DE3432391C2

DE3432391C2 - Endoskopanordnung

Info

Publication number: DE3432391C2
Application number: DE3432391A
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: 1984-09-04
Publication date: 1986-04-10
Also published as: JPH0785135B2; JPS6053918A; DE3432391A1; US4593313A

Abstract

Endoskopanordnung, in der ein optisches Bild eines beleuchteten Objekts aufgenommen wird, die Bilder verschiedener Wellenlängenbereiche mit bestimmten Farbsignalen auf einem Bildschirm darstellt und ein zusammengesetztes Bild und eine Spektralanalyse der Wellenform für bestimmte Objektpunkte darstellt, indem nacheinander Licht eines speziellen Wellenlängenbereichs auf das Objekt gestrahlt wird, das Bild des reflektierten Lichts mit einem Aufnahmeelement aufgenommen wird, das die Bildsignale in elektrische Signale umwandelt, eine Korrektur der Spektralcharakteristik der so gewonnenen elektrischen Signale durchgeführt wird und diese korrigierten Signale für jeden Wellenlängenbereich verarbeitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoskopanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, in der ein optisches Bild eines beleuchteten Objektes durch ein vorgesehenes Aufnahmeelement für verschiedene Wellenlängenbereiche aufgenommen wird.

Endoskopanordnungen werden benutzt, um das Innere von Körperhöhlungen eines lebenden Körpers oder von mechanischen Bauteilen zu untersuchen und zu beobachten.

Üblicherweise wird in derartigen Endoskopanordnungen das Bild eines Objektes durch ein optisches Glasfaserbündel aufgenommen und das optische, auf der strahlenden Endfläche des optischen Glasfaserbündels entstehende Bild durch ein System aus Linsen mit dem Auge beobachtet. In einer weiteren Anordnung, die bereits entwickelt wurde, ist ein Bildaufnahmeelement, wie z. B. ein Ladungsverschiebeelement (CCD), an dem Endbereich der Endoskopachse anstelle des optischen Glasfaserbündels angeordnet, und das auf der Empfangsfläche des L.ichtaufnahmeelements aufgenommene optische Bild wird in elektrische Signale umgeformt, aus der Höhlung in dem Körper oder in dem mechanischen Bauteil über einen Signalweg herausgeführt und nach

der dazu notwendigen Signalverarbeitung auf einem Fernsehbildschirm dargestellt. In derartigen Endoskopanordnungen ist die Lichtquelleneinheit zur Beleuchtung des Objektes üblicherweise außerhalb des Endoskops angeordnet, und das Licht der Lichtquelleneinheit wird über eine Verbindung mii der Lichtquelle und über eine Lichtführung des Endoskops in das Ende eines Einführungsteils des Endoskops geführt.

In derartigen Endoskopvorrichtungen weist das von der Lichtquelleneinheit über die Lichtführung abgestrahlte Licht jedoch Wellenlängenbereiche von 400 nm bis 3000 nm auf, und die vom Objekt erhaltene Information entspricht ebenfalls diesen verschiedenen Wellenlängenbereichen. Es ist daher in diesen Anordnungen nicht möglich, eine auf einen bestimmten Wellenlängenbereich beschränkte Bildbetrachtung vorzunehmen.

Das heißt, im Fall der früheren Aufnahme des Objektes durch eine Linse hindurch mit dem bloßen Auge umfaßt die so erhaltene Bildinformation entsprechend einen Wellenlängenbereich, der dem Bereich des sichtbaren Anteils des Beleuchtungslichtes entspricht. Bei Bildaufnahme mit einem Bildaufnahmeelernent. das Licht in Bereichen außerhalb des sichtbaren Lichtes aufnehmen kann, wie z. B. im infraroten Bereich, entspricht die erhaltene Bildinformation einem Bereich, der neben sichtbarem Licht derartige, in der Bildinformation enthaltene, nicht sichtbare Strahlung einschließt.

Außerdem unterscheidet sich z. B. die Energie des abgestrahlten Lichtes bei einer Lichtreflexion oder Absorption für jeden Wellenlängenbereich, wenn der zu betrachtende Teilbereich ein inneres menschliches Organ ist, und es ergibt sich z. B. ein Unterschied zwischen Magen und Blut. Soll ein blutähnliches Gerinsel im Magen oder in einem anderen stark bluthaltigen Organ festgestellt werden, so können auftretende Unterschiede z. B. klarer erkannt werden, indem sie im nahen !nfrarot-Wellenlängenbereich verglichen werden.

