DE3432157C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung für ein
Endoskop nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In neuerer Zeit gelangen elektronische Endoskope zur Verwen
dung, mit denen das Beobachtungsobjekt unter Verwendung einer
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung abgebildet und auf einer An
zeigevorrichtung, beispielsweise einer Braunschen Röhre ange
zeigt wird.
Als Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung für ein Endoskop eignet
sich z. B. eine Ladungsübertragungsvorrichtung, beispielsweise
eine ladungsgekoppelter Sensor (CCD), ein Eimerkettensensor
(BBD), ein CPD (charge priming device) Sensor, ein elektrosta
tischer Induktionstransistor (SIT) oder Metalloxidhalbleitern
(MOS).
Ein mit einem Festkörper-Sensor versehenes elektronisches En
doskop hat den Vorteil, daß trotz außerordentlich kleiner Ge
staltung ohne weiteres eine brauchbare Abbildung des Aufnahme
objekts gemacht werden kann, wobei die fortschreitende Technik
höchster Integration eine weitere Miniaturisierung für die Zu
kunft erwarten läßt. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu
einem Endoskop, bei dem mit einem Faserbündel, welches ein op
tisches Bild leitet, eine optische Abbildung erzeugt wird. Bei
Verwendung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung muß aller
dings ein Farbbild erzeugt werden.
Aus der US-PS 42 61 344 ist eine Bildaufnahmevorrichtung eines
Endoskops bekannt, die eine Beleuchtungseinrichtung, die vom
proximalen Ende des Endoskops dem Beobachtungsobjekt aus einem
Einschubteil am distalen Ende Licht zur Beleuchtung zuführt,
eine objektseitige Bildaufnahmeoptik, die in dem Einschubteil
dem von der Beleuchtungsoptik beleuchteten Beobachtungsobjekt
zugewandt angeordnet ist, und eine Festkörperbildaufnahmevor
richtung, die aus der optischen Abbildung des Beobachtungsob
jektes ein Bildsignal erzeugt, aufweist.
Die verwendeten, weißes Licht abstrahlenden Beleuchtungslampen
geben allerdings im Wellenlängenbereich des Infrarotlichtes
mehr Energie ab als im Bereich sichtbaren Lichts. Außerdem
weist die bekannte Bildaufnahmevorrichtung den Nachteil auf,
daß die Spektraleigenschaften der Beleuchtungseinrichtung und
der Bildaufnahmeoptik mit all ihren zugehörigen Komponenten,
wie den Linsen, dem Lichtleiter und der Festkörper-Bildaufnahme
vorrichtung ungleichmäßig sind, so daß es schwer ist, ein wahr
heitsgetreues Farbbild wiederzugeben.
Unterschiede in den Farbtönen des Beobachtungsobjektes müssen
feststellbar sein, um zwischen einem erkrankten Bereich und
einem gesunden Bereich beispielsweise in einer Bauchhöhle, un
terscheiden zu können. Es ist bekannt, daß bei einer Untersu
chung mit einem Endoskop ein starker Kontrast durch Anordnung
eines Farbfilters der Blaugruppe im Okular des Endoskops er
halten wird. So kann z. B. ein kleines Krebsgeschwür entdeckt
werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildaufnahmevorrichtung für
ein Endoskop zu schaffen, mit der eine wahrheitsgetreue, klare
Farbabbildung erzeugt werden kann.
