galvanischen Zelle 116 durch den Multiplexer 115 oder eine ähnliche Einrichtung gesteuert wird, so daß kleinere und damit billigere Bauteile benutzt werden können, überdies wird mit der Beleuchtungseinrichtung 113 das Auflösungsvermögen nicht herabgesetzt, wenn die monochromatische in eine polychromatische Aufnahme geändert wird und damit die Information mit verschiedenen Farben durchführbar ist, so daß ein abgestorbenes oder ähnliches Körperteil aufgenommen oder als ein deutliches Farbbild wiedergegeben werden kann. Auch kann das Bild durch freies Mischen des unterschiedlichen Farbbildes dargestellt werden, so daß eine exaktere Diagnose möglich ist.

Fig. 16 zeigt das Vorderteil des Einsatzteils 2 der Endoskopanordnung 1 entpsrechend der achten Ausführungsform der Erfindung. In der achten Ausführungsform ist das Dreifarbenfilter 16 und die Flüssigkristallplatte 112 auf der optischen Bahn zwischen dem ein- fallenden Ende der Lichtführung 10 und dem Lichtverteilungslinsensystem 8, beispielsweise an der Pupillenposition des Liehtverteilungslinsensystems 8, installiert.

Die Flüssigkristallplatte 112 ist so ausgebildet, daß die Spannung selektiv über das gebündelte Zufuhrkabel 114 zu den Streifen 112R, 112G, 112B zugeführt wird, welche gegenüber jedem Lichtübertragungsstreifen 16R, 16G, 16B des Dreifarbenfilters 16 angeordnet sind.

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Die achte Ausführungsform ist wie die siebte Ausführungsform gebildet, wobei jedoch das Dreifarbenfilter 16 und die Flüssigkristallplatte 112 zwischen dem Kondensorlinsensystem 15 entsprechend der siebten Ausführungsform und der Beleuchtungslampe 13 im Vorderteil des. Einsatzteils 2 installiert sind.

Fig. 17 zeigt die neunte Ausführungsform der Erfindung.

In dieser Ausführungsform wird die Lichtführung ' nicht wie in der achten Ausführungsform benutzt/ so daß die Beleuchtungslampe 13 und andere Teile in der Lichtquelleneinrichtung 111 fehlen, wie die Fig. 13 zeigt, jedoch ist eine Beleuchtungslampe 121 für weißes Licht vorne im Einsatzteil 2 angeordnet. Ferner sind das Dreifarbenfilter 16, die Flüssigkristallplatte 112 auf der optischen Bahn zwischen der Beleuchtungslampe 121 und dem Lichtverteilungslinsensystem 8, beispielsweise an der Pupillenposition der Linse, vorgesehen.

Es ist klar, daß die Beleuchtungslampe 121 durch eine oder mehrere Hochleistungsleuchtdioden mit Wellenlängen der drei Farben ersetzt werden kann.

Fig. 18 veranschaulicht die zehnte Ausführungsform der Erfindung.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform dahingehend, daß das Dreifarbenfilter 16 und die Flüssigkristallplatte 112 nicht zwischen dem Kondensorlinsensystem 15 und der Beleuchtungslampe vorgesehen sind, sondern mit einem Reflektor in Kontakt stehen.

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So ist das Dreifarbenfilter 16 mit der Konkavfläche der konkaven Flüssigkristallplatte 112 verklebt, in welcher Abschnitte, die mit einer Spannung auf der Konkavfläche versorgt sind, Reflektions- und Restabschnitte aufweisen, die Lichtübertragungsteile oder nicht reflektierende Abschnitte haben.

Wenn das von der Beleuchtungslampe 13 direkt auf das Kondensorlinsensystem 15 einfallende Licht einfällt, kann eine Blendenscheibe zwischen der Beleuchtungslampe 13 und dem Kondensorlinsensystem 15 vorgesehen werden. Diese Ausführungsform ist deshalb vorteilhaft, weil der Konkavspiegel 14 nicht benötigt wird.

In den beschriebenen Ausführungsformen weisen die Lichtübertragungs- und reflektierenden Abschnitte des Dreifarbenfilters 16 und die Flüssigkristallplatte 112 Streifen auf, wobei aber betont wird, daß die Erfindung auf solche Streifen nicht begrenzt ist.

Wie ferner in der Ausführungsform von Fig. 9 gezeigt ist, kann die Farbaufnahme eines aufeinanderfolgenden Farbmodus durch Einbau des Dreifarbenfilters 16 und der Flüssigkristallplatte 112 an der Pupillenstation des Objektivlinsensystems 3 erreicht werden. - - ....

Es liegt auf der Hand, daß die unterschiedlichen • Ausführungsformen in einem weiten Bereich abwandelbar sind, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung ist daher mit Ausnahme der Ansprüche nicht auf die jeweiligen Ausführungsformen begrenzt.

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Claims

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Reichel u. Reichel

Parksirctße 13
eOOOFionkiuiia.M.1

;--— 10789

Olympus Optical Co., Ltd./ Tokyo, Japan

_ Patentansprüche

1,»' Endoskopanordnung,

-gekennzeichnet durch ein längliches Einsatzteil (2); eine Beleuchtungseinrichtung (12, 113) zum Ausstrahlen von Beleuchtungslicht vom Vorderteil des Einsatzteils (2) ; ein Fokussier- ._; optiksystem (3, 15, 73), welches am Vorderteil des Einsatzteils (2) angebracht ist und zum Fokussieren des Bildes eines Objektes dient, das von der Beleuchtungseinrichtung (12, 113) bestrahlt wird; ein Festkörperaufnahmeelement (4, 75) mit einer Aufnahmefläche, die durch Anordnen einer großen Anzahl von Empfängerelementen (75b, 75b) mit photoelektrischer Umwandlungsaktivität auf der Fokalebene (75a) des Fokussieroptiksystems (3, 15, 73) gebildet ist; eine Videoverarbeitungseinrichtung (7, 102) zum Empfangen von Signalen, die vom Festkörperaufnahmeelement (4, 75) zugeführt werden und Ausgänge als Farbsignale bei einem vorbestimmten Takt abgeben; eine Farbdarstellungseinrichtung (35, 81) zum Darstellen der Färb- " signale, die von der Videoverarbeitungseinrichtung (7, 102) geliefert werden; eine Farbaufnahmeeinrichtung (71) mit aufeinanderfolgendem Dreifarbenmodus für eine Endoskopanordnung (1) mit einer Filtereinrichtung (16), welche drei Gruppen von Farbfiltern (16R, 16G, 16B) in Form von Streifen aufweist, wobei jeder Streifen Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen durchläßt und alternativ, aufeinanderfolgend in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist, und eine Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) ^ aufweist, die in der Nähe der Filtereinrichtung (16)

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angeordnet ist und Lichtübertragungsabschnitte hat, die der einen Gruppe von Farbfiltern (16R, 16G, 16B) gegenübersteht und Restblendenabschnitte aufweist, wobei beide Teile der Filtereinrichtung (16) und der Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) auf der optischen Bahn der Beleuchtungseinrichtung (12) oder des Fokussieroptiksystems (3, 15/ 73) angeordnet sind; eine Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89), die die"Filtereinrichtung (16) oder die Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) reziprok verschiebt und zum Schalten des Farbfilters (16) dient, welcher der Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) sukzessiv und reziprok gegenübersteht; und eine Antriebseinrichtung (25) zum Zuführen von elektrischen Signalen zum Antreiben der Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89), wobei Beleuchtungs- oder Empfangslicht mit drei verschiedenen Wellenlängen durch Betätigen der Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89) zugeführt wird.
2. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Teil der Lichtführung (9), welche in das Einsatzteil (2) eingeführt ist, mit der Filtereinrichtung (16), der Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) und der Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89) verbunden ist.
3. Endoskopanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16), die Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) und die Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89) an der Vorwärtsposition des Vorderteils des Einsatzteils (2) installiert sind, welches das Beleuchtungslicht ausstrahlt.

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4. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) , die Lichtübertragungseinrichtung (1J, 18, 19) und die Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89) an der Pupillenposition des Fokussieroptiksystems (3, 15, 73) installiert sind.
5. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß die Vibratoreinridhtung (21, 22; 88, 89) Zweielementvibratoren (21, 22; 88, 89) aufweist.
• 6. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) eine B!endenscheibe (18) mit mehreren öffnungen in Form von Schlitzen (17) aufweist.
7. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtübertragungseinrichtung (17, 18, 19) eine Blendenscheibe (18) mit mehreren öffnungen in Form von Schlitzen (17) und mehrere Zylinderlinsen (43A, 44A) in der Nähe von mindestens der einen Oberfläche der Blendenscheibe (18) so aufweist, daß das durch die öffnungen (17) flutende Licht in seiner Intensität erhöht wird.
8. Aufnahmeeinrichtung,

gekennzeichnet durch ein Fokussieroptiksystem (3, 15, 73), das an der öffnung • eines Gehäuses (2) vorgesehen ist; ein Festkörperaufnahmeelement (4, 75) mit einer Aufnahmefläche, die durch Anordnen einer großen Anzahl von Empfängerelementen (75b,75b) mit photoelektrischer Umwandlungsaktivität auf der Fokalebene (75a) des Fokussieroptiksystems (3, 15, 73) gebildet ist; eine Videoverarbeitungseinrichtung (7, 102) zum ·

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Aufnehmen der Signale, welche vom Festkörperaufnahmeelement (4, 75) abgegeben werden, und in der die Signale durch Verstärkung oder einen ähnlichen Vorgang verarbeitet und als Farbsignale bei einem vorbestimmten Takt abgegeben werden; eine FarbdarStellungseinrichtung (35, 81) zum Darstellen der Farbsignale, die von der Videoverarbeitungseinrichtung (7, 102) geliefert werden; eine Farbaufnahmeeinrichtung (71), die mit einer Filtereinrichtung (16) " ausgerüstet ist, welche unmittelbar vor der Aufnahmeebene installiert ist und drei Gruppen von Farbfiltern (16R, 16G, 16B) in Form von Streifen aufweist, welche alternativ und wiederholt von Abstand zu Abstand (at a pitch to the pitch) angeordnet sind, wonach die Empfängerelemente (75b, 75b) gruppiert sind; eine Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89) zum reziproken Verschieben der Filtereinrichtung (16) oder des Festkörperaufnahmeelementes (4, 75) oder des Fokussieroptiksystems (3, 15, 73), um die Position des Bildes zu verschieben, das durch jeden einzelnen Farbfilter (16R, 16G, 16B) geführt und auf den Empfängerelementen (75b, 75b) fokussiert wird; und eine Antriebseinrichtung (25) zum Zuführen von elektrischen Signalen zur Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89), um die Vibratoreinrichtung (21, 22; 88, 89) anzutreiben, wobei Signale von Bildelementen gebildet werden, von denen jedes das Dreifarbenfilter (16) auf den gleichen Empfängerelementen (75b_t 75b) zum Darstellen der Signale auf der Darstellungseinrichtung (35, 81) passiert.
9. Aufnahmeeinrichtung,
gekennzeichnet durch ein längliches Einsatzteil (2); eine Beleuchtungseinrichtung (12) zum Ausstrahlen von Beleuchtungslicht vom Vorderteil des Einsatzteils (2); ein Fokussieroptiksystern (3, 15, 73), welches vorne am Einsatzteil (2) zum Fokussieren des Bildes eines Objektes vorgesehen ist, das von der Beleuchtungseinrichtung (12) bestrahlt wird; ein

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Festkörperaufnahmeelement (4, 75) mit einer Aufnahmeebene, ~. welche eine große Anzahl von Empfängerelementen (75b, 75b) aufweist, wobei jedes Empfängerelement (75b) eine photoelektrische Umwandlungsaktivität hat und auf der Fokalebene (75a) des Fokussieroptiksystems (3, 15, 73) vorgesehen ist; eine Videoverarbeitungseinrichtung (7, 102) zum Empfangen von Signalen, die vom Festkörperaufnahmeelement (4, 75) abgegeben werden, wobei die Signale durch Verstärkung oder sonstwie verarbeitet werden, um die Farbsignale bei einem .vorbestimmten Takt vorzusehen,·'und eine Farbdarstellungseinrichtung (35, 81) zum Darstellen von Farbsignalen, die -von der Videoverarbeitungseinrichtung (7, 102) geliefert werden; eine Farbaufnahmeeinrichtung (71) mit aufeinanderfolgendem Dreifarbenaufnahmemodus für eine Endoskopan-Ordnung (1), welche eine Filtereinrichtung (16) aufweist, die auf der optischen Bahn der Beleuchtungseinrichtung (12) oder den: Fokussieroptiksystem (3, 15, 73) vorgesehen ist und welche eine Anzahl von Dreifarbenfiltern (16R, 16G, 16B) in Form von Streifen aufweist, die wiederholt bei einem vorbestimmten Abstand zum Übertragen jedes Lichtes angeordnet sind, das mit verschiedenen Wellenlängen durch diese sukzessiv geführt wird; eine Flüssigkristallplatte (112), die in der Nahe der Filtereinrichtung (16) angeordnet ist und in der die Abschnitte, die der einen Gruppe von Farbfiltern (16R, 16G, 16B) gegenüberstehen, in Lichtübertragungsabschnitte umwandelbar sind, indem eine Spannung zugeführt wird, und wobei die restlichen Abschnitte als Blendenabschnitte funktionieren; und eine Multiplexereinrichtung (79, 105, 115) zum Drehen des Abschnittes der Flüssigkristallplatte (112), die jedem Farbfilter (16R, 16G, 16B) unter Lichtübertragungsbedingung gegenübersteht, wobei Beleuchtungs- oder Empfangslicht mit drei verschiedenen Wellenlängen vorgesehen ist, indem die Energie von Elektroden (114R, 114G, 114B) auf die Flüssigkristallplatte (112) zum Aufnehmen eines polychromatischen Bildes durch Schalten geleitet wird.

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10. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) und die Flüssigkristallplatte (112) in die Lichtquelleneinrichtung (11) eingebaut sind, welche am hinteren Teil der Lichtführung (9) in das Einsatzteil (2) eingesetzt ist.
11. Aufnahmeeinrichtung nach den Ansprüchen.9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) und die Flüssigkristallplatte (112) an einer Position vor dem Vorderteil des Einsatzteils (2) vorgesehen, sind.
12. Aufnahmeeinrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) und die Flüssigkristallplatte (112) an der Pupillenposition des Fokussieroptiksystems (3, 15, 73) vorgesehen sind.

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