Aus den obengenannten Gründen ist bei gebräuchlichen Endoskopanordnungen, die in einem den sichtbaren Bereich des Lichtes einschließenden weiten Wellenlängenbercich untersuchen, ein hoher Grad von Erfahrung und Fertigkeit und ein beträchtlicher Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich, um Unterschiede zwischen gefährdeten, abnormalen Bereichen und normalen Bereichen einer, lebenden Körpers mit Hilfe der Bildbetrachtiing festzustellen.

Daher ist bereits eine Endoskopanordnung vorgeschlagen worden (Japanese Patent Journal, 198!, Nr. 3033). in der ein zu beobachtendes Objekt in zeitlicher Aufeinanderfolge mittels einer Beleuchtungsvorrichtung mit in zahlreichen Wellenbereichen aufgespaltenem Licht beobachtet wird, wobei ein Bildaufnahmeelement ein optisches Bild des Objektes aufnimmt, welches anschließend :n eine Signalverarbeitungseinrichtung in Form elektrischer Signale entsprechend dem jeweiligen Wellenlängenbereich verarbeitet wird. Ferner wird das Bild aus den Lichtstrahlen von jedem WeI-lenlängcnbereich durch spezielle Farbcignale dargestellt.

Somit ist zwar ein Vergleich der Objekte bei Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlängenbereiche möglich, jedoch ist das Vergleichsergebnis unbefriedigend und ist insbesondere dann kaum feststellbar, wenn die Lichtintensität des Beleuchtungslichtes für das Objekt der verschiedenen Wellenlängenbereiche sich stark unterscheidet. In diesem Fall ändert sich der Pegel des elektrischen Signals entsprechend der Wsllpnlängenbereiche. wenn optische Bilder verschiedener Wellenlan· genbereiche des Objektes von dem Bildaufnahmeelement aufgenommen werden, so daß keine; exakte Abbildung des Objektes erhalten werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Endoskopanordnung der letztgenannten Art nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die klar erkennbare und exakte Bilder liefert, die eine Feststellung der Unterschiede von Bildern verschiedener Welienlängenbereiche ermöglichen, wenn ein Bild aus jedem WeI-lenlängenbereich oder Photoanalysedarstellungen in Form von Kurven durch spezielle Farbsignale dargestellt werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
In der erfindungsgemäßen Endoskopanordnung werden konstante Beleuchtungsbedingungen für die Vielzahl von Wellenlängenbereichen hergestellt, um die Intensitätsunterschiede der Leuchtdichten der jeweiligen Wellenlängenbereiche, in denen das abgetrennte Licht abgestrahlt wird, zu kompensieren. Γ ,zu werden in einer Kompensaiionsvorrichtung in Aüinngigkek von den für jeden Wellenlängenbereich von einem Lichtempfangselement aufgenommenen Signalen die Intensität der elektrischen Signale des Bildaufnahmeelements ausgeglichen.

Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Endoskop nicht nur einen genauen Vergleich des Bildes für die verschiedenen Wellenlängenbereiche, sondern gestattet zusätzlich eine bisher nicht mögliche exakte quantitative wellenlängenabhängige Lichtanalyse, d. h. eine spektrale Bildanalyse. Folglich können normale Bereiche einwandfrei von krankhaften unterschieden werden, wobei letztere genau aus Reflexions- und Absorptionsverhalten analysierbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Endoskopanordnung anzugeben, die eine genaue, einfache and schnelle Unterscheidung von abnormalen und normalen Teilbereichen ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Endoskopanordnung zeigt.

Fig. 2 eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Anordnung eines in der Fig. 1 gezeigten Lichtaufnahmeelements.

F i g. 3 ein Blockschaltbild, das ein im einzelnen ausgeführtes Beispiel einer Anordnung des in der Fig. 1 gezeigten Spektroskops darstellt,

Fig. 4 eine Ansicht von vorn auf ein in der F i g. 3 gezei^ies drehbares Filter, die dessen Aufbau wiedergibt.

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines im einzelnen ausgeführten Beispiels für den Aufbau einer in der Fig. 1 gezeigten Signalverarbeitungsvorrichtung,

F i g. 6 ein Blockschaltbild eines im einzelnen ausgeführten Beispiels für den Aufbau einer in der Fig.] gezeigten Korrekturvorrichtung für die Spektralcharakteristik,

F i g. 7 eine Ansicht von vorn auf einen Bildschirm, der ein Beispiel eines durch die erfindungsgemäße Anordnung aufgenommenen Bildes darstellt, und
o5 Fig. 8 eine Ansicht von vorn auf einen Bildscnirm. der ein weiteres Beispiel eines durch die erfindungsgemäße Anordnung aufgenommenen Bildes darstellt.

In Fig. I trennt ^j:ine Endoskopanordnung das Licht

einer Lichtquelle 1 mit einem Spektroskop 2. bündelt dann das Licht jedes getrennten Wellenlängenbereiches mit einer Sammellinse 3 und strahlt dieses durch eine Lichtleitung 4, wie z. B. ein Glasfaserbündel und eine Beleuchtungslinse 5, die sich am Ende des Einführungsteils der Endoskopanordriung befindet, auf ein Objekt. Das Spektroskop 2 kann Licht des infraroten bis sichtbaren Wellenlängenbereiches und auch von der Lichtquelle 1 ausgesandte ultraviolette Strahlung trennen ijiid umschalten und in jedem Wellenlängenbereich aufgespaltenes Licht ausgeben, und zwar synchron mit einem Halbbildumschaltsignal f. Daraufhin wird das Licht vom Objekt reflektiert, welches mit dem in Wellenlängenbereiche aufgespaltenen Licht bestrahlt wurde, und auf der Licht-Empfangsseite eines Bildaufnahmeelementes 7 durch eine Bildaufnahmelinse 6. die sich am Ende des Einführungsteils der Endoskopeinrichtung befindet, aufgenommen, in elektrische Signale umgewandelt und diese werden auf einen Verstärker variabler Verstärkung 8 (einen Multiplizierer) gegeben. Der Verstärker 8 ermöglicht eine automatische Änderung der Verstärkung durch ein Spektralcharakteristik-Korrektursignal und gewährleistet so. eine Spektralanalyse unter konstanten Beleuchtungsbedingungen durchzuführen, indem Intensitätsschwankungen bzw. Amplituden-Schwankungen des in jeden Wellenlängenbereich aufgespaltenen Lichtes, die durch die Lichtquelle 1 verursacht werden, korrigiert werden. Diese Korrektur erfolgt, indem das durch das Spektroskop in jeden Wellenlängenbereich zerlegte Licht (d. h., das in einzelne Spektralfarben zerlegte Licht) von einem Lichtempfangselement 9 empfangen wird, das die gleiche Kennlinie wie das Aufnahmeelement 7 aufweist, dann durch einen Verstärker 10 verstärkt wird und daraufhin in einer Abtast- und Halteschaltung 11 abgetastet und gehalten wird, und in J5 Abhängigkeit von dem so gewonnenen Abtast- und Haltesignal wird das Spekiruicriuräkierisiik-Korrekiiirsignal in einer Spektralcharakteristik-Korrekturvorrichuing 12 erzeugt, und zwar unter Berücksichtigung eines Korrekturbetrages der Lichtleitung und des Lin- ao sensystems. Das so erzeugte Korrektursignal und das von dem Bildaufnahmeelement 7 aufgenommene Bildsigna! werden im Verstärker 8 multipliziert, so daß dieser ein korrigiertes Signal ausgibt. Die vom Verstärker 8 ausgegebenen Signale werden durch eine Umschaltvorrichtung 13 umgeschaltet und so die Bildinformation für jeden Wellenlängenbereich aufeinanderfolgend in zahlreichen (n-Einheiten)Bildspeichern Wi. yVf>. /V/j M_n

aufgespeichert. Die Umschaltung durch die Umschaltvr-.rT'rhiür-i-13 erfolgt synchron, wie auch die L'rvschal-15 werden /?-(Rot). G-(GrUn) und ß-(Blau)-Signale gegeben, um eine Farbdarstellung zu ermöglichen.

Wenn das Lichtempfangselement 9 zwischen der Beleuchtungslinse 5 und der Lichtleitung 4 angeordnet wird, die sich am Einführungsteil der Endoskopanordnung befinden, wie es in der F i g. 2 dargestellt ist, kann man das Spektralcharakteristik-Korrektursignal bei Berücksichtigung der spektralen Durchlaßkennlinie der Lichtleitung auf einfache Weise erhalten.

F i g. 3 zeigt ein im einzelnen ausgeführtes Beispiel des in der F i g. 1 gezeigten Spektroskops. Das Licht der Lichtquelle 1 tritt durch die Sammellinse 3 und dann in die rückwärtige Endfläche der Lichtleitung 4. Gegenüber der rückwärtigen Endfläche der Lichtleitung 4 ist ein drehbares Filter 16 angebracht, welches Licht für jeden Wellenlängenbereich hindurchlassen kann. Das drehbare Filter 16 kann mit einem Antriebsmotor 17 mit konstanter Geschwindigkeit gedreht werden. Es be

tung des Spektroskops 2 mit dem Biidurnschalisignal f. Das in den Büdspeichern M-. — M. gespeicherte Bildsignal jedes W'eileniängenbereiches wird für jeden Bildspeicher ausgelesen, in einer Signalverarbeitungsvorrichtune 14 verarbeitet und auf einen Monitor 15 gege- — ben. Lm die Signale in die Bildspeicher M₁ — M_n einzulesen. werden sie durch Analog/Digital-Umwandlung in digitale Signale umgewandelt und beim Auslesen entsprechend durch Digital/Analog-Umwand'.ung in analoge Signaie umgewandelt. Auf dem Bildschirm des Mo- eo nitors 15 wird durch spezielle Farbsignale ein Bild des jeweiligen Wellenlängenbereiches dargestellt. In diesem Fall kann außer der Bilddarsteliung jedes einzelnen Weiienlängenbereiches zusätzlich eine Kombination von Bildern verschiedener Weiieniängenbereiche dargestellt werden und darüber hinaus werden Spektralwelienreflexion und Absorption an bestimmten Punkten des Objektes dargestellt. Auf den Eingang des Monitors steht, wie in Fi g. 4 uargesteiii lsi, aus π Spektra
F₁. F₂, Fs F_n mit Lichtdurchlässigkeiten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche, die auf einer lichtabschirmenden Scheibe 18 auf einem Kreisring auf demselben Kreisumfang angeordnet sind. Die Spektralfilter F]-F_n können bestimmte Wellenlängenbereiche von infraroter Strahlung über sichtbare Strahlung bis zu ultravioletter Strahlung hindurchlassen und sind zueinander in lichtabgeschirmten Intervallen angeordnet. Auf einem Kivisumfang in der Nähe des Scheibenrandes der

Scheibe 18 sind Drehlage-Feststellöffnungen H₁, H2

H_n an Stellen vorgesehen, die der Lage der lichtabgeschirmten Intervalle zwischen den Filtern entsprechen. Außerdem ist auf dem drehbaren Filter 16 eine Anlangsimpuls-Feststellöffnung H, vorgesehen, die eine Drehung des Filters feststellt. Wie in der F i g. 3 dargestellt ist. ist am unteren Rand des drehbaren Filters 16 ein photoelektrischer Unterbrecher 19 vorgesehen, der die beschriebenen Drehlage-Feststeüoffnungen Hi-H_n und die AnfangsimpulsFeststellöffnung /-/, erfaßt. Als photoelektrischer Unterbrecher 19 wird ein optoelektronischer Koppler verwendet, der zusammen mit einem Verstärker 20 eine Drehlage-Feststellvorrichtung bildet. Wenn das drehbare Filter 16 rotiert, erfaßt die Drehlage-Feststellvorrichtung die öffnungen H\ — H„ und H₁ und gibt ein Feststellsignal auf einen Torimpulsgenerator zum Umschalter 21. Dieser erzeugt das Bildumschaltsignal fm zeitlicher Übereinstimmung mit dem Eingang des Feststellsignals der öffnungen und gibt das Bildumschaltsignal an die in Fig. 1 gezeigte Umschaltvorrichtung 13 weiter.

Von den speziellen Spektralfiltern Fi-F_n für bestimmte VVellenlängenbcrcichc können z. B. für die Filter F_n.2. F_n,ι und F_n-, R-, C- und B-Filter mit Durchlaßbereichen für R-, C- und θ-Licht zur Aufnahme eines Farbbildes einer Farbe: R, G oder Blau einer Dreifarb-Kombination verwendet werden.