Eine diese Aufgabe lösende Bildaufnahmevorrichtung für ein En
doskop ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen
gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung ist eine Bildaufnahmevorrichtung für ein
Endoskop mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung so kon
struiert, daß ein optischer Filter oder mehrere optische Filter
zur Korrektur der Spektraleigenschaften des Gesamtlichtweges in
der Beleuchtungseinrichtung, der objektseitigen Optik und der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung im Lichtweg vorgesehen ist
bzw. sind oder ein optischer Filter bzw. mehrere optische Fil
ter mit für ein Beobachtungsobjekt geeigneten Farbtönen minde
stens längs des Lichtweges entweder der Beleuchtungseinrichtung
oder der Bildaufnahmeoptik angeordnet ist bzw. sind, um auf
diese Weise die Wiedergabe einer wahrheitsgetreuen Farbabbil
dung zu ermöglichen oder eine klare Abbildung zu erzeugen.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Ein
zelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein Schema eines Ausführungsbeispiels einer Bildauf
nahmevorrichtung für Endoskope gemäß der Erfindung;
Fig. 2 und 3 Schnittansichten der wesentlichen Teile weiterer
Ausführungsbeispiele von Bildaufnahmevorrichtungen
für Endoskope gemäß der Erfindung.
Zu dem in Fig. 1 gezeigten Endoskop 1 gehört eine objektseitige
Optik 3 zur Bilderzeugung, die innerhalb des entfernten Endbe
reichs eines schlanken Einschubteils 2 des Endoskops angeordnet
ist, sowie eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4,
die aus einer ladungsgekoppelten Schaltung (CCD) besteht und an
der Bilderzeugungsstelle der Optik 3 so angeordnet ist, daß die
Bildaufnahmeebene der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4 der
Optik 3 zugewandt ist. In der Bildaufnahmeebene der Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 4 ist ein mosaikartiger Lichtfilter für
die drei Primärfarben (nicht gezeigt) angeordnet, der jeweils
nur Licht einer Farbwellenlänge durchläßt, so daß ein jedem
Bildelement entsprechendes Signal, welches der Filter für die
drei Farben rot, grün und blau durchläßt, der Reihe nach an drei
Ausgangsanschlüssen der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4
entwickelt wird, z. B. aufgrund eines dieser Vorrichtung zuge
führten Taktsignals. Die entstehenden Signale werden von einem
Vorverstärker 5 mit niedriger Rauschzahl verstärkt und weiter
durch Farbverstärker 7 R, 7 G bzw. 7 B verstärkt, die über Signal
leitungen 6 erreicht werden.
Das der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4 zugeführte Takt
signal zum Lesen eines jedem einzelnen Bildelement entsprechen
den Signals wird von einem Signalleser 8 erzeugt, der ein Be
zugssignal von einem Bezugssignaloszillator 9 erhält.
Das Bezugssignal wird auch an einem Horizontaldeflektor 10 so
wie einen Vertikaldeflektor 11 angelegt, um für die horizontale
bzw. vertikale Ablenkung Signale zu erzeugen, die dem X- bzw.
Y-Ablenkanschluß einer Braunschen Farbröhre 12 zugeführt werden.
Die von den Farbverstärkern 7 R, 7 G und 7 B erzeugten Farbsignale
R, G bzw. B für die Farben rot, grün und blau werden während der
Abtastung auf der Braunschen Farbröhre 12 angezeigt.
In den Einschubteil 2 des Endoskops 1 ist ein Lichtleiter 13
in Form eines Faserbündels für die Übertragung von Licht zur
Beleuchtung eingesetzt. Das entfernte (vordere) Ende des Licht
leiters 13 ist an der Innenwand am distalen Ende des Einschub
teils 2 befestigt. Ein Beleuchtungsfenster vor dem distalen
Ende des Lichtleiters 13 ist durch eine Lichtverteilerebene 14
bedeckt. Das hintere Ende des Lichtleiters 13 ist mittels eines
Lichtleiterkabels, welches sich vom hinteren Ende des Einschub
teils 2 erstreckt, an einer Lichtquelle 15 lösbar angebracht.
Innerhalb der Lichtquelle 15 ist eine Beleuchtungslampe 16 an
geordnet, die Licht weißer Farbe abgibt. Das Beleuchtungslicht
der Beleuchtungslampe 16 wird von einem konkaven reflektierenden
Spiegel 17 zurückgeworfen und bildet einen im wesentlichen pa
rallelen Lichtstrahl. Dieser Lichtstrahl wird weiter konver
giert, um die hintere Stirnfläche (die Lichteinfallsfläche)
des Lichtleiters 13 zu beleuchten.
