DE3432933A1

DE3432933A1 - Signalpegelregelung bei endoskopen

Info

Publication number: DE3432933A1
Application number: DE19843432933
Authority: DE
Inventors: Robert C. Skaneateles N.Y. Wheeler
Original assignee: Welch Allyn Inc
Current assignee: Welch Allyn Inc
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1985-04-25
Also published as: US4532918A; CA1210134A; JPS60102082A; DE3432933C2; GB8424175D0; GB2149607A; GB2149607B

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit Videoeinrichtung, die mit einer Farbbildaufbaufolge ein Vollfarbenvideobild eines entfernten Objekts erzeugt und insbesondere betrifft sie einen automatischen Signalpegelregler für den Einsatz bei einem Endoskop mit Videoeinrichtung.

Mit der Entwicklung von Ladungsverschiebeelementen (CCD= Charged Couple Devices) kann jetzt der Spiegelkopf im Einführungsrohr eines Endoskops mit einer äußerst kleinen Videokamera bestückt werden, die es ermöglicht, den Kopf innerhalb verhältnismäßig enger Räume zu positionieren, die bisher für diese Art von Sehgeräten unzugänglich waren. Im allgemeinen umfaßt die Videokamera einen einzigen Schwarz-Weiß-CCD-Bildabtaster oder -geber, der das auf seine Oberfläche geworfene Licht integriert, während er ein gegebenes Bild des Zielobjekts aufzeichnet. Um ein Vollfarbenvideobild des Zielobjekts zu erzeugen, wird das Objekt der Reihenfolge nach mit dem Licht der Grundfarben beleuchtet, wobei farbgetrennte Bilder erzeugt werden. Normalerweise werden bei der Videoeinrichtung die Grundfarben rot, grün und blau verwendet. Nach der Aufzeichnung durch den Bildabtaster oder -geber werden die farbgetrennten Bilder in der Form von Videosignalen taktgesteuert einem nachgeschalteten Prozessor eingespeist, welcher die Farbddaten in ein Format umsetzt, das mit den meisten Videoeinrichtungen kompatibel ist.

In der US-Patentschrift 4 074 306 wird ein mit Videoeinrichtung bestücktes Endoskop bekanntgemacht, das einen Halbleiterbildabtaster verwendet. Die Farbtrennung erfolgt durch eine Filterscheibe, welche ein rotes, grünes und blaues Filter durch den Strahl einer einzigen Bogenlampe dreht, die zur Beleuchtung des Objekts eingesetzt

wird. Die aufgezeichneten Bilder werden der Reihe nach verarbeitet und auf einer Braun¹sehen Röhre übereinander gelegt. Außer den Nachteilen des Aufeinanderlegens der Reihe nach von farbgetrennten Bildern auf einer Braun¹ . sehen Röhre, wird in der Patentschrift 4 074 306 kein Ausgleich der farbgetrennten Bilder berücksichtigt. Werden daher die Bilder zusammengefügt, um ein Videobild zu ergeben, dann braucht dieses Bild nicht notwendigerweise die ursprünglichen Farben des Ziel- oder Objektgebietes getreu wiederzugeben. Daher kann das Endoskop nach der Patentschrift 4 074 306 kaum als ein medizinisches Diagnoseinstrument eingesetzt werden.

In einer mitanhängigen US-Patentanmeldung Ser.-Nr.487.070 wird eine Farbausgleichseinrichtung für ein Endoskop mit Videoeinrichtung bekanntgemacht, die sich einer Filterscheibe bedient, um farbgetrennte Bilder zu erzeugen. Bei dieser Einrichtung wird eine Bogenlampe zur Beleuchtung des Zielgebietes verwendet. Die Stärke der Ladung des Entladungskondensators der Lampe wird innerhalb enger Grenzen geregelt, um die Stärke der während einer jeden Farbbildaufbaufolge vom Objekt aufgenommenen Beleuchtung zu begrenzen. Die Stärke der während einer jeden Farbbildaufbaufolge eingesetzten Beleuchtung wird von Hand voreingestellt, um einen' richtigen Ausgleich zwischen den zur Erzeugung des Videobildes verwendeten Farben zu erzielen. Nach der Voreinstellung hält die Einrichtung automatisch die dreifarbigen Beleuchtungspegel konstant, bis diese neu eingestellt werden.

Der Such- oder Spiegelkopf des Videoendoskops muß, besonders für medizinische Anwendungen, innerhalb eines sehr begrenzten Raumes oder Bereiches arbeiten, der wenig, wenn überhaupt, Umgebungslicht aufweist. Das zur Beleuchtung des Zielobjekts dienende Licht wird meist mit Faser-

bündeln von einer entfernten Quelle zum Zielbereich geleitet. Wenn jedoch der Kopf zum Zielobjekt hin oder von diesem hinwegbewegt wird, ändert sich die Stärke des vom CCD-Bildgebers aufgezeichneten reflektierten Lichtes sehr erheblich. Obwohl die Videoeinrichtung einen automatischen Verstärkungsregler aufweisen kann, braucht dies an sich noch nicht zu genügen, um zu verhindern, daß ein Bild überstrahlt oder verschleiert wird, wenn der CCD-Bildgeber einen vollen Sättigungszustand erreicht (full well condition). Wie nachstehend näher erläutert wird, soll die^Erfindung mit einem automatischen Verstärkungsregelkreis zusammenwirken, um die Ausgangsleistung der Beleuchtungslampe zu verringern, ohne den proportionalen Farbenausgleich der farbgetrennten Bilder zu stören.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Endoskop mit Videoeinrichtung zu verbessern, um Vollfarbenvideobilder eines entfernten Objekts zu erzeugen. Mit der Erfindung soll auch eine automatische Licht- oder Beleuchtungsregelung für ein Videoendoskop geschaffen werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Beleuchtungsstärke des Objekts bei einem Farbvideoendoskop automatisch zu regeln, ohne den Farbausgleich der farbgetrennten Bilder zu stören. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll die Videokamera eines Endoskops mit Farbvideoeinrichtung nahe an das Objekt herangefahren werden können, ohne daß eine Gefahr der Videobildüberstrahlung oder -Verschleierung besteht. Schließlich soll die Erfindung verhindern, daß ein Halbleiterbildabtaster im Suchkopf eines Videoendoskops den vollen Sättigungszustand (full well condition) erreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Videoendoskop gelöst, das ein Vollfarbenvideobild eines entfernten Objekts unter Verwendung einer einzigen Beleuchtungslampe erzeugt, die mit einem Halbleiter-CCD-Bildgeber zusammenwirkt, um die Farbdaten des Objekts aufzuzeichnen. Eine Farbscheibe dient dazu, ein rotes, grünes und blaues Filter der Reihenfolge nach in den Strahl der Lampe während eines jeden Videoteilbildes zu bringen, um drei farbgetrennte Bilder des Objekts zu erzeugen. Die Stärke oder Intensität der Lampenausgangsleistung während einer jeden Bildaufbaufolge wird von Hand eingestellt, so daß die farbgetrennten Bilder proportional ausgeglichen werden, um ein genaues Bild der ursprünglichen Objektdaten zu erzeugen. Sowohl der Verstärkungsgrad des Videoverstärkers als auch die Stärke der Beleuchtungslampen werden automatisch in Abhängigkeit von Veränderungen der Videosignalpegel geregelt, um Bilder hoher Qualität zu erzielen, während gleichzeitig der Bildgeber innerhalb eines optimalen Bereiches arbeitet, der einwandfrei über dem Pegel der Grundhelligkeitsstörung, aber auch unter seinem Sättigungspegel liegt.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 setzt sich aus Fig. 1a und 1b zusammen,

die nach der Prinzipskizze der Fig. 1 lagemäßig einander zugeordnet sind und

zusammen die erfindungsgemäße Schaltung darstellen, welche sich für den Einsatz eines Endoskops mit Videoeinrichtung eignet;

Fig. 1a eine Lampeneinrichtung zur Beleuchtung des

endoskopischen Objekts mit der Schaltung zum Einstellen der Stärke der Ausgangsleistung der Lampe während eines jeden Videoteilbildes, um die farbgetrennten Videobilder proportio

nal auszugleichen;

Fig. 1b eine weitere Schaltung zum Regeln des Verstärkungsgrades des Videoverstärkers und der Stärke der Beleuchtungslampe in Ab

hängigkeit vom Pegel des am Videoprozessors anliegenden Videosignals.