F i g. 5 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 gezeigten Signalverarbeitungsvorrichtung 14. Die Bildsignale jedes Wellenlängenbereiches, die in den Bildspeichern M₁-M_n gespeichert sind, werden durch ein Steuersignal Sc von einer Steuerschaltung 22 simultan ausgelesen und durch D/A-Wandler DA \ — DA_n wieder in analoge Signale umgeformt, wobei die D/AWandler mit den Büdspeichern verbunden sind. Die so D/A umgeformten Bildsignale jedes Weiienlängenbereiches werden auf RCB-Farbdecoder DQ — DC_n gegeben, die jeweils aus drei parallel geschalteten Widerstandsketten bestehen. Der DQ besteht z. B. aus einer Widerstandsschaltung mit den Widerständen r_lt und Λ2

in Serie, η ι und η.ι in Serie und ;v> und n_h in Serie geschallet, wobei diese Scrienwiderstände zueinander parallel geschaltet sind. Der DC_n besteht entsprechend aus einer Widcrstandsschaltung mit den Widerständen r„ ι und r„ ₂ in Serie, r„ ι und /"„ j in Serie und r„ =, und r„ „ in Serie geschaltet, wobei diese Serienwiderstände zueinander parallel geschaltet sind. Von den Teilcrpunkten diesei Widerstandsserienschaltur.gen werden jeweils aus jedem DC R-, G- und ß-Signale entnommen. Es wird z. B. aus dem DC_x vom Verbindungspunkt der Widerstände /-] ι und η2 ein R\-Signal abgegriffen, von dem Verbindungspunkt der Widerstände nj und rn ein G\-Signal und vom Verbindungspunkt der Widerstände Γ|5 und rib ein B\-Signal. Entsprechend erhält man im DC_n am Verbindiingspunkt der Widerstände r„\ und r„₂ ein /?„-Signal, am Verbindungspunkt der Widerstände r„ j und r„4 ein G„-Signal und am Verbindungspunkt der Widerstände r„=, und r_nb ein ß„-Signal. Das Teilerveranderen WellenUingenberciches überlagert werden kann und so in Farbe auf dem Monitor 15 dargestellt werden kann.

Wenn die in den Bildspeichern M\ — M_n gespeicherten Bildsignale ausgelesen werden und dabei die Auslescgeschwindigkeit einige Male durch das Steuersignal S₁ der Steuerschaltung 22 auf größere Werte als die der Normalgeschwindigkeit erhöht wird, um die Signale aufeinanderfolgend auszulesen, und gleichzeitig die Umschaltung in der Multiplexvorrichtung 23 nacheinander für die Eingangsansehlüsse (T_H\. Tc \. T_1n), (7«>, Ta₂. Tn:) und (Tn_n. T(„„ Tn_n) ausgeführt wird, kann das Bild für jeden Wellenlängenbereich getrennt werden, und so können farblich getrennte Bilder in verschiedenen Farben dargestellt werden.

Wenn die in den Bildspeichern M\ — M_n nacheinander bei Auswahl einer bestimmten Adresse durch das Steuersignal Sc der Steuerschaltung 22 ausgelesen werden

lldlllll.t UCl vviuciMdlluc in uci tv juct

tung in den RGB-Farbdecodern DC₁-DC_n ändert sich von Decoder zu Decoder, und wenn ein Bild in jedem Wellenlängenbereich in einer speziellen darzustellenden Farbe, d. h. in einer einzigen Farbe, darzustellen ist, ist es möglich.die Signalbeträge für R, G und Sfür jeden Decoder einzustellen, um R-, G- und B-Signale zu erhalten, die die Ausstrahlung der gewünschten Spezialfarbe liefern. Werden z.B. die R\-, Cn- und B\-Signale des Decoders DCi direkt über Trennstufen usw. auf den Monitor 15 gegeben, kann Bildinformation, die einem Wellenlängenbereich entspricht, in einer speziellen Färb, dargestellt werden. Ahnlich kann, wenn R₂-, G₂- und B₂-Signale des Decoders DC₂ direkt dem Monitor 15 zugeführt werden, eine einem anderen Wellenlängenbereich entsprechende Bildinformation in einer von der obigen speziellen Farbe verschiedenen Farbe dargestellt werden. Weiterhin kann ebenso von den R_n-, G-- und S--S'gnalen des n-ten Decoders DC„ eine zu den vorangehenden Darstellungen verschiedene Farbdarstellung erhalten werden. Um jeden Signalsatz (R₁, Gu Bi). (R₂, G₂, B₂) (R_n, G_n. B_n) selektiv zu empfangen und dem Monitor 15 zuzuführen, ist eine Multiplexvorrichtung 23 zwischengeschaltct. Die Multiplexvorrichtung 23 weist Eingänge Tm, Tc\ und Tb\ für die Signale Ri, G\, B\ auf, Eingänge Tr₂, Tc₂, Tb₂ für die Signale R₂. G₂, B₂ und Eingänge Tr„. Tc_n, Te_n für die Signale R_n. G_n. B_n. Durch Umschaltung der Multiplexvorrichtung 23 können darin vorgesehene Ausgangsanschlüsse Tnn, Tco. Tbo mit jedem der Eingänge (7>i,

Tc, ι. Tn\). (Tr₂, Tc₂. 7s:) (T_Rr., T_Gn, T_Bn) verbunden

?EOI4iwerden, um Bildinforniation mit jeder Weilenlänge in einer einzigen Farbe auf dem Monitor 15 darzustellen. Die Ausgangsanschlüsse Tr₀. Tco, Tbo der Multiplexvorrichtung 23 sind jeweils mit den RGB-E\ngängen des Monitors 15 über Trennstufen 24, 25 und 26 verbunden. Außerdem sind in der Multiplexvorrichtung 23 Eingangsanschlüsse Tr, Tc. Tb vorgesehen. Auf den Eingangsanschiuß Tr werden die in einem Addierer 27 summierten Signale Ri, R₂.. .„ R_n von den RGB-Decodern DCi. DC₂ DC_n gegeben, auf den Eingangsanschiuß Tc die Cr. G₂-...., C„-Signale der Decoder DCi.

DC₂ DC_n, die in einem Addierer 28 zuvor summiert

wurden und auf einen Eingangsanschluß Tb die von einem Addierer 29 summierten B;-, B₂-... , 5,,-Signale der Decoder Dd, DC₂...., DC_n. Durch Umschalten der Eingangsansehlüsse Tr. Tc, Tndurch die umschaltende Multiplexvorrichtung 23 werden diese Anschlüsse mit den Ausgangsanschlüssen Trq, Too. Too verbunden, so daß das Bild jedes Wellenlängenbereiches dem Bild jedes ausgeführt wird, ist es darüber hinaus möglich, die Spektralwellenreflexion und Absorption für einen bestimmten Objektpunkt darzustellen.

F i g. 6 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel der Spektralcharakteristik-Korrekturvorrichtung 12 der Fig.!. Das in jeden Wellenlängenbereich aufgespaltene Licht wird von einem Lichtempfangselement 9 (Fig. I oder Fig. 2) empfangen und in elektrische Signale umgewandelt, die dann der Abtast- und Halteschaltung 11 durch den Verstärker 10 zugeführt werden. Das so abgetastete und gehaltene Signal wird in einem AD-Wandler 30 in ein digitales Signal umgeformt und dem programmierbaren Speicher ROMiX zugeführt. Der programmierbare ROMZX. in dem bereits zuvor Spektralkorrekturdaten gespeichert wurden, kann die Korrekturdaten entsprechend den Werten des obenerwähnten digitalen zugeführten Signals auswählen und ausgeben. Die Eingabe/Ausgabe-Operation des ROMZX wird mit Hilfe des Bildumschaltsignals /entsprechend für jeden Wellenlängenbereich durchgeführt. Die Korrekturdaten des ROMZX werden in einem DA-Wandler 32 wieder in Analogsignale überführt und einem Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 8 zugeführt.

Im Verstärker 8 wird die Verstärkung so durch das Korrektursignal aus dem DA-Wandler 32 automatisch eingestellt, daß die Höhe des aufgenommenen Bildsignals des Bildaufnahmeelements 7 für jeden Wellenlängenbereich auf einen geeigneten Pegel geregelt wird.

Die F i g. 7 und 8 zeigen Beispiele eines auf dem Monitor 15 dargestellten Bildes. Fig. 7 zeigt ein Darstellungsbeispiel für ein Bild, das in zahlreichen Wellenlängenbereichen aufgenommen wurde, dann zu einem Bild in verschiedenen Wellenlängenbereichen zusammengesetzi wurde und als Farbbild dargestellt ist. Jeder Punkt des Objektes weist für jeden Wellenlängenbereich unterschiedüche Reflexions- und Absorptionsfaktoren auf, und es können ein Teilbereich A. der in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufgenommen ist, und ein Teil B, der in einem anderen Wellenlängenbereich aufgenommen ist, gleichzeitig dargestellt werden. Rechts neben dem Bild sind Spektren der Spektralanalyse dargestellt, die Absorptionsspektren in Punkten P-, und P₂ aus dem dargestellten Bild zeigen. F i g. 8 zeigt einen unterteilten Bildschirm, um die Aufnahmen in den verschiedenen Wellenlängenbereichen zu zeigen, wobei entsprechend vier in vier unterschiedlichen Wellenlängenbereichen aufgenommene Bilder E. F, G und //jeweils einzeln in Farbe dargestellt sind. Rechts neben dieser Darstellung sind wie bei der Fig. 7 Spektren der Spektral-

analyse gezeigt, die Absorptionsspektren an Punkten P\ und Pt, darstellen. Wie zuvor beschrieben wurde, ist es möglich, wenn die Bildinformation unter Beleuchtung eines Objektes in verschiedenen Wellenlängenbereichen aufgenommen, für jeden Wellenlängetibereich im Bildspeicher gespeichert wird und dann ausgelesen und wie gewünscht verarbeitet wird, die Bilder in Farbe in verschiedenen überlagerten, gleichzeitig dargestellten Wellenlängenbereichen darzustellen oder auch den Schirm aufzuteilen und die Bilder in verschiedenen WeI-lenlangenbereichen auf dem unterteilten Schirm in unterschiedlichen Farben darzustellen. Darüber hinaus kann in beiden Fällen zusätzlich für einen bestimmten Punkt das Absorptionsspektrum dargestellt werden. Auf der Grundlage dieser Informationsanalyse ist es möglich, gefährdete, abnormale Teilbereiche von normalen Teilbereichen zu unterscheiden und so Abnormitäten, wie krankhafte Teilveränderungen, leicht und schnell festzustellen.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel strahlt die Lichtquelle 1 Licht mit einem Spektrum von infrarotem Licht über sichtbares Licht bis zu ultraviolettem Licht ab, es ist jedoch ebenfalls möglich, eine größere Anzahl von Leuchtdioden mit verschiedenen Wellenlängenbereichen anstelle der beschriebenen Lichtquelle zu benutzen.

Darüber hinaus sind zahlreiche andere Ausführungsbeispiele der Erfindung denkbar, die auf der Grundlage der durch die Ansprüche festgelegten Erfindungsidee basieren und die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Endosicopanordnung, die dazu ausgelegt ist, ein Objekt zu beleuchten, welches in zeitlicher Aufeinanderfolge von durch eine Beleuchtungsvorrichtung in zahlreiche Wellenlängenbereiche aufgespaltenem Licht zu beobachten ist, ferner ein optisches Bild des beleuchteten Lichtes mittels eines an dem vorderen Endoskopende vorgesehenen Bildaufnahmeelements zu empfangen, das Bild in elektrische Signale umzuwandeln, diese elektrischen Signale mit einer Signalverarbeitungseinrichtung entsprechend dem Wellenlängenbereich zu verarbeiten und das Bild aus den Lichtstrahlen von jedem Wellenlängenbereich durch spezielle Farbsignale darzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beleuchtungsvorrichtung (1—7, 16—21) oder im Lichtweg zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem zu beobachtenden Objekt ein Lichtempfangselement (9) vorgesehen ist, weiches die gleichen Eigenschaften wie das Bildaufnahmeelement (7) aufweist, und eine Kompensationsvorrichtung (8—12) vorgesehen ist zum Ausgleichen der Intensität der von dem Bildaufnahmeelement (7) abgegebenen Signale in Abhängigkeit von den für jeden Wnllenlängenbereich von dem Lichtempfangselement aufgenommenen Signalen.

2. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsvorrichtung (8—12) aus ein:" Korrektursignal-Erzeugungsschaltung (9—12) zum Erzeugen eine* Spektralcharakteristik-Korrektursignals, basierend auf dem elektrischen Signal des Lichtempfar.gseleTients (9) und aus einer Verstärkerschaltung (8) variabler Verstärkung besteht zum Verstärken des e'.ek.."'sehen Signals des Bildaufnahmeelements (7) und zum automatischen Steuern der Verstärkung mit Hilfe des Korrektursignals der Korrektursignal-Erzeugungsschaltung (9-12).

3. Endoskopanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektursignal-Erzeugungsschaltung (9—12) eine Abtast- und Halteschaltung (11) zum Abtasten und Halten der elektrischen Signale, die das Lichtempfangselement (9) liefert, und eine A/D-Wandlervorrichtung (30) aufweist, um die abgetasteten und gehaltenen Signale in digitale Signale umzuformen und ferner eine Speichervorrichtung (31) enthält, die die digitalen Signale aufnimmt und auswählt und entsprechend dem Wert des digitalen Signals Spektralkorrekturdaten ausgibt und eine D/A-Wandlervorrichtung (32) aufweist, um die Spektralkorrekturdaten der Speichervorrichtung in analoge Signale umzuformen und diese der Verstärkerschaltung (8) variabler Verstärkungzuzuführen.

4. Endoskopanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (13, M₁ — M_n. 14) eine Umschaltvorrichtung (13) aufweist zum Umschalten und Ausgeben der durch die beschriebene Kompensationsvorrichtung (8— 12) korrigierten elektrischen Signale in Übereinstimmung mit dem Wellenlängenbereich und zahlreiche Signalhaltevorrichtungen (M₁ -M_n)aufweist, um die elektrischen Signale der Umschaltvorrichtiing für jeden Wellcnlängenbcreich aufeinanderfolgend anzusammeln, und eine Signalverarbeitungsvorrichtung (14) enthalt zum wahlweisen Auslesen der angesammelten elektrischen Signale aus den zahlreichen Signalhaltevorrichtungen (M\ — M_n) und zum Erzeugen von Signalen für die Bildschirmdarstellung.

5. Endoskopanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsvorrichtung (14) eine Steuerschaltung (22) aufweist zum Steuern der Signalauslesung aus den zahlreichen Signalhaltevorrichtungen (Mi — M_n) und zahlreiche D/ A-Umwandlervorrichtungen (DAi-DA_n) aufweist, um die Signale von den Haltevorrichtungen (Mi— M_n) für jeden Wellenlängenbereich in analoge Signale umzuformen, und eine Vielfarbsignal-Wandlervorrichtung (DCi-DC_n) aufweist, um diese anaiogen Signale für jeden Wellenlängenbereich in rote, grüne und blaue Signale eines Wertes umzusetzen, der für jeden Wellenlängenbereich dessen jeweiliger Farbdarsteüung entspricht, und drei Additiohsvorrichtungen (27, 28, 29) aufweist zum Überlagern der Farbsignale der bestimmten, für jeden Wellenlängenbereich durch Röi-, Grün- oder Blausignalc umgesetzten Farben und einen Umschaltkreis (23) aufweist zum Umschalten der von den drei Addiervorrichtungen (27, 28,29) gelieferten überlagerten Rot-, Grün- und Blausignale und der für jeden Wellenlängenbereich von der Vielfarbsignal-W^ndleranordnung (DCi — DC_n) gelieferten Rot-, Grün- und Blausignale und zur Abgabe dieser Signale an die Bildschirmvorrichtung (15).

6. Endoskopvcrrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (1—7, 16—21) ein drehbares Filter (16) mit zahlreichen Spektralfiltern (Fi-F_n) mit einer Durchlässigkeit gegenüber der Lichtquellenstrahlung für unterschiedliche Wellenlängenbereiche aufweist, die auf demselben Kreisumfang kreisförmig angeordnet sind und daß die Beleuchtungsvorrichtung Umschaltsignale (f) für die Signalhaltevorrichtung (M]- M_n) iiofert, indem die Drehlage des drehbaren Filters (l6) bezüglich jedes Spektralfilters(Fi-^festgestellt wird.