Im Lichtweg zwischen der Beleuchtungslampe 16 und einer Konden
sorlinse 18 ist ein optischer Filter 20 zur Korrektur angeordnet.
Mit diesem optischen Filter 20 werden die Spektraleigenschaften des
Beleuchtungslichts gewichtet, um die spektralen Bildaufnahme
eigenschaften des gesamten Lichtwegs einschließlich der Beleuch
tungseinrichtung mit der Beleuchtungslampe 16, der Kondensorlinse 18,
dem Lichtleitkabel und der Lichtverteilerlinse 14 sowie der
Bildaufnahmeoptik mit der objektseitigen Optik 3 und der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4 zu korrigieren. Gemäß einer
Alternative wird als optischer Filter 20 ein Farbfilter benutzt, der
für das jeweilige Beobachtungsobjekt geeignet ist. So wird als
Filter ein Farbfilter der Blaugruppe benutzt, wenn zwischen
einem befallenen Teil und einem normalen Teil in einer Bauch
höhle unterschieden werden soll.
Mit der Bildaufnahmevorrichtung für Endoskope, die den Aufbau
gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat,
kann deshalb eine wahrheitsgetreue Farbabbildung wiedergegeben
werden, weil der optische Filter 20 zur Korrektur der spektralen
Bildaufnahmeeigenschaften des Gesamtlichtweges einschließlich
der Beleuchtungseinrichtung von der Beleuchtungslampe 16 durch das
Beobachtungsobjekt zur Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4 und
die Bildaufnahmeoptik zwischen der Beleuchtungslampe 16 und der
Kondensorlinse 18 angeordnet ist. Wenn ein Farbfilter für das
jeweils in Frage kommende Beobachtungsobjekt benutzt wird, kann
gemäß einer Alternative eine deutliche Abbildung des Beobach
tungsobjekts erzielt werden. So kann bei Verwendung eines Farb
filters der Blaugruppe zur Beobachtung der Bauchhöhle ohne wei
teres zwischen einem befallenen Teil und einem normalen Teil
unterschieden werden.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ge
zeigt, bei dem eine Bildaufnahmevorrichtung für ein Endoskop mit
einem optischen Filter 20 für Korrekturzwecke ähnlich wie beim ersten
Ausführungsbeispiel versehen ist. Dieser optische Filter ist zwi
schen dem distalen (vorderen) Ende eines Lichtleiters 13 im
Einschubteil 2 des Endoskops und einer Lichtverteilerlinse 14
angeordnet. Im übrigen entspricht dies Ausführungsbeispiel dem
ersten Ausführungsbeispiel.
Die so aufgebaute Bildaufnahmevorrichtung arbeitet in der glei
chen Weise und hat die gleichen Wirkungen wie das zuerst be
schriebene Ausführungsbeispiel.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ge
zeigt, bei dem die Bildaufnahmevorrichtung statt des im zweiten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vorgesehenen Lichtleiters 13
eine Miniaturlampe 21 aufweist (oder eine Vielzahl von Miniatur
lampen, wenn das Licht zur Beleuchtung nicht ausreicht). Die
Miniaturlampe 21 ist im Einschubteil 2 vorgesehen und der Licht
verteilerlinse 14 zugewandt. Ein optischer Filter 20 für Korrektur
zwecke ähnlich dem beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
verwendeten Filter ist zwischen der objektseitigen Optik 3
und der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 4 angeordnet. Es sei
noch erwähnt, daß anstelle der Miniaturlampe 21 auch eine Licht
von großer Helligkeit abgebende Diode benutzt werden kann.
Die zuletzt beschriebene Bildaufnahmevorrichtung arbeitet eben
so und hat die gleichen Wirkungen wie das zuerst beschriebene
Ausführungsbeispiel.
