Die Erfindung betrifft ein Videoendoskopsystem mit einer
Signalverarbeitungseinrichtung, die auf unterschiedliche Arten von
Abbildungseinrichtungen ansprechen kann.
In jüngster Zeit werden immer häufiger optische Endoskope
verwendet, die ein optisches Beobachtungssystem aufweisen, bei dem
ein optisches Bild an der Eingangsstirnfläche eines Bildleiters
mittels eines Objektivs erzeugt wird, das in der vorderen Spitze
eines länglichen Einführteils angeordnet ist. Das Bild wird über
den Bildleiter zu dessen Ausgangsstirnfläche übertragen, wo ein
Okular angeordnet ist.
Auch elektronische Endoskope sind bereits bekannt, bei denen eine
Abbildungs- oder Bildaufnahmeeinrichtung verwendet wird. Hierbei
wird ein optisches Bild in der Bildaufnahmefläche einer
Festkörper-Abbildungs- oder Bildaufnahmevorrichtung mittels eines
Objektivs abgebildet ohne daß ein Bildlichtleiter verwendet wird,
und die Festkörper-Abbildungs- oder Bildaufnahmevorrichtung
wandelt das Bild fotoelektrisch um.
Ferner kann auf das Okular eines optischen Endoskops eine
Fernsehkamera mit eingebauter Bildaufnahmevorrichtung aufgesetzt
werden, so daß man eine farbige Darstellung des