DE3631927A1 - Endoskopanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoskopanordnung mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die in eine Körperhöhle einführbar ist, um ein Bild davon aufzunehmen.

Eine typische bisherige Endoskopanordnung verwendet eine Faseroptik (fiberscope) mit einem Bildleiter aus einem Bündel von Lichtleitfasern.

Im Zuge der in jüngster Zeit erfolgenden Entwicklung sehr kompakter Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen ist auch eine verbesserte Endoskopanordnung entwickelt worden, bei welcher die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung im distalen Ende eines Einführteils des Endoskops montiert ist und ein Bild eines Untersuchungsobjekts unmittelbar aufgenommen und ohne Verwendung einer Bildleitfaser (unmittelbar) als Fernseh- oder Videosignal abgenommen (extracted) wird. Bei dieser Anordnung erfolgt eine medizinische Diagnose über den Fernseh-Monitor.

Bei der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung werden Signalladungen, die in Lichtempfangsteilen bei Empfang von Licht in diesen gespeichert werden, während der Austastperiode von den Lichtempfangsteilen übertragen. Nach Abschluß dieser Übertragung werden neue Signalladungen eingeführt. Die übertragenen Ladungen werden sequentiell nach einem Fernseh(abtast)system zu einem waagrechten oder Horizontal-Übertragungsteil übertragen und dann aus der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach außen ausgegeben oder abgenommen. Der Aufnahmebereich in der Körperhöhle kann dabei sowohl mit Dauerlicht als auch mit Lichtimpulsen beleuchtet werden.

Diagnose und Therapie unter Verwendung eines Endoskops erfolgen in der Weise, daß ein Mediziner ein Bild (eine Abbildung) auf Echtzeitbasis betrachtet. Eine Abbildung kann photographisch aufgenommen werden, um eine objektive Diagnose zu ermöglichen und die Wirkung der Behandlung prüfen zu können.

Bei einem bisherigen Endoskop mit Faseroptik ist eine Kamera zum Aufnehmen eines Untersuchungsobjekts am Okular der Sonde angebracht. Dabei kann die Belichtungszeit willkürlich über die Verschlußgeschwindigkeit (oder -zeit) der Stehbildkamera bestimmt werden, um in kurzer Belichtungszeit ein Bild ohne (Bewegungs-)Unschärfe aufzunehmen. Eine Unterbelichtung wird mittels eines Blitzlichtgeräts o. dgl. ausgeglichen, so daß die Belichtungszeit noch weiter verkürzt werden kann.

Da bei einer bisherigen Endoskopanordnung mit Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung ein Wiedergabebild von einem Fernseh-Monitor photographisch aufgenommen wird, muß das Wiedergabebild angehalten werden (das Wiedergabebild wird zur Gewinnung eines Stehbilds vorübergehend verarbeitet). Insbesondere ist dabei ein Einzelbildspeicher in einem Videoprozessor für die Verarbeitung eines Bildsignals angeordnet. Einem Einzelbild entsprechende Bilddaten (one-frame image data) werden im Einzelbildspeicher abgespeichert, und die gespeicherten Daten werden zur Gewinnung eines Stehbilds wiederholt ausgelesen und wiedergegeben. Gemäß einem genormten Zeilensprungabtastsystem, wie dem NTSC-(National Television System Committee)-System, betragen eine für die Erzeugung eines einem Teilbild entsprechenden Bilds (one-field image) erforderliche Periode 1/60 s und eine für die Erzeugung eines einem Einzelbild entsprechenden Bilds erforderliche Periode 1//30 s, entsprechend der Zwei-Teilbildzeit. Wenn ein im Einzelbildspeicher zu speicherndes Bild ein einem Einzelbild entpsrechendes Bild ist, tritt ein Zeitverzug von etwa 1/30 s auf. Auch wenn ein einem Teilbild entsprechendes Bild in den Einzelbildspeicher eingeschrieben wird, ergibt sich ein Zeitverzug von 1/60 s. Wenn insbesondere ein dem Einfluß des Herzschlags unterworfener dynamischer Körperteil, wie die Speiseröhre, aufgenommen werden soll, tritt typischerweise (Bewegungs-)Unschärfe auf, die nicht nur die Güte des Stehbilds, sondern auch die Güte des bewegten oder Laufbilds beeinträchtigt.

Für die Betrachtung einer Körperhöhle mit einem Endoskop muß die Intensität des Beleuchtungslichts entsprechend der Helligkeit eines Untersuchungsobjekts, z. B. einer Körperhöhlenwand, geregelt werden. Im Fall einer bisherigen Endoskopanordnung mit einer Bildleitfaser wird die Helligkeit des Objekts über die Bildleitfaser gemessen, wobei durch Regelung der Meßwert in einen vorbestimmten Bereich gebracht wird.

Ein Bereich, als mit einem Endoskop zu untersuchendes Objekt, ist ein räumlich enger Bereich. In einem solchen engen Bereich besitzen jedoch verschiedene Untersuchungsbereiche deutlich unterschiedliche Abstände zum distalen Ende des Einführteils des Endoskops sowie unterschiedliche Helligkeitspegel.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Endoskopanordnung zum wirksamen Korrigieren von auf unterschiedlichen Abständen zu einem Bildaufnahmeteil beruhenden Helligkeitsschwankungen in Beobachtungs- oder Untersuchungsbereichen und zur Gewinnung eines mit nur geringer (Bewegungs-)Unschärfe behafteten Bilds eines sich dynamisch bewegenden Untersuchungsbereichs. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bei einer Endoskopanordnung gemäß der Erfindung wird das Licht von einer Lichtquelle zum Erzeugen von Dauerlicht durch eine rotierende Blende oder Umlaufblende unter Erzeugung von Lichtimpulsen intermittierend blockiert oder unterbrochen; die Lichtimpulse werden auf einen Untersuchungsbereich geworfen, und die Intensität des Beleuchtungslichts wird nach Maßgabe einer durch die Umlaufblende gemessenen Ausstrahlungszeitspanne geregelt.

Bei der Endoskopanordnung mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung am oder im distalen Ende eines Einführteils können die auf unterschiedlichen Abständen zum Bildaufnahmeteil beruhenden Helligkeitsschwankungen der Aufnahmebereiche wirksam korrigiert werden, um ein mit nur geringer Unschärfe behaftetes Bild eines sich dynamisch bewegenden Untersuchungsbereichs zu gewinnen. Insbesondere wird dabei die Bildinformation im Einzelbildspeicher abgespeichert, und ein Stehbild mit nur geringer Unschärfe kann durch Anhalten des Bilds gewonnen werden. Darüber hinaus kann dabei die Lichtquelle selbst Dauerlicht liefern, so daß eine Leistungsverschlechterung der Lichtquelle, z. B. einer Lampe, auf ein Mindestmaß unterdrückt wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Endoskopanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Formen von Lichtabschirmteilen einer bei der Endoskopanordnung gemäß Fig. 1 verwendeten Blendenscheibe,

Fig. 3A bis 3D Zeitsteuerdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Form eines Lichtabschirmteils einer bei der Endoskopanordnung nach Fig. 1 verwendeten Blendenscheibe,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Endoskopanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6A und 6B schematische Darstellungen der Konstruktion von bei der Endoskopanordnung gemäß Fig. 5 verwendeten Blendenscheiben und

Fig. 7A bis 7C Zeitsteuerdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 5.

Fig. 1 veranschaulicht den Gesamtaufbau einer Endoskopanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Die Endoskopanordnung gemäß Fig. 1 umfaßt einen Endoskop- Einführteil 1, einen Lichtleiter 2, eine Lichtquelle 3, eine Kondensorlinse 4, ein Infrarotsperrfilter 5, eine Blendenscheibe 6, einen ersten Motor 7, eine Schraubspindel 8, ein erstes Zahnrad 9, einen zweiten und einen dritten Motor 10 bzw. 11, einen Videoprozessor 12, eine Motorsteuerung 13 und eine Anzeigeeinheit 14.

Ein optisches (photographisches) Aufnahmesystem mit einer Objektivlinse und einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung in Form einer CCD- oder Ladungsverschiebeelement- Vorrichtung ist in das distale Ende des Einführteils 1 eingebaut. Das eine Ende, d. h. das Ausgangsende, des Lichtleiters 2 befindet sich am distalen Ende des Einführteils 1. Das über den Lichtleiter 2 geführte Beleuchtungslicht wird am distalen Ende des Einführteils 1 emittiert. Der Lichtleiter 2 verläuft durch das Innere des Einführteils 1 und tritt an dessen proximalem Ende aus. Die Lichtquelle 3 emittiert beispielsweise Weißlicht. Die Lichtquelle 3 wird in Synchronismus mit einer Strom- oder Energiequelle der Anrodnung zum Emittieren von Dauerlicht eingeschaltet. Das von der Lichtquelle 3 emittierte Licht wird durch die Kondensorlinse 4 auf das andere Ende, d. h. das Eingangsende, 2 a des Lichtleiters 2 fokussiert. Das von der Lichtquelle 3 emittierte und auf das Eingangsende 2 a des Lichtleiters 2 fallende Licht wird durch den Lichtleiter 2 durch den Einführteil 1 hindurch zu einem Untersuchungsobjekt geleitet. Am distalen Ende des Einführteils 1 wird das Licht auf den Untersuchungs- oder Beobachtungsbereich geworfen. Das Infrarotsperrfilter 5 ist zwischen die Lichtquelle 3 und die Kondensorlinse 4 eingeschaltet, um Wärmestrahlung aus dem Beleuchtungsstrahlengang zu beseitigen.

Die Blendenscheibe 6 weist eine Lichtabschirmscheibe einer Umlaufblende auf. Die Blendenscheibe 6 wird durch den ersten Motor 7 in Drehung versetzt, um den Beleuchtungsstrahlengang zwischen Kondensorlinse 4 und Lichtleiter 2 zu unterbrechen. Die Form der Blendenscheibe 6 wird später noch näher erläutert werden.

Bei Drehung der Schraubspindel 8 werden der erste Motor 7 und die Blendenscheibe 6 gemeinsam in Richtung des Doppelpfeils A-A′ verschoben. Wenn die Drehrichtung der Schraubspindel 8 umgekehrt wird, kehrt sich auch die Bewegungsrichtung von Motor 7 und Blendenscheibe 6 um. Das erste Zahnrad 1 ist am einen Ende der Schraubspindel 8 befestigt und kämmt mit zweiten und dritten Zahnrädern 10 a bzw. 11 a, die ihrerseits durch einen zweiten und einen dritten Motor 10 bzw. 11 angetrieben werden. Der eine Motor 10 oder 11 dient als Vorwärtsdrehungsmotor, der andere als Rückwärtsdrehungsmotor zum Antreiben der Schraubspindel 8 in entgegengesetzte Richtungen. Zu diesem Zweck sind zwischen dem Zahnrad 10 a und dem Motor 10 einerseits und zwischen dem Zahnrad 11 a und dem Motor 11 andererseits jeweils nicht dargestellte Einwegkupplungen angeordnet. Die Motoren 10 und 11 können auch durch einen einzigen umsteuerbaren Motor ersetzt werden. In diesem Fall wird die Schraubspindel 8 unmittelbar durch den umsteuerbaren Motor oder mittelbar über ein Zahnrad angetrieben.

Der Videoprozessor 12 empfängt ein elektrisches Signal von der am distalen Ende des Einführteils 1 angeordneten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung in Form von z. B. einer CCD- oder Ladungsverschiebeelement-Vorrichtung, und er führt eine vorbestimmte Verarbeitung (des Signals) durch. Der Videoprozessor 12 bestimmt anhand eines Signals von der Bildaufnahmevorrichtung, ob die auf den Aufnahmebereich geworfene Lichtmenge auf eine optimale Größe eingestellt ist. Der Videoprozessor 12 liefert zur Motorsteuerung 13 ein Intensitätsregelsignal entsprechend den Lichtmeßdaten und ein Einzelbildzahlsignal von einem durch die Bildaufnahmevorrichtung gewonnenen Videosignal. Die Motorsteuerung 13 nimmt das Intensitätsregelsignal und das Einzelbildzahlsignal ab und steuert die Motoren 7, 10 und 11 entsprechend. Insbesondere synchronisiert die Motorsteuerung 13 den Motor 7 für den Antrieb der Blendenscheibe 6 mit der Videoeinzelbildzahl (oder -frequenz) nach Maßgabe des Einzelbildzahlsignals, d. h. eines Einzelbildsynchronsignals. Die Motorsteuerung 13 steuert die Drehung oder Drehzahl des Motors 10 oder 11 zum Einstellen der Lichtintensität nach Maßgabe des Intensitätsregelsignals. Der Videoprozessor 12 spricht auf das elektrische Signal von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung an und gibt ein im Einzelbildspeicher gespeichertes Videosignal für die Wiedergabe eines kontinuierlichen Bilds oder Dauerbilds als bewegtes Bild bzw. Stehbild aus. Auf der Anzeigeeinheit 14 wird ein durch das Videosignal dargestelltes Bild (oder eine Abbildung) wiedergegeben.

Im folgenden ist die Form der Blendenscheibe 6 erläutert.

Gemäß Fig. 2 besitzt die Blendenscheibe 6 eine solche Form, daß ein Übertragungsintervall für das Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 3 sich ändert, wenn sich die Relativstellungen der optischen Achse O des Beleuchtungsstrahlengangs und der drehbaren Welle 7 a der Blendenscheibe 6, d. h. ein Spalt oder Abstand dazwischen, ändern. Gemäß Fig. 2 ist die Außenkante 6 b der Blendenscheibe 6 so (bogenförmig) gekrümmt, daß die durch Punkte Pa, Pb und Pc (in unterschiedlichen Abständen vom Zentrum) auf einer radialen Bezugskante 6 a verlaufenden Maße unterschiedlich sind. Der Winkel R der entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgenden Drehung der Bezugskante 6 a bestimmt sich wie folgt:

R = (r - r0/(R - r0) × 360°

in obiger Gleichung bedeuten:
R = Abstand von der Welle 7 a zum Punkt Pc, d. h. größter Radius der Blendenscheibe 6
r0 = kleinster Radius der Blendenscheibe 6
r = Abstand von der Welle 7 a zur Außenkante 6 b der Blendenscheibe 6, wenn sich die Kante 6 a entgegen dem Uhrzeigersinn über den Winkel R dreht.

Im Fall von r = r1, r2 und r3 (mit r1, r2, r3 = Abstände von der Welle 7 a zu den Punkten Pa, Pb bzw. Pc, mit r3 = R) erfüllen die jeweiligen Winkel R 1, R 2 und R 3 die folgende Ungleichung:

0 << R1 << R2 << R3 = 360°

Das Lichtabschirmintervall bei Drehung der Blendenscheibe 6 unter der Bedingung, daß die Beleuchtungsstrahlengänge jeweils an den Punkten Pa, Pb und Pc liegen, entspricht Winkeln der Lichtabschirmteile mit Radien r 1, r 2 bzw. r 3. Beleuchtungsintervalle werden bei Drehung der Blendenscheibe 6 auf die in Fig. 3B bis 3D gezeigte Weise gebildet. Es sei angenommen, daß die Beleuchtungsstrahlengänge auf den Punkten Pa und Pb liegen. Gemäß Fig. 3A sind die Lichtimpulse mit der Einzelbildzahl (frame rate) synchronisiert. Die Impulsbreite für den Punkt Pb ist größer als diejenige für den Punkt Pa. Wenn der Beleuchtungsstrahlengang am Punkt Pc liegt, wird gemäß Fig. 3D Dauerlicht emittiert.

Im folgenden ist eine Untersuchung einer Körperhöhle mittels der Endoskopanordnung mit dem beschriebenen Aufbau erläutert.

Nach dem Einführen des Einführteils 1 in die Körperhöhle wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet. Das von der Lichtquelle 3 emittierte Licht fällt über den Lichtleiter 2 am distalen Ende des Einführteils 1 auf ein Aufnahmeobjekt. Das von letzterem reflektierte Licht, d. h. das Licht zur Herstellung einer Aufnahme des Aufnahmeobjekts, fällt sodann auf die im distalen Ende des Einführteils 1 angeordnete Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung. Ein von letzterer geliefertes Signal wird im Videoprozessor 12 in ein Fernseh- oder Videosignal umgesetzt und als Bild auf der Anzeigeeinheit 14 wiedergegeben.

Hierbei wird die Blendenscheibe 6 in Synchronismus mit der Video-Einzelbildzahl mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird das Lichtintensitätsregelsignal vom Videoprozessor 12 zur Motorsteuerung 13 geliefert, worauf der Motor 10 oder 11 zum Verschieben der Lage der Blendenscheibe 6 gegenüber der optischen Achse O angesteuert wird. Dabei wird die Lichtabschirmzeit des Beleuchtungslichts an der Stelle der optischen Achse O geregelt. Daher wird die Lichtimpulsbreite entsprechend dem vom Videoprozessor 12 gelieferten Intensitätsregelsignal geändert. Die Intensität (oder Menge) des von der Lichtquelle 3 emittierten Lichts bleibt demzufolge unverändert. Während die Blendenscheibe mit einer vorbestimmten, mit der Video-Einzelbildzahl synchronisierten Drehzahl in Drehung versetzt wird, kann gleichzeitig die Impulsbreite des auf das Aufnahmeobjekt geworfenen Lichtimpulses, d. h. die Strahlungs- oder Belichtungszeit pro Einzelbild, optimal eingestellt werden.

Im Fall einer Regelung zur Erzielung einer optimalen Lichtintensität in der Endoskopanordnung ist für ein weiter entferntes Aufnahmeobjekt eine höhere Intensität (d. h. größere Lichtmenge) erforderlich, wobei sich die Beleuchtungs- oder Belichtungszeit verlängert. In diesem Fall kann (Bewegungs-)Unschärfe auftreten. Wenn jedoch der Abstand zum Aufnahmeobjekt groß ist, ist die Bewegung auf dem Bildschirm klein, so daß diese Unschärfe kein kritisches Problem darstellt.

Eine unregelmäßige Drehung der Blendenscheibe 6 beeinflußt die Genauigkeit der Lichtabschirm-Zeitsteuerung. Wenn die Blendenscheibe 6 um ihre Drehachse herum asymmetrisch ist, wird zur Vermeidung von Unwucht vorzugsweise ein Gegengewicht angebracht, oder die einzelnen Abschnitte der Blendenscheibe werden aus verschiedenartigen Werkstoffen geformt. Andererseits kann eine Unwucht ohne weiteres dadurch vermieden werden, daß eine lichtabschirmende Farbe auf eine durchsichtige Scheibe aufgetragen und auf diese Weise eine Blendenscheibe mit einem Lichtabschirmteil ausgebildet wird. Anstelle der Blendenscheibe, deren Lichtabschirmwinkelbereich sich gemäß Fig. 2 fortlaufend mit Änderungen im Radius ändert, kann auch eine Blendenscheibe verwendet werden, deren Lichtabschirmbereich sich mit Radiusänderungen schrittweise ändert. Pro Umdrehung können dabei jeweils zwei oder mehr Lichtabschirm- und Lichtdurchlaßteile vorgesehen sein.

Wenn die Lichtintensitätsregelung nur zwei Stufen erfordert, d. h. je eine Stufe hoher und niedriger Intensität, kann eine in Fig. 4 gezeigte Blendenscheibe 21 mit einem Lichtübertragungsteil eines Winkel R verwendet werden. In der Stufe (im Modus) niedriger Intensität wird der Abstand zwischen der Drehachse der Blendenscheibe 21 und dem Beleuchtungsstrahlengang kleiner als der Radius der Blendenscheibe 21 eingestellt, wobei in diesem Zustand der Lichtimpuls auf das Aufnahmeobjekt geworfen wird. In der Stufe hoher Intensität ist dagegen dieser Abstand größer als der Radius. Dabei wird die Blendenscheibe 21 aus dem Beleuchtungsstrahlengang zurückgezogen, so daß Dauerlicht auf das Aufnahmeobjekt fällt.

Fig. 5 veranschaulicht den Aufbau einer Endoskopanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist das eine Ende, d. h. der Lichtemissionsteil 32 a eines flexiblen Lichtleiters 32 zum Leiten des Beleuchtungslichts am distalen Ende eines Endoskop-Einführteils 31 angeordnet, an welchem auch eine Aufnahme- oder Objektivlinse 33 und eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 34 angeordnet sind. Ein Aufnahmeobjekt wird mit dem über den Lichtleiter 32 geleiteten Beleuchtungslicht bestrahlt und über die Linse 33 durch die Bildaufnahmevorrichtung 34 aufgenommen. Eine Lichtquelleneinheit 35 liefert Beleuchtungslicht über den Lichtleiter 32 zum Einführteil 31. Die Lichtquelleneinheit 35 enthält eine Lichtquelle 36, einen Fokussierspiegel 37, eine Kondensorlinse 38, eine variable Apertur 39, ein Wärmestrahlungs- Absorptionsfilter 40, einen Phasenregler 41, erste und zweite Motorsteuerungen 42 bzw. 43, erste und zweite Motoren 44 bzw. 45, erste und zweite Blendenscheiben 46 bzw. 47 sowie einen Aperturregler 48.

Die Lichtquelle 36 besteht aus einer Weißlichtlampe, die beim Einschalten der Endoskopanordnung Dauerlicht emittiert. Der Fokussierspiegel 37 ist hinter der Lichtquelle 36 angeordnet. Das von der Lichtquelle 36 ausgestrahlte Licht wird durch den Fokussierspiegel 37 und die Kondensorlinse 38 fokussiert und auf das andere Ende, d. h. den Lichteingangsteil 32 b des Lichtleiters 32 geworfen. Die zwischen Lichtquelle 36 und Kondensorlinse 38 eingeschaltete variable Apertur 39 wird durch den Aperturregler 48 zum Regeln der Lichtintensität eingestellt. Das zwischen die variable Apertur 39 und die Kondensorlinse 38 eingeschaltete Filter 40 absorbiert Infrarotstrahlung aus dem von der Lichtquelle 36 emittierten Licht und läßt nur sichtbares Licht durch.

Die beiden Blendenscheiben 46 und 47 sind jeweils halbkreisförmige Blendenscheiben mit identischen Radien. Sie werden durch ersten bzw. zweiten Motor 44 bzw. 45 angetrieben. Die Motoren 44 und 45 werden ihrerseits durch erste bzw. zweite Motorsteuerung 42 bzw. 43 gesteuert, welche wiederum durch den Phasenregler 41 zur entsprechenden Steuerung der beiden Motoren 44 und 45 angesteuert werden.

Ein Synchrongenerator 49 steuert einen Videoregler 50 zum Umsetzen eines Signals von der Bildaufnahmevorrichtung 34 in ein Videosignal und erzeugt ein Synchronsignal für die Ansteuerung des Phasenreglers 41. Ein Bildspeicher 51 dient zur Speicherung mindestens eines einem Einzelbild entsprechenden Bilds (a one-frame image). Der Bildspeicher 51 empfängt und aktualisiert die sequentiell vom Videoregler 50 zugelieferten Bildsignale, und er liest diese Signale sequentiell aus. Das ausgelesene Bildsignal wird zu einer Anzeigeeinheit 53 übertragen und auf dieser wiedergegeben. Wenn ein Einschreibebefehl von einem an einem Abschnitt des Einführteils 31 angeordneten Einschreibbefehlschalter 52 zum Bildspeicher 51 geliefert wird, beendet dieser das Einschreiben und Aktualisieren des Bildsignals vom Videoregler 50. Gleichzeitig wird das eingeschriebene Bild zu einer Bildaufzeichnungseinheit 54 übertragen. Der Videoregler 50 erfaßt oder mißt die Helligkeit des Aufnahmeobjekts und gibt ein einer Differenz zwischen der gemessenen Helligkeit und der optimalen Größe entsprechendes Intensitätsregelsignal aus.

Der Phasenregler 41 nimmt das Synchronsignal vom Synchrongenerator 49 und das Intensitätsregelsignal vom Videoregler 50 ab, um die Motoren 44 und 45 und somit die Blendenscheiben 46 und 47 nach Maßgabe des Synchronsignals in Synchronismus mit der Einzelbild- oder Teilbildzahl (oder auch -frequenz) in Drehung zu versetzen. Der Phasenregler 41 liefert auch eine Phasendifferenz zwischen der Drehung der Blendenscheibe 46 und der Drehung der Blendenscheibe 47 nach Maßgabe des Intensitätsregelsignals. Wenn die Phasendifferenz zwischen den Blendenscheiben 46 und 47 gleich Null ist (d. h. wenn sie vollständig miteinander synchronisiert sind), überlappen sich die beiden halbkreisförmigen Blendenscheiben vollständig, derart, daß sie eine einzige umlaufende halbkreisförmige Blendenscheibe bilden. In diesem Fall beträgt der Winkel R′ des Lichtdurchlaßteils 180°. Wenn der Beleuchtungsstrahlengang 60 gemäß Fig. 6A abgeschirmt wird, besteht das auf das Aufnahmeobjekt fallende Beleuchtungslicht aus einem Lichtimpuls, der ein Tastverhältnis von 50% aufweist und mit dem Einzelbild-Synchronsignal (Fig. 7A) synchronisiert ist, wie dies in Fig. 7B dargestellt ist. Durch zweckmäßige Änderung einer Phasendifferenz zwischen den Drehbewegungen der Blendenscheiben 46 und 47 kann der Winkel R′ des Lichtdurchlaßteils gemäß Fig. 6B im Bereich von 0 - 180° variiert werden. Infolgedessen wird gemäß Fig. 7C ein einem gegebenen Winkel R′ entsprechender Lichtimpuls auf das Aufnahmeobjekt geworfen.

Das Intensitätsregelsignal wird auch dem Aperturregler 48 zugeführt, durch den die variable Apertur eingestellt wird, um die Intensität oder Menge des von der Lichtquelle 36 zur Kondensorlinse 38 geleiteten Lichts zu regeln.

Wenn der Einführteil 31 der Edoskopanordnung in die Körperhöhle eingeführt und die Lichtquelle 36 eingeschaltet wird, wird über die variable Apertur 39, das Wärmestrahlungs-Absorptionsfilter 40, die Kondensorlinse 38 und den Lichtleiter 32 das Beleuchtungslicht vom distalen Ende des Einführteils 31 aus auf das Aufnahmeobjekt geworfen. Ein Bild oder eine Abbildung des vom Aufnahmeobjekt reflektierten Lichts fällt über die Aufnahme- oder Objektivlinse 33 auf die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung 34, deren Ausgangssignal durch den Videoregler 50 in ein Videosignal umgesetzt wird, das hierauf über den Bildspeicher 51 auf der Anzeigeeinheit 53 wiedergegeben wird.

In diesem Fall werden die Blendenscheiben 46 und 47 durch den Phasenregler 41 und die Motorsteuerungen 42 und 43 in Synchronismus mit dem Videosignal in Drehung versetzt. Die Blendenscheiben 46 und 47 drehen sich dabei mit einer durch den Phasenregler 41 bestimmten Phasendifferenz. Das Beleuchtungslicht wird als Lichtimpuls mit einer Impulsbreite emittiert, die durch den Durchlaßlichtwinkel R′ entsprechend dieser Phasendifferenz bestimmt wird.

Wenn am Einschreibbefehlschalter 52 ein Einschreibbefehl erzeugt oder eingegeben wird, wird der Einschreibzugriff zum Bildspeicher 51 unterbrochen. Dabei wird ein Stehbild zur Anzeigeeinheit 53 übertragen und auf dieser wiedergegeben. In diesem Fall wird das Stehbild durch Aufnehmen des Bilds des Aufnahmeobjekts mit dem Lichtimpuls gewonnen, so daß es folglich praktisch frei von (Bewegungs-)Unschärfe ist und eine hohe Güte besitzt.

Die Beleuchtung mit den Lichtimpulsen mittels der Blendenscheiben 46 und 47 kann auch beim Anhalten (freezing) bei Betätigung des Schalters 52 erfolgen. Wenn ein Bild oder eine Abbildung des Untersuchungsobjekts als bewegtes Objekt wiedergegeben wird, können die Blendenscheiben 46 und 47 aus dem Strahlengang herausgezogen und das Aufnahmeobjekt mit Dauerlicht bestrahlt werden. In diesem Fall erfolgt die Intensitätsregelung durch die variable Apertur 39.

Wenn die Intensitätsregelung durch Impulsbreitenregelung mittels der Drehphasenregelung (d. h. Einstellung des Durchlaßlichtwinkels) in ausreichendem Maße durchgeführt werden kann (die Beleuchtung mit einem Lichtimpuls erfolgt auch dann, wenn ein Aufnahmeobjekt als bewegtes Objekt wiedergegeben wird), kann anstelle der variablen Apertur 39 unter Weglassung des Aperturreglers 48 eine fest eingestellte Apertur verwendet werden. Gegebenenfalls können die variable Apertur 39 und der Aperturregler 48 auch fortfallen.

Die Zahl der Lichtdurchlaßteile der bzw. jeder Blendenscheibe kann auf zwei oder mehr vergrößert werden. Wenn der Winkel des Lichtdurchlaßteils mittels einer Kombination aus einer Anzahl von Blendenscheiben eingestellt wird, können Formen und Zahl der Blendenscheiben beliebig gewählt werden.

Die Erfindung ist auf eine Anordnung anwendbar, bei welcher ein Bildleiter in einem Einführteil angeordnet und die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung am proximalen Ende angeordnet ist und das über den Bildleiter übertragene Bild abnimmt.

Claims (10)

1. Endoskopanordnung, gekennzeichnet durch eine in einem in eine Körperhöhle einführbaren Einführteil angeordnete Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung (34) zum Aufnehmen eines Bilds der Körperhöhle,
eine Videoprozessoreinheit (12; 49, 50, 51) zur Durchführung einer vorbestimmten Verarbeitung eines Signals von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung (34) zwecks Erzeugung eines Fernseh- oder Videosignals,
eine Lichtquelle (3; 36) zum Erzeugen von Beleuchtungsdauerlicht,
eine Umlaufblendeneinheit (6, 7, 8, 9, 10, 11, 13; 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) mit einer in Synchronismus mit dem Videosignal von der Videoprozessoreinheit (12; 49 - 51) in Drehung versetzbaren Blendenscheibe (6; 46, 47) zum Steuern einer Durchlaß- oder Übertragungszeit des Lichts von der Lichtquelle (3; 36),
eine Lichtleiteinheit (2; 32) zum Leiten des die Umlaufblendeneinheit (6 - 11, 13; 41 - 47) passierenden Licht zu einem Aufnahmeobjekt für die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung (34) und
eine Anzeigeeinheit (14; 53) zum (bildmäßigen) Wiedergeben des von der Videoprozessoreinheit (12; 49 - 51) gewonnenen Videosignals.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufblendeneinheit eine Blendenscheibe (6), die einen Lichtübertragungs- oder -durchlaßteil mit einem (über einen) vorbestimmten Winkelbereich an der einen Kante der Blendenscheibe (6) und einen Lichtabschirmteil mit einem (über den) restlichen Winkelbereich aufweist, wobei der vorbestimmte Winkelbereich des Lichtdurchlaßteils entsprechend unterschiedlichen Radien variabel ist, und eine Verschiebungseinrichtung (8 - 11) zum Verschieben eines Relativabstands zwischen einer Drehachse der Blendenscheibe (6) und einem Beleuchtungsstrahlengang umfaßt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufblendeneinheit mehrere Blendenscheiben (46, 47), die jeweils einen Lichtdurchlaßteil mit einem (über einen) vorbestimmten Winkelbereich an der einen Kante der jeweiligen Blendenscheibe (46, 47) und einen Lichtabschirmteil mit einem (über den) restlichen Winkelbereich aufweisen, und eine Winkeleinstelleinrichtung (41 - 43) zur Änderung eines durch die mehreren Blendenscheiben (46, 47) gebildeten relativen Winkels und zum Einstellen eines Winkelbereichs eines durch die Kombination der mehreren Blendenscheiben (46, 47) gebildeten Gesamt-Lichtdurchlaßteils umfaßt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufblendeneinheit mehrere Blendenscheiben (46, 47), die jeweils einen Lichtdurchlaßteil mit einem (über einen) vorbestimmten Winkelbereich an der einen Kante der jeweiligen Blendenscheibe (46, 47) und einen Lichtabschirmteil mit einem (über den) restlichen Winkelbereich aufweisen, mehrere Rotationseinrichtungen (42, 43) zum synchronen Drehen der mehreren Blendenscheiben und eine Winkeleinstelleinrichtung (41) zum Ändern von Phasendifferenzen der mehreren Rotationseinrichtungen (42, 43) und zum Einstellen eines durch eine Kombination der mehreren Blendenscheiben gebildeten Gesamt-Lichtdurchlaßteils umfaßt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videoprozessoreinheit eine Intensitätsmeßeinrichtung (50) zum Erfassen oder Messen einer Intensität (bzw. Helligkeit) eines Beobachtungsobjektbereichs in einem Bild und zum Vergleichen der gemessenen Intensität mit einer vorbestimmten Intensitätsgröße zwecks Lieferung eines Intensitätsregelsignals aufweist und daß die Umlaufblendeneinheit Einrichtungen (8 - 11, 13; 41) zum Einstellen des Lichtübertragungsintervalls nach Maßgabe des Intensitätsregelsignals umfaßt.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videoprozessoreinheit einen Bildspeicher (51) zum Speichern von zumindest einem Teilbild entsprechenden Bilddaten (one-field image data) für die Wiedergabe eines Stehbilds aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bildaufzeichnungseinrichtung (54) zum Aufzeichnen des Videosignals.

8. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optisches Fokussiersystem (38) zum Fokussieren des Lichts von der Lichtquelle (36).

9. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Filtermittel (5; 40) zum Beseitigen von Infrarotstrahlung aus dem Licht von der Lichtquelle (36) zwecks Gewinnung vorbestimmten Lichts im sichtbaren Bereich.

10. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein variables Aperturmittel (39) zum Einstellen oder Regeln der Intensität des von der Lichtquelle (36) gelieferten Lichts.