Ein Endoskop mit Videoeinrichtung wird in den US-Abänderungspatenten Re31.289 und Re31.29O beschrieben, in denen eine Kamera mit CCD-Einrichtung im Such- oder Spiegelkopf des Instruments untergebracht ist. Drei Einfarbenbilder des Objekts werden dadurch erzeugt, daß rotes, grünes und blaues Licht in den Ziel- oder Objektbereich über ^eiⁿ Faserbündel von drei getrennten Lichtquellen geleitet wird. Die drei Lichtquellen werden in einer taktgesteuerten Folge bei jedem Videoteilbild beaufschlagt, wobei der Reihenfolge nach drei farbgetrennte Bilder des Objekts erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung soll die Dreilampenbeleuchtung der US-Patente Re31.289 und Re31.29O durch eine Einrichtung mit einer einzigen Lampe ersetzen, die mit einer Filterscheibe arbeitet, um die Farbtrennung zu erzielen. Die in diesen Patenten enthaltene Offenbarung wird hier ausdrücklich soweit angezogen, als für das Verständnis der Videoeinrichtung erforderlich ist.

Eine Beleuchtungseinrichtung 10 soll in einem Videoendoskop von der Bauart dienen, die in den vorerwähnten Patenten bekanntgemacht wurde. Ein Objekt 11 ist in der Bild-

ebene einer Videokamera 18 angeordnet, welche einen einzigen CCD-Bildgeber aufweist, wobei das Objekt von einer Bildlampe 13 beleuchtet wird, welche durch eine Farbscheibe 12 blitzt,um das Licht über ein optisches Faserbündel 18 zum Objekt zu leiten. Eine Reihe von roten, grünen und blauen Filtern sind auf der Farbscheibe montiert und werden der Reihenfolge nach durch den Lichtstrahl der Lampe bewegt. Die Farbscheibe ist direkt über eine Welle 14 an einen Synchronmotor 15 gekuppelt, der die Drehzahl der Scheibe über eine Motorsynchronisationsschaltung 16 regelt. Jedes dieser drei Filter wird der Reihe nach durch den Lichtstrahl der Lampe einmal während eines jeden dritten Videoteilbildes geführt. Alle drei Felder sind somit in drei Einzelabschnitte unterteilt, in denen die Farbdaten für rot, grün und blau aufgenommen werden. In der Praxis ist die Zeitdauer von jeder Farbtrennungsperiode etwa gleich und genügend lang, damit die Farbdaten vom Bildabtaster aufgenommen und in Form eines Videosignals taktgesteuert aufgegeben werden.

Die Lichtquelle 13 ist eine herkömmliche Blitzlampe mit Gasfüllung, die manchmal als Entladungsbogenlampe bezeichnet wird. Wie allgemein bekannt, weist die Blitzlampe einen Quarzkolben auf, der mit einem Edelgas wie Xenon oder dgl. gefüllt ist. Ein Hochspannungszündimpuls liegt von der Schaltung 31 her an der Lampe an und bewirkt, daß die Gasfüllung ionisiert wird und damit ein Strompfad zwischen.zwei Elektroden 23 und 24 entsteht. Nach der Zündung kann ein Entladungskondensator 17 im Entladekreis der Lampe über die Elektroden entladen, wobei ein Blitz von hoher Leuchtdichte erzeugt wird. Die Stärke des von der Lampe während des Blitzes abgegebenen Lichtes ist direkt auf die Höhe der Spannung bezogen, auf die Entladekondensator aufgeladen ist und kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

E = 1/2 CV² (1)

worin:

C = Kapazität des Entladekondensators, V = gespeicherte Spannung, auf die der Konden-. sator aufgeladen wird.

Eine Seite des Entladekondensators 17 ist an die Sekundärwicklung 22 eines Zeilenablenktransformators 20 über eine Sperrdiode 25 angeschlossen. Die Primärwicklung 21 des Transformators ist in Reihe zwischen den Kollektor eines Darlington-Transistors 27 und der Spannungsversorgung des Transformators V. geschaltet. Ein Meßwiderstand 32 ist zwischen den Emitter 29 des Transistors und Masse gelegt, so daß die am Widerstand abfallende Spannung direkt proportional zu dem durch den Kollektor fließenden Strom ist.

Der Transistor 27 wird von drei getrennten Vergleichsschaltungen 37-39 gesteuert, die an die Steuerbasis 30 des Transistors über ein Schaltgliednetzwerk 41 angeschlossen sind. Die am Widerstand 32 abgefallene Spannung wird im folgenden als abgetastete Spannung bezeichnet und liegt jeweils am negativen Eingang der drei Vergleichsschaltungen an. Der zweite oder positive Eingang der einzelnen Vergleichsstufen ist an eine gemeinsame Stromversorgung V 47 über drei Potentiometer 33-3 5 geführt. Die

CC

Vergleichsschaltung 37 und das Potentiometer 33 wirken zusammen und bilden eine Steuerschaltung für rot, die Vergleichsschaltung 38 und das Potentiometer 34 eine Steuerschaltung für grün und die Vergleichsschaltung 3 9 mit dem Potentiometer 35 eine Steuerschaltung für blau. Die einzelnen Vergleichsschaltungen erzeugen ein digitales Nullausgangssignal,wenn die abgetastete Spannung am negativen Eingang gleich ist der am Schleifer des zugeordneten Potentiometers abgefallenen Spannung.

Das Ausgangssignal der einzelnen Vergleichsschaltungen liegt an einen von drei UND-Gliedern des Schaltnetzwerkes 41 an. Die einzelnen UND-Glieder werden in einer Taktfolge durch ein Anschaltsignal beaufschlagt, das vom Farbsortierer 40 her anliegt. In der Praxis werden das Glied 42 für rot, während des roten Abschnittes des roten Teilbildes, das Glied 43 und das Glied 44 entsprechend während der grünen und blauen Abschnitte der grünen und blauen Teilbilder beaufschlagt. Das Ausgangssignal der einzelnen UND-Glieder wird einem einzigen NOR-Glied 45 eingespeist, welches sowohl die Lampenzündsteuerung 31 als auch den Darlington-Transistor 27 über den Steuerbasiskreis 30 ansteuert. Der Basissteuerkreis bleibt solange angesteuert wie eine digitale Eins vom Schaltnetzwerk her anliegt und schaltet den Transistor somit ab, wenn ein digitale Null anliegt.

Im Betrieb wird zum Beginn einer roten Bildaufbaufolge das rote Schaltglied 42 durch den Farbsortierer 40 angesteuert, wodurch die Vergleichsschaltung 37 direkt über 41 mit der Steuerbasis des Transistors 27 verbunden wird. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung und des Schaltnetzwerks 41 steuert zunächst den Transistor durch, womit ein Strompfad über die Primärwicklung 21 des Zeilenablenktransformator 20 geschaffen wird. Der Strom fließt auch durch den Meßwiderstand 32, wodurch die am Widerstand abfallende Spannung direkt proportional zur Größe des über die Primärseite des Transformators fließenden Stromes wird. Ein Sperrendes Transistors beendet den Stromfluß, wobei das elektromagnetische Feld auf der Primärseite des Transformators zusammenfällt und damit eine Spannung in die Sekundärwicklung 22 induziert. Dies wiederum bewirkt eine Vorspannung der Sperrdiode 25 in Vorwärtsrichtung und eine Aufladung des Lampenentladungskondensators 17 auf einen meßbaren oder wahrnehmbaren Spannungspegel. Die Spannung, auf welche der Kondensator aufgeladen wird, ist direkt

auf die Stärke des Stromes bezogen, de£_- durch die Primärseite des Transformators fließen kann und wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

1/2CV² = 1/2 (Lp χ Ι²) (2)

worin:

L = Induktivität der Primärwicklung,

I = Stromfluß durch die Primärwicklung.

Wenn die am Meßwiderstand 32 abgefallene Spannung gleich ist dem dem Regelpotentiometer für Rot eingegebenen Wert, dann wird das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung für Rot zu einer digitalen Null, wodurch der Transistor gesperrt wird. Dies wiederum begrenzt die Ladungsgröße, die im Kondensator 17 während der roten Bildaufbaufolge des roten Teilbildes gespeichert wird. Nachdem der Kondensator den gewünschten Ladungspegel· erreicht hat, wird die Lampe über den Zündkreis gezündet, um die Gasfü^ung

zu ionisieren und damit zu bewirken, daß sich der Konden-20

sator durch die Lampe entlädt. Wie erwähnt, ist die Stärke des von der Lampe während der roten Blitzperiode abgegebenen Lichtes direkt proportional zur Spannung, auf welche der Kondensator 17 aufgeladen wurde und wird damit durch

die Einstellung des Schleifers des Potentiometers für Rot 25

gesteuert. Die Stärke des während der grünen und blauen Beleuchtungsphasen ausgesandten Lichtes der entsprechenden Teilbilder wird in gleicher Weise eingestellt. Unter Verwendung der drei Potentiometersteuerungen können die drei im Videobild dargestellten Grundfarben endgültig bis

zu einem Punkt ausgeglichen werden, an dem die auf dem Videobildschirm dargestellten Farben genau die im Objekt vorhandenen Farben wiedergeben.

Fig. 1b zeigt weitere Schaltungen zur automatischen Pegel-

regelung des am Videoprozessor des Endoskops anliegenden Signals. Wie bekannt wird der Spiegelkopf 19 des Gerätes innerhalb eines verhältnismäßig engen Raumes oder einer

Körperhöhle laufend nachgestellt und neu positioniert/ wenn das Einführungsrohr durch die Bedienungskraft gelenkt wird. Die Stärke des reflektierten Objekbildes, das auf den CCD-Bildgeber fällt, kann bis zu einem so hohen Pegel ansteigen, daß der Bildgeber oder -abtaster einen Sättigungszustand oder die Grenze der verarbeitbaren Beleuchtungsstärke (full well condition) erreicht und damit bewirkt, daß das Videobild überstrahlt oder verschleiert ist. In gleicher Weise kann die Beleuchtungsstärke drastisch auf einen sehr niedrigen Pegel abfallen, wenn der Kopf vom Zielobjektbereich hinweg bewegt wird, wobei wiederum das Bild bzw. die Bilddaten sehr verschlechtert werden. Wie nachstehend näher erläutert wird, kann die erfindungsgemäße Einrichtung die Videosignalpegel automatisch regeln,um solche Änderungen der Beleuchtungsstärke bzw. der Abbildungsqualität auszugleichen.

Der CCD-Bildgeber integrier^ das auf seine Aufnahmefläche geworfene Licht, wenn er ein gegebenes Objektbild verarbeitet. Wie erwähnt, kann die Beleuchtungsblitzlampe viele Male während einer jeden Beleuchtungsfolge oder eines Intervalls ausgelöst werden, um eine Gesamtspitzenhelligkeit ohne Veränderung des Ausgleichs zwischen den Blitzen erzielen, wobei verschiedene Farben der Beleuchtung erzeugt werden. Nachstehend wird ein Verfahren beschrieben, wonach eine Beleuchtungsregelung mit einer automatischen Verstärkungsregelung gekoppelt wird, um Videobilder hoher Qualität in einem weiten Änderungsbereich der Objektszenen zu erreichen, wobei der Bildgeber gleichzeitig nahe seinem optimalen Signalpegel arbeitet, die sich gut über den Pegel der Grundhelligkeitsstörung erheben und sich der Sättigung des CCD annähern, diese jedoch nicht erreichen.

Fig. 1b stellt eine Schaltung dar, welche dieses Verfahren in Umrissen erklärt. Die Ausgangssignale des Bildgebers stehen am Eingang 50 an und gelangen von dort zu einer Reihe von Verstärkern über eine Leitung 54. Die Signale laufen über zwei Stufen der Videoverstärkung 51 und 52, ehe sie am Eingang 55 des Videoprozessors anliegen. Der Videoverstärker 51 der zweiten Stufe ist ein Verstärker mit regelbarem Verstärkungsgrad. Das Ausgangssignal des Videoverstärkers wird durch einen Detektor 60 für automatische Verstärkungsregelung und automatische Beleuchtungsregelung über die Eingangsleitung 61 überwacht.

Der Detektor für automatische Verstärkungs- und Lichtregelung vergleicht den Videosignalpegel mit einem zweiten Signal, das von einem Widerstandsnetzwerk erzeugt wird, welches aus den Widerständen 62 und 63 besteht. Der Detektor ist so eingestellt, daß er anschaltet, wenn der Pegel des Videosignals den Pegel erreicht, an dem das Videobild überstrahlt, wodurch er ein Ausgangssignal· erzeugt. Wenn der Detektor angesteuert wird, kann der Kondensator 64 in seiner Ausgangsstufe zurück über die Detektorschaltung entladen. Wenn die Spannung am Kondensator kleiner wird, nimmt auch die Spannung auf der Emitterseite des Puffertransistors 56 für die automatische Verstärkungsregelung entsprechend ab. Der Puffertransistor 65 ist ein dauernd arbeitender Spannungsfolger. Ein Potentiometer 66 ist zwischen den Pufferemitter und einer negativen Versorgungsspannung von 12V geschaltet. Ein Rückführungssignal entwickelt sich am Potentiometer, das zur Regelung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 51 mit regelbarem Verstärkungsgrad dient. Der Widerstand 66 ist so eingestellt, daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers verringert wird, wenn sich der Pegel des Videosignales einer Amplitude nähert, bei der das auf der Videoröhre dargestellte Videobild beginnt, zu überstrahlen

oder zu verschleiern. Der Detektor für automatische Verstärkungsregelung und automatische' Lichtregelung sowie der Puffer für automatische Verstärkungsregelung vereinigen sich und bilden einen herkömmlichen Weg für eine automatische Verstärkungsregelung, die eingestellt werden kann, um ein gegebenes SS-Ausgangssignal aus einem großen Bereich von Eingangssignalen zu erzeugen. Außer bestimmten Einschränkungen bei der Schaltung gibt es noch andere Punkte, welche den nützlichen und wünschenswerten Bereich der Schaltung der automatischen Verstärkungsregelung begrenzen. Wenn beispielsweise die Ausgangssignale des Bildgebers bis zu einem Sättigungspunkt stark sind, dann ist das Ausgangssignal der automatischen Verstärkungsregelung äußerst schwach. Wenn ebenso das Videoausgangssignal des Bildgebers verhältnismäßig niedrig ist, muß der Grad der automatischen Verstärkungsregelung entsprechend hoch sein und damit auch das Rauschen bzw. die Grundhelligkeitsstörung im Bildbereich erhöhen.

Nachdem erfindungsgemäßen Verfahren wird die automatische Verstärkungsregelschleife an eine automatische Lampenoder Lichtregelschaltung gekoppelt '„ um die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden. Diese beiden Regelkreise arbeiten auf genau denselben Entscheidungsfähigkeitgrundsätzen und können daher leicht miteinander gekoppelt werden.

Ein zweiter Detektor 70 für automatische Lampen- oder Lichtregelung (ALC) ist an den Emitter einer Pufferschaltung 65 für automatische Verstärkungsregelung geführt, der die Emitterspannung abgreift. Der zweite Detektor steuert durch, wenn die in das Schwellwertpotentxometer für die automatische Lichtregelung eingespeiste Schwellenspannung überschritten wird. Beim Ansteuern, geht das Ausgangssignal des Detektors für automatische Lichtregelung auf -12V, wobei Strom durch den Widerstand 73

in der Endstufe fließt und bewirkt, daß sich der Kondensator 75 entlädt. Wenn die am Kondensator anliegende Spannung unter +12V abfällt, verringert sich auch die Spannung am Emitter des Puffertransistors 77 für die automatische Lichtregelung. Dieser ALC-Puffer ist wie der Puffer für die automatische Verstärkungsregelung (AGC) ein dauernd arbeitender Spannungsfolger und befindet sich in der Lichtregelschleife, um den Pegel der Versorgungsspannung V

zu bestimmen, der den drei Lichtamplitudenpotentiometern 33-35 eingespeist wird. Wie erwähnt, ist die Lampensteuer schaltung 10 so ausgelegt, daß die Amplituden der Einzelfarblichter direkt proportional zur Spannung an den Potentiometerschieifern sind. Die Schleiferspannung ist wiederum direkt proportional der ALC-Versorgungsspannung V . Als Ergebnis dieser Beziehung führt ein cc

gegebener Prozentsatz einer Veränderung der Versorgungsspannung am Punkt 47 zu einer gleichen prozentuellen Veränderung bei jeder der drei einzelnen Lampenausgangsleistungen. Daher wird der in die Regler 33-3 5 eingegebene gewählte Farbausgleich beibehalten, während die Lampenausgangsleistung automatisch mit Hilfe der ALC-Schaltung geregelt wird. Mit diesem Verfahren läßt sich eine stufenlose Lichtverringerung bis nahe dem Null-Lichtpegel erreichen, ohne den Farbausgleich der Einrichtung zu stören.

In der Praxis wird der erste Detektor 60 für automatische Verstärkungs- und Lichtregelung (AGC/ALC) so eingestellt, daß er beaufschlagt wird, wenn das Videosignal einen vor-30' gewählten Pegel erreicht, womit optimale Videobilder erzielt werden. Der zweite Detektor für automatische Lichtregelung (ALC), der in Reihe mit dem Ausgang des ersten Detektors geschaltet ist, wird über das Schwellwertpotentiometer 71 für automatische Lichtregelung an einem Punkt

ΛΑ At

angesteuert, der gerade vor dem Licht, bei welchem das CCD beginnt, sich zu sättigen oder zu überstrahlen, d.h. an einem Punkt, bei dem die Verstärkungsregelung des Videoverstärkers nicht weiter verringert werden kann, ohne auch die Lichtstärke zu verkleinern, damit das CCD nicht überstrahlen kann. Wenn der Detektor für automatische Lichtregelung anschaltet, wird die gemeinsame Versorgungsspannung, die an jedem der einzelnen Lichtamplitudenregelkreise anliegt, herabgesetzt, wodurch auch die Beleuchtungsstärke der Lampe reduziert wird, ohne den Farbausgleich der Einrichtung zu beeinflussen.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Videoendoskop mit einem im Spiegelkopf eines Gerätes angeordneten Halbleiterbildgeber zum Aufzeichnen von Licht-Bildern eines Zielobjekts und der taktgesteuerten Ausgabe der Bilddaten in Form eines Videosignals mit einer Einrichtung zum Regeln des Videosignalpegels, gekennzeichnet durch

eine Lampe (13) zum Beleuchten eines Zielobjekts (11) im Sichtbereich des Bildgebers, wodurch vom Geber aufgezeichnete Bilddaten"-d.es Objekts (11) als Videosignal taktgesteüert ausgegeben werden,

eine Farbscheibe (12), mit welcher eine Reihe von Filtern verschiedener Farben der Folge nach durch den Lichtstrahl der Lampe (13) synchron mit jedem Videoteilbild geführt werden, um das Objekt (11) der Reihenfolge nach mit dem Licht einer jeden einzelnen Farbe synchron mit dem Teilbild.abzubilden,

eine Lampensteuerung (37,33;38,34;39,35) mit einer Einzel-Lichtamplitudenregelung (42,!43,44) zum Regeln der Lichtstärke der Lampe (13) während einer jeden Bildaufbaufolge, wobei jede einzelne Lijchtamplitudenregelung (37,33;38,34;39,35) einen einstellbaren Spannungsteiler (33,34,35) aufweist, um die Lampe (13) mit einer gemeinsamen Spannungsquelle (47) zu verbinden, damit die Farbintensität der durch den Geber während eines Teilbildes aufgezeichneten Bilder proportional ausgeglichen werden kann,

einen Detektor (60), der den Pegel der taktgesteuerten Ausgangssignale des Bildgebers abtastet und ein veränderlichen Ausgangssignal für den Videosignalpegel erzeugt, und

einen Regler (77), der automatisch gemeinsame Spannungsversorgung (47) für die Regler (71,70) der Lampe (13) in Abhängigkeit vom veränderlichen Ausgangssignal des Detektors (60) regelt, um das Videosignal auf einem Sollpegel'aufrecht zu erhalten, ohne den Ausgleich der aufgezeichneten Frabbilder zu beeinträchtigen.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Videoverstärker (51) mit veränderlichem Verstärkungsgrad die Verstärkung des Videosignals regelt, sowie dadurch, daß der Detektor (60) eine erste Vergleichsschaltung (62) aufweist, um den Pegel des Videoausgangssignals des Verstärkers (51) zu messen und den Verstärkungsgrad des Verstärkers (51) automatisch zu regeln, wenn der Pegel des Videosignals einen ersten vorgegebenen Pegel übersteigt.

3. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (60) eine zweite Vergleichsschaltung (63) aufweist, um das Ausgangssignal der ersten Vergleichs-

die schaltung (62) abzugreifen und automatisch/gemeinsame Spannung zu reglen, die dem Lichtamplitudenregler (70, 71) eingespeist wird, wenn das Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung (62) einen zweiten vorgegebenen Pegel erreicht.

4. Endoskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vergleichsschaltung (63) auch eine Vorrichtung (66) aufweist, welche den vorgegebenen Pegel bis zu einem Punkt regelt, der gerade unterhalb des Pegels liegt, an welchem der Halbleiterbildgeber gesättigt wird.

5. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbscheibe (12) ein rotes, grünes und blaues Filter aufweist, um drei Farbbildaufbaufolgen synchron mit jedem Teilbild zu erzeugen sowie dadurch, daß die Lampensteuerung einen Regler (37,33) für die rote Amplitude, einen Regler (38,34) für die grüne Amplitude sowie einen Regler (39,35) für die blaue Amplitude aufweist.

6. Verfahren zum Regeln des Signalpegels eines Videoendoskops mit einer einzigen Lampe zur Beleuchtung eines Objekts und einer Farbscheibe, um Filter verschiedener Farben durch den Lichtstrahl der Lampe synchron mit jedem Videoteilbild zu leiten, wodurch farbgetrennte Bilder des Objekts erzeugt werden, gekennzeichnet durch Schaffen eines Halblexterbildgebers, der der Reihe nach die farbgetrennten Bilder synchron mit jedem Teilbild aufzeichnet, und taktgesteuertes Ausgeben der Bilddaten als ein Videosignal,

Einstellen der Beleuchtungsstärke der Lampe während einer

jeden Farbbildaufbaufolge, so daß die Farbbilder propor-

tional ausgeglichen sind, I

Abtasten des Pegels des vom Bildgeber unter Taktsteuerung ausgegebeilen Videosignals,

gleichzeitiges Regeln der Lichtstärke der Lampe während einer jeden Farbbildaufbaufolge, wodurch das Videosignal auf einem Sollpegel gehalten wird, ohne den Farbausgleich zu beeinträchtigen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsverstärkung des Videosignals auf einem ersten Signalpegel geregelt wird unä_/ nachfolgend^ Regeln der Lichtstärke der Lampe, wenn der Pegel des Eingangssignales höher wird als das Ausgangssignal, das den ersten Ausgangspegel erzeugte.