DE3530778A1 - Endoskop mit einer festkoerper-bildaufnahmevorrichtung - Google Patents

Description

Bes chreibung

ENDOSKOP MIT EINER FESTKÖRPER-BILDAUFNAHMEVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wobei der Dynamikbereich der von der Vorrichtung abgegebenen Signale gesteuert wird sowohl von einer Beleuchtungsvorrichtung als auch einer Verstärkungsvorrichtung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor und wobei die Regelung der Beleuchtungsvorrichtung zusätzlich unter Regelung drr Verstärkervorrichtungen erfolgt.

In den letzten Jahren sind verschiedene Endoskope bekannt geworden, die eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, beispielsweise eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) verwenden. Bei derartigen Endoskopen ist es bekannt, zur
Farbabbildung eine ladungsgekoppelte Vorrichtung zu ver-

wenden, ein Farbfilter getrennt oder einstückig mit der ladungsgekoppelten Vorrichtung anzuordnen und das Licht für die drei Grundfarben nacheinander umzuschalten und es auf die ladungsgekoppelte Vorrichtung zu richten. Einzelheiten derartiger Ausführungen sind beispielsweise aus den Patentveröffentlichungen Nr. 55/54 9 33 und 51/65 6 92 bekannt.

CCD-Vorrichten besitzen zahlreiche fotoempfindliche Bildelemente, die auch "Pixel" genannt werden, wie dies in der Zeitschrift "Scientific American" veröffentlicht im Februar 1974 beschrieben ist. Die Bildelemente sind senkrecht zu der Weitwinkel-Mittelbreite des Objektlinsensystems angeordnet, so daß sich insgesamt ein rechteckiges Gittermuster ergibt. Wird eine derartige Gittermusterfläche als Lichtempfangsfläche verwendet und Lichtenergie darauf gerichtet, dann werden die Elektronen, die innerhalb jedes Bildelementbereichs existieren gesammelt, so daß sich Ladungsgruppen ergeben. Nach einer gewissen Zeit werden diese Ladungen zu einer jedem Bildelement entsprechenden Elektrode bewegt und ein Ausgangssignal proportional der Größe der Ladungsgruppe kann erhalten werden. Die Gruppe von Ladungen für diejenigen Teile des bestrahlten Bildes mit niedriger Helligkeit ist klein und diejenige Ladungsgruppe für Teile mit hoher Helligkeit ist groß.

Wichtig für die Eigenschaften von CCD-Vorrichtungen ist die Empfindlichkeit und der Dynamikbereich. Die Empfindlichkeit der CCD-Vorrichtung ist ihre Fähigkeit,die Signalladungen zu akkumulieren, damit diese der Größe der Lichtmenge entsprechen. Andererseits enthält die CCD-Vorrichtung Störladungen, die durch einen Dunkelstrom oder Unscharfen bewirkt werden. Die Signalladungen für denjenigen Teil des bestrahlten Bildes mit niedriger Helligkeit werden somit von Störladungen überdeckt, was zu einem unklaren Bild führt. Der Dynamikbereich der CCD-Vorrichtung wird durch die Menge von Stör-

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ladungen bestimmt.

Manche verschwommenen angezeigten Bilder rühren von einer unterschiedlichen spektralen Lichtausbeute her. Wird Licht in den drei Grundfarben verwendet, dann verringert sich die Helligkeit eines mit der gleichen Helligkeit gebildeten,bestrahlten Bildes in der Reihenfolge der grünen, roten und blauen Farbe auf dem Anzeigeschirm. Bei einem dieses Verfahren verwendeten Endoskops kann somit eine genaue Pegelsteuerung nicht erwartet werden, wenn diese Regelung abhängig ist vom Helligkeitspegel der drei Grundfarbsignale. Es ist somit erforderlich, die Regelempfindlichkeit in der Reihenfolge Blau, Rot und Grün zu ändern.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Endoskops bei dem die vorgenannten Probleme von Bedeutung sind. Dieses Endoskop verwendet ein Farbfilter für eine Farbabbildung.

In Fig. 1 ist das vollständige Endoskop mit dem Bezugszeichen 1 versehen und in dem vorderen festen Abschnitt des Einsatzteiles 2 ist eine Abbildungsvorrichtung vorgesehen.

Insbesondere ist eine Öffnung am Stirnende ausgebildet, in der eine Objektlinse 3 zur Bildformung angeordnet ist. Eine CCD-Vorrichtung 4 ist an einer derartigen Stelle angeordnet, daß ihre Abbildungsfläche (Lichtempfangsfläche) in der Brennebene der Objektlinse 3 liegt.

Im optischen Weg zwischen der Objektlinse 3 und der CCD-Vorrichtung 4, beispielsweise an der Pupillen-Position der Objektlinse 3, ist ein Analysator (Polarisator) 5 angeordnet und das von dem Objekt reflektierte Licht fällt auf die Abbildungsfläche durch den Analysator 5. Der Analysator 5 kann innerhalb eines Winkelbereichs von ungefähr 90 Grad mittels eines Antriebs 6 gedreht werden.

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Das auf der vorgenannten Fläche gebildete Objektbild wird in Videosignale umgewandelt, indem sie dem Fernsehsignalwandler zugeführt werden. Insbesondere werden sie in drei Rot-, Grün- und Blaufarbsignale durch den Fernsehsignalwandler umgewandelt und an die Rot-, Grün- und Blauanschlüsse des Farbfernsehmonitors 8 angelegt und von diesem angezeigt.

Neben der vorstehend genannten Abbildungsvorrichtung besitzt der Einsatzteil 2 einen beleuchtungslichtführenden Lichtleiter 9, der durch ein optisches Faserbündel gebildet wird und dessen rückseitiges Stirnende entfernbar mit einer Lichtquellenvorrichtung 10 verbunden ist, so daß Beleuchtungslicht von einer Beleuchtungslampe 11 reflektiert durch die konkave Fläche eines Reflexionsspiegels 12 und kondensiert durch einen Kondensor 13 ausgestrahlt wird.

Das durch den Kondensor 13 kondensierte Beleuchtungslicht leuchtet durch den Lichtleiter 9 und von dem vorderen Stirnende des Lichtleiters 9 wird Licht auf eine Lichtverteilungslinse 14 gerichtet und von dieser Linse verbreitert. Hierdurch ergibt sich eine Beleuchtungsvorrichtung.

In einer Pupillen-Position der Lichtverteilungslinse 14 zwischen dieser und dem vorderen Stirnende des Lichtleiters 9 ist ein Polarisator 15 angeordnet, der das Beleuchtungslicht vom vorderen Stirnende des Lichtleiters 9 in eine geeignete polarisierte Welle, z.B. eine P-Welle polarisiert.

Eine Anordnung, die den auf der Beleuchtungsseite angeordneten Polarisator 15 und den auf der Abbildungsseite angeordneten Analysator 5 einschließt und die Beleuchtungslichtmenge unter feststellen des Ausgangssignalpegels entsprechend der Änderung der Beleuchtungslichtmenge feststellt und den Analysator 5 dreht, ist wie folgt ausgebildet:

Das Ausgangsvideosignal von der CCD-Vorrichtung 4 wird an einen

Eingang eines .Vergleichersl7 angelegt, dessen anderer Eingang mit einem elektrischen Potential belegt wird, das auf einen Bezugswert Vs, etwa den Sättigungspegel eingestellt ist. Ist das Videosignal höher als der Bezugspegel Vs, dann gibt der Vergleicher 17 ein Signal mit einem hohen Pegel ab. Das Ausgangssignal des Vergleichers 17 wird für eine Bildperiode durch einen Integrator 18 integriert und der integrierte Wert wird mittels eines Verstärkers 19 verstärkt. Von dem integrierten Wert wird ein Wert Vo mittels eines Subtrahierers 20 subtrahiert, wenn der integrierte Wert 0 entspricht, um den Antrieb 6 zu regeln, wodurch sich eine Regressionsschaltung ergibt.

Die Antriebskraft für den Antrieb 6 wird gemäß dem Regelsignalpegel (Antriebssignalpegel) geändert, wie er von dem Subtraktor 20 abgegeben wird. Dies erfolgt ähnlich wie bei einem Voltmeter mit beweglicher Wicklung. Wenn der Eingangssignalpegel hoch ist, dann wird die Antriebskraft entgegen einer Spiralfeder als Anfangskraft erhöht und der auf seiner Welle angebrachte Analysator 5, der bei fehlender Drehung so eingestellt ist, daß er nur die P-Wellenkomponente durchläßt, wird umjeinen Winkel gedreht, der mit dem Pegel des Regelsignals übereinstimmt.

Auf der Vorderseite der Abbildungsfläche der CCD-Vorrichtung 4 ist ein Farbfilter für die drei Grundfarben beispielsweise in Form einer Mosaikanordnung angeordnet und das von den Lichtempfangselementen der Abbildungsfläche empfangene Licht wird zu demjenigen, geleitet-, das den Bildelementen des Lichts jeder Wellenlänge der drei Grundfarben entspricht und wird mittels einer Abtast- und Halteschaltung im Fernsehsignalwandler 7 aufgetrennt für jedes Farbsignal. Nach Einfügen des horizontalen und vertikalen Synchronisiersignals werden die Signale als R G B-Farbsignale abgegeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der Antrieb 6

durch ein Regelsignal von der Regressionsschaltung angetriebenem den Drehwinkeides Analysators 5 zu ändern. Gemäß dem Drehwinkel des Analysators 5 kann die auf die Abbildungsfläche auffallende Lichtmenge geregelt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel wird die auf die CCD-Vorrichtung 4 auffallende Lichtmenge einfach verringert oder erhöht gemäß der Änderung des Ausgangssignalpegels und es erfolgt keine Regelung bezüglich eines gleichförmig, klaren Bildes in einem Bereich einer geringen Lichtmenge bis zu einer hohen Lichtmenge, obwohl in einem gewissen Grade verhindert wird, daß sich der Dynamikbereich verringert.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung besitzt ferner den Nachteil, daß es eine lange Zeit benötigt, bevor bei Auftreten einer Änderung des Ausgangssignalpegels der Analysator 5 um den entsprechenden Winkel gedreht ist.

Auch wird bei dem bekannten Endoskop die Lichtmenge durch manuelles Schalten des ND-Filters (Filter neutraler Dichte) eingestellt, das in den Lichtstrahl der Lichtquelle eingefügt ist. Es fehlt somit ein rasches Ansprechen und die Lichtmengeneinstellung kann nur in einigen Stufen erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Endoskop mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung anzugeben, das den Dynamikbereich korrigieren kann, so daß gleichförmig klare Bilder im Bereich einer geringen Lichtmenge bis zu einer hohen Lichtmenge angezeigt werden können.

Ferner soll ein rasches Ansprechen und eine rasche Regelung möglich sein. Dabei soll sowohl eine Lichteinstellvorrichtung als auch eine elektrische Regelvorrichtung zum Einsatz kommen, wobei die Lichteinstellvorrichtung durch die elektrische Regelvorrichtung unterstützt wird und nicht nur eine unabhängige Regelung durch die eine oder andere

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Vorrichtung erfolgt.

Das erfindungsgemäße Endoskop weist auf: Eine Lichteinstellvorrichtung, die den Ausgangspegel des von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung abgegebenen Signals feststellt und das Licht der Beleuchtungslichtquelle auf der Basis des festgestellten Pegels einstellt, eine Verstärkungsvorrichtung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor zum Verstärken des im feststellenden Teil der genannten Vorrichtung abgegebenen Signals und eine Vorrichtung die das von der Verstärkungsvorrichtung kommende Signal feststellt und den Verstärkungsfaktor der Verstärkungsvorrichtung auf der Basis des festgestellten Wertes regelt.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines beispielsweisen bekannten Endoskops,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Endoskops

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Rotationsfilter, das bei dem Endoskop gemäß Fig. 2 Verwendung findet.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Die Einrichtung nach dem Ausführungsbeispiel weist eine Beleuchtungsvorrichtung 21 auf, die ein zu betrachtendes Objekt beleuchtet und deren LichtausSendung einstellbar ist,

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sowie eine Verstärkungsfaktorregelvorrichtung 22, die die Amplitude des von einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, etwa einer CCD-Vorrichtung 4' abgegebenen Signals regelt.

Dies bedeutet, daß das von der CCD-Vorrichtung 4' an dem vorderen Ende des Einsatzteiles 2 des Endoskops abgegebene Signal über einen Vorverstärker 23 und einen Videoverstärker 24,der dazu;in Reihe geschaltet ist, an einem ersten Signalfeststellpunkt 25 für eine automatische Lichteinstellung mittels der Beleuchtungsvorrichtung 21 angelegt wird und gleichzeitig der Verstärkungsfaktorregelvorrichtung 22 zugeführt wird, die nach dem ersten Feststellpunkt 25 liegt.

Die Beleuchtungsvorrichtung 21 weist einen Schaltungsteil 21a und einen optischen Teil 21b auf, wobei der Schaltungsteil 21a das auf der Basis des Signals am ersten Feststellpunkt 25 gebildete Lichtregelsignal Sl dazu verwendet,das Galvanometer 26 des optischen Teils 21b anzutreiben. Die Ausgangswelle des Galvanometers 26 ist mit einer Blende 27 verbunden, die Beleuchtungslicht von dem Lichtquellenteil 12' einstellt und auf das Kondensorsystem 28 richtet. Das durch das Kondensorsystem 23 laufende Licht wird an der Position eines Schlitzes 29 kondensiert und fällt auf ein hinter dem Schlitz 29 angeordnetes Eingangsübertragungslinsensystem 30, so daß das Beleuchtungslicht einen vorgegebenen Querschnitt bekommt. Das Beleuchtungslicht gelangt zu einem Ausgangsübertragungslinsensystem 33 durch ein Drei-Farben-Rotationsfilter 32, das mittels eines Synchronmotors 31 gedreht wird. Das Ausgangsübertragungslinsensystem 33 verlassende Licht wird am Eingang des Lichtleiters 9 eingeführt. Der Synchronmotor 31 besitzt eine Servoschaltung 34 und dreht das Rotationfilter mit einer konstanten Drehzahl in einer vorgegebenen Richtung. Ein Rotationsdetektor 35 stellt den Startimpuls fest für die Rotationsstartposition und Lichtabschirmbereiche zum Abtasten der Rot-, Grün- und Blau-Filterbereiche des Rotationsfilters 32,sowie den Abtastimpuls zur Anzeige der Abtaststartposition von der CCD-Vorrichtung. Die

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vom Detektor 25 festgestellten Signale werden einem Zeitgabegenerator 36 zu dessen Regelung zugeführt.

Andererseits legt der Schaltungsteil 21a der Beleuchtungsvorrichtung 21 die Signale am Feststellpunkt 25 an das eine Ende einer Reihenschaltung aus drei Widerständen Rl, R2 und R3,deren anderes Ende geerdet ist. Das eine Ende Pp sowie die Zwischenpunkte P„, P_R sind an einen Analogschalter 37 mit drei Eingängen angelegt. Der Signalpegel an den Punkten P , P_R und Ρ«»der an den Analogschalter 37 angelegt wird, wird derart eingestellt, daß er der spektralen Lichtausbeute für grünes Licht, rotes Licht und blaues Licht in der angegebenen Reihenfolge entspricht, so daß eine unabhängige Lichteinstellung während jeder Farbsignalperiode durchgeführt werden kann. Insbesondere erzeugt der Zeitgabegenerator 36, der den von dem Rotationsdetektor 35 festgestellten Impuls empfängt, den Schaltimpuls S2 für Rot, Grün und Blau im Einklang mit dem vorgenannten Startimpuls und Abtastimpuls, und der Schaltimpuls stellt die Position des Analogschalters 37 ein.

Das Ausgangssignal des so für jede Farbsignalperiode geschalteten Analogschalters 37 wird an einen ersten Eingang eines ersten Vergleicherverstärkers 39 über ein Tiefpaßfilter 38 angelegt. Am zweiten Eingang des ersten Vergleicherverst?.rkers 39 ist eine Bezugspannungsquelle angeschlossen, um eine Spannung VrI entsprechend dem Mittelwert des minimalen Grenzwertes anzulegen, der den Dynamikbereich der CCD-Ausgangs signale ermöglicht. Wenn der Mittelwert (Helligkeitssignal) des Signals von dem Analogschalter 37 geringer als als VrI während einer Farbsignalperiode wird, dann kann der erste Vergleicherverstärker 39 das Lichtregelsignal Sl an das Galvanometer 26 anlegen.

In der Verstärkungsregelschaltung 22 emfängt ein Multiplizierer 40 das Signal am ersten Feststellpunkt 25, wobei das

Ausgangssignal des Multiplizierers an einen zweiten Feststellpunkt 41 angelegt wird. Das Signal am zweiten Feststellpunkt wird dem Farbmonitor 41 über den Fernsehsignalwandler 7 zugeführt und angezeigt sowie an den einen Eingang einer Reihenschaltung angelegt, die aus Widerständen R4, R5 und R6 besteht. Das andere Ende dieser Reihenschaltung ist mit Erde verbunden und die Signale an dem einen Endpunkt Q_r und den Verbindungspunkten Q_R und Q_ werden an einen Analogschalter 42 angelegt. Dieser Analogschalter 42 empfängt ebenfalls den gleichen Schaltimpuls S2 wie der Analogschalter 37 der Beleuchtungsvorrichtung 21 und das durch den Analogschalter 42 ausgewählte Signal wird an den ersten Eingang eines zweiten Vergleicherverstärkers 44 angelegt, an dessen zweiten Eingang eine Bezugsspannungsquelle angeschlossen ist, die eine Spannung Vr2 an den zweiten Vergleicherverstärker anlegt. Die Spannung Vr2 wird auf einen Wert eingestellt, der dem Helligkeitssignalpegel des minimalen Grenzwertes entspricht, der noch den Dynamikbereich des durch den Multiplizierer 40 laufenden Signals, d. h. des geregelten Signals ermöglicht. Fällt der Wert des Signals zwischen den Analogschalter 42 und den zweiten Vergleicherverstärker 44 geschalteten Tiefpassfilters 43 unter den Spannungswert Vr2,dann kann die Verstärkung des Multiplizierers 40 geregelt werden.

Fig. 3 zeigt das vorgenannte Rotationsfilter 32 mit Filterbereichen 32B, 32G und 32R,die den blauen, grünen bzw. roten Lichtanteil des von dem Lichtquellenteil 12' abgegebenen weißen Lichts durchlassen. Zwischen den Filterbereichen sind Lichtabschirmbereiche 32C_D, 32C„ und 32C_n vorgesehen, die jeweils eine Lichtabschirmperiode zwischen denjenigen Perioden erzeugen, während denen das Grundfarbenlicht auf ein Objekt gerichtet wird, was während einer Umdrehung des Filters während aufeinanderfolgender Feldperioden stattfindet. Die Öffnung 45 stellt den Startimpuls des Rotationsfilters 32 fest, während die öffnungen 46R, 46G und 46B zur Feststellung der Abtastimpulse für die R-, G- und B-Videosignalabtastung dienen. Der

Startimpuls tritt bei Beginn jeder Feldperiode auf.

Bei einem derartig ausgebildeten Endoskop fällt Beleuchtungslicht, für das die Abschirmperioden und die Perioden für das Licht der drei Grundfarben mittels des Rotationsfilters 32 eingestellt werden, durch das Ausgangsübertragungslinsensystem 33, den Lichtleiter 9 und die Lichtverteilungslinse 14 und beleuchtet ein Objekt. Das Licht fällt dann auf die Lichtempfangsflache der CCD-Vorrichtung 4', die Bildlichtenergie entsprechend den Wiederholungen jeder Periode abgibt. Die von der CCD-Vorrichtung 4' abgetasteten Videosignale werden an den ersten Feststellpunkt 25 über den Vorverstärker 23 und den Videoverstärker 24 angelegt und ein Teil derselben wird dem Multiplizierer 40 zugeführt, während ein anderer Teil an die Reihenwiderstände Rl, R2 und R3 der Beleuchtungsvorrichtung 21 zugeführt wird.

Während der Rotsignalperiode legt beispielsweise der Analogschalter 37 das Rotsignal des aufgeteilten Pegels am Verbindungspunkt P_R der Widerstände Rl und R2 an das nachfolgende Tiefpaßfilter 38_fdas den Mittelwert der Signale an den ersten Eingang des ersten Vergleicherverstärkers 39 anlegt. Wenn der Mittelwert geringer ist als die Bezugsspannung VrI, dann gibt der erste Vergleicherverstärker 39 ein Lichtregelsignal Sl ab, so daß das Galvanometer 26 die öffnung der Blende 27 aufweitet. Hierdurch wird die Beleuchtungslichtmenge von dem Lichtquellenteil 12' und die auf die CCD-Vorrichtung 4' gelangende Lichtenergie sowie der Helligkeitspegel des Videosignals erhöht. Somit erhöht sich die Amplitude des Rotsignals und der Dynamikbereich kann vergrößert werden. Der erste Vergleicherverstärker 39 kann auch die Blende 27 in analoger Weise durch Abgabe des Lichtregelsignals proportional zu der Pegeldifferenz zwischen der Spannung VrI und dem Ausgangspegel des Tiefpaßfilters 38 regeln.

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Lichtregelung in

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der Beleuchtungsvorrichtung 21 mittels eines unabhängigen Signalpegels für jedes Grundfarbensignal. Dies bedeutet, daß der Signalpegel am Punkt P„ während der Rotsignalperiode, am Punkt P^ während der Grünsignalperiode und am Punkt "P_r während der Blausignalperiode als das Signal verwendet wird, das durch den ersten Vergleichervertärker 39 mit der Bezugsspannung verglichen wird. Somit kann das Blausignal mit der geringsten spektralen Lichtausbeute auf der Basis des Signals mit dem kleinsten Pegel am Punkt P_ß geregelt werden und seine Lichtregelfähigkeit ist größer als dasjenige während der Rotsignalperiode und der Grünsignalperiode. Während der Grünsignalperiode mit der größten spektralen Lichtausbeute erfolgt die Lichtregelung mit einer erhöhten Verringerung des Helligkeitspegels verglichen mit dem Rotsignal und dem Blausignal.

Bei der vorliegenden Erfindung können die Signale, für die die oben beschriebene Lichtregelung durchgeführt wird, ferner mit hoher Geschwindigkeit elektrisch bezügl· der Verstärkung geregelt werden. In der Beleuchtungsvorrichtung 21 wird eine merkliche Zeit benötigt,bis die Blende 27 aufgeweitet wird, auch wenn das Lichtregelsignal Sl durch den ersten Vergleicherverstärker 39 abgegeben wird, wenn der Signalpegel am ersten Feststellpunkt 25 geringer wird. In der Zwischenzeit tastet die CCD-Vorrichtung 4' die Signale mittels des Beleuchtungslichts mit einer ungenügenden Helligkeit ab und führt diese Signale dem Multiplizierer 40 zu. Deshalb werden gemäß der vorliegenden Erfindung die vom Multiplizierer 40 kommenden, am zweiten Feststellpunkt 41 auftretenden Signale an den Punkten Q^, Q₁, und Q_D mit vorgegebenen aufgeteilten Pegeln versehen und dem Analogschalter 42 entsprechend der jeweiligen Signalperiode zugeführt. Der Analogschalter 42 wird durch den Schaltimpuls S2 synchron mit dem Analogschalter 37 der Beleuchtungsvorrichtung 21 betätigt und legt ausgewählte Signale an das Tiefpaßfilter 43. Der zweite Ver-

gleichervertärker 44 gibt das Verstärkungsregelsignal S3 zur unmittelbaren Regelung des Multiplizierers 40 ab, das proportional zu der Pegeldifferenz zwischen dem Mittelwert der durch das Tiefpaßfilter 43 geformten Signale und der Spannung Vr2 ist. Diese Regelgeschwindigkeit ist wesentlich höher als die Betätigungsgeschwindigkeit des Galvanometers 26 und der Blende 27 in der Beleuchtungsvorrichtung 21, so daß der Videosignalpegel bereits vor der Lichtregelung erhöht werden kann.

Da die vorliegende Erfindung eine Verstärkungsregelungsvorrichtung 22 zur Regelung des Videosignals verwendet, nachdem die Lichtregelung durchgeführt ist, ermöglicht die Verstärkungsregelungsvorrichtung 22 -=ine weitere Regelung, wenn der Dynamikbereich eng ist, da der Signalpegel nicht mehr ausreichend durch die Lichtregelung allein erhöht werden kann. Grundsätzlich ist die Regelung der Schaltungsverstärkung bezügl. des Signal-/Stör-Verhältnises der Beleuchtungslichteinstellung überlegen, so daß dieses mehr verbessert wird als wenn eine Lichtregelung und eine Verstärkungsregelung parallel zueinander durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß der Verstärkungsregelung Priorität vor der Lichtregelung gegeben wird.

Die vorliegende Erfindung bringt somit ein Abbildungssystem mit einem weiten Dynamikbereich und einer gleichförmigen spektralen Lichtausbeute.

Zusätzlich zu der Lichtregelvorrichtung bestehend aus dem Galvanometer 26 und der Blende 27 kann die Beleuchtungslichtmenge auch unter Verwendung des Polarisationsfilters gemäß Fig. 1 oder einer Kombination eines Polarisationsfilters und einer Flüssigkristallvorrichtung geregelt werden. Da sich die vorliegende Erfindung dadurch auszeichnet, daß, die Lichtregelvorrichtung und die Verstärkungsregelvorrichtung in

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Reihe kombiniert sind, kann sie auch auf ein Endoskop angewendet werden, das ein Farbmosaikfilter gemäß Fig. 1 verwendet .

Da, wie zuvor beschrieben, die vorliegende Erfindung eine elektrische Verstärkungsregelung zusätzlich zu einer Beleuchtungslichtregelung als Regelung der Ausgangssignale der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung verwendet, kann das langsame Ansprechen des mechanischen Antriebs der Lichtregelvorrichtung ausgeglichen werden durch die Verstärkungsregelungsvorrichtung; falls mit der Lichtregelvorrichtung allein kein ausreichender Dynamikbereich erzielt werden kann, dann wird dies durch die Verstärkungsregelungsvorrichtung erreicht, so daß Videosignale mit einem hohen Signal/ Stör-Verhältnis erzielt werden können.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   I)) Endoskop zur Aufnahme eines Objektbildes unter Verwendung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und einer Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des Objekts gekennzeichnet durch:

   Eine erste Pegelfeststellvorrichtung (37) zur Feststellung des Pegels des von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung (4') abgegebenen Videosignals,

   eine erste Pegelvergleichsvorrichtung (39) , die den von der Feststellvorrichtung (37) festgestellten Pegel mit einem ersten Bezugswert vergleicht und ein erstes Regelsignal gemäß der Pegeldifferenz abgibt,

   eine Lichtregelvorrichtung (26, 27) zur Regelung des Beleuchtungslichts von der Beleuchtungsvorrichtung auf der Basis des ersten Regelsignals,

   eine Verstärkungsvorrichtung (40) mit variabler Verstärkung, die die Videosignale von dem Feststellpunkt (25) der ersten Pegelfeststellvorrichtung (37) empfängt und verstärkt,

   eine zweite PegelfestStellvorrichtung (42), die den Pegel der Signale von der Verstärkervorrichtung (40) feststellt und

   eine Schaltung (44) zum Vergleich des von der zweiten Feststellvorrichtung (42) festgestellten Pegels mit einem zweiten Bezugswert und zur Abgabe eines zweiten Regelsignals gemäß der Pegeldifferenz und Verwendung dieses Signals als Verstärkungsregelsignal für die Verstärkervorrichtung (40).
2. 2. Endoskop nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung einen Lichtquellenteil (12¹) zur Abgabe von weißem Licht und ein vor dem Lichtquellenteil (12') angeordnetes Rotationsfilter (32) zur zeitseriellen Zerlegung des weißen Lichts in Licht der drei Grundfarben aufweist.
3. 3. Endoskop nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Pegelfeststellvorrichtung aufweist:

   Einen ersten, zweiten und dritten Widerstand (Rl, R2, R3), die in Reihe zwischen den Videosignal-Feststellpunkt (25) und Erde geschaltet sind, einen Analogschalter (37) zur Durchschaltung und Abgabe von Videosignalanteilen, die sich an den Verbindungspunkten zwischen dem Feststellpunkt (25) und dem ersten, zweiten und dritten Widerstand (Rl, R2, R3) ergeben, sychron mit der Dreifarben-Zerlegungszeitgabe des Rotationsfilters (32) , und ein Tiefpaßfilter (38) zur Mittelwertbildung und Abgabe von Signalen entsprechend jeder Farbperiode vom Schalter (37).
4. 4. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtregelvorrichtung eine Blende (27) oder ein Polarisationsfilter aufweist, die bzw. das in dem optischen Weg von der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet bzw. durch das Beleuchtungslicht gesteuert wird, sowie einen Antrieb (26) zum betätigen und steuern der Blende (27) bzw. des Polarisationsfilters auf der Basis des ersten Regelsignals von der ersten Pegelvergleichsvorrichtung (39).
5. 5. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, das die zweite Pegelfeststellvorrichtung aufweist :

   Einen vierten, fünften und sechsten Widerstand (R4,

   R5, R6), die in Reihe zwischen einem Feststellpunkt (41) für die von der Verstärkungsvorrichtung (40) kommenden Videosignale und Erde geschaltet sind,

   einen Analogschalter (42) zum Schalten und Abgeben von Videosignalanteilen, die sich an den Verbindungspunkten zwischen dem Feststellpunkt (41) und dem vierten, fünften und sechsten Widerstand (R4, R5, R6) ergeben, synchron zu der Dreifarben-Zerlegungszeitgabe des Rotationsfilters (32) und ein Tiefpaßfilter (43) zur Mittelwertbildung und Abgabe der Signale entsprechend jeder Farbperiode vom Analogschalter (42).