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist
ein mosaikartiger Farbfilter für die drei Primärfarben in einer
einzigen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen. Es sei
darauf hingewiesen, daß auch eine Anordnung mit drei getrennten
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen verwendet werden kann, die
dann jeweils auf die drei Farbabbildungen der Primärfarben rot,
grün und blau ansprechen, in die die Abbildung des Beobachtungs
objekts zerfällt. Gleichfalls möglich ist eine Anordnung, mit
der nacheinander von einer einzigen Festkörper-Bildaufnahmevor
richtung Abbildungen der drei primären Farbkomponenten ent
wickelt werden. Hierzu können z. B. drei Farbfilter für die
Farben rot, grün und blau mit vorher bestimmter Umdrehungsge
schwindigkeit auf Seiten der Lichtquelle in Umdrehung versetzt
werden. Insbesondere wird die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe erreicht, wenn zur Korrektur ein Lichtfilter an belie
biger Stelle längs des Lichtweges von einer Lichtquelle durch
ein Aufnahmeobjekt zu einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
angeordnet ist. Der optische Filter kann gewichtete spektrale Ei
genschaften für rot, grün und blau aufweisen oder von solcher
Art sein, daß die spektralen Eigenschaften hinsichtlich einer
der drei Farben rot, grün und blau oder einer Kombination von
zwei oder mehr dieser Farben korrigierbar sind. Als Alternative
ist es auch möglich, eine Vielzahl von optischen Filtern an ver
schiedenen Stellen vorzusehen. Bei den hier beschriebenen Aus
führungsbeispielen sind die Beleuchtungseinrichtung und die Bildauf
nahmeoptik einheitlich gestaltet, sie können aber auch beide
getrennt ausgebildet sein.
Claims (7)
1. Bildaufnahmevorrichtung eines Endoskops mit einer Beleuch
tungseinrichtung, die vom proximalen Ende des Endoskops dem Be
obachtungsobjekt aus einem Einschubteil am distalen Ende Licht
zur Beleuchtung zuführt, einer objektseitigen Optik, die in dem
Einschubteil dem von der Beleuchtungsoptik beleuchteten Beob
achtungsobjekt zugewandt angeordnet ist, und einer Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung, die aus der optischen Abbildung des
Beobachtungsobjekts eine Bildsignal erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein optischer Filter (20) oder optische Filter zur Korrek
tur der Spektraleigenschaften des Gesamtlichtweges in der Be
leuchtungseinrichtung (13 bis 18; 21), der objektseitigen Optik
(3) und der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung (4) im Lichtweg
vorgesehen ist bzw. sind.
2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Filter (20) im Lichtweg zwischen einer Beleuch
tungslampe (16) und einer Kondensorlinie (18) angeordnet ist,
die beide innerhalb einer dem Endoskop zugeordneten Lichtquelle
untergebracht sind.
3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Filter (20) im Lichtweg zwischen der Lichtaus
gangsstirnebene eines Lichtleiters (13) und einer Lichtvertei
lerlinse (14) angeordnet ist, die beide im Einschubteil (2) des
Endoskops (1) aufgenommen sind.
4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Filter (20) im Lichtweg zwischen der objekt
seitigen Optik (3) und der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
(4) angeordnet ist, die beide innerhalb des Einschubteils (2)
des Endoskops (1) vorgesehen sind.
5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Filter (20) ein Filter ist, der die Spektral
eigenschaften des Beleuchtungslichts so gewichtet, daß eine
wahrheitsgetreue Farbabbildung reproduzierbar ist.
6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Filter (20) austauschbar und ein für das je
weilige Beobachtungsobjekt geeigneter Farbfilter ist.
7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Filter (20) aus der Blaugruppe gewählt ist, um
zwischen einem befallenen und einem nicht befallenen Teil in
einer Bauchhöhle unterscheiden zu können.
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1984
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- 1984-08-31 DE DE19843432157 patent/DE3432157A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3233924A1 (de) * | 1981-09-12 | 1983-04-21 | Fuji Photo Optical Co., Ltd., Omiya, Saitama | Endoskop mit einem festkoerper-bildaufnahmegeraet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3432157A1 (de) | 1985-04-04 |
JPH0685762B2 (ja) | 1994-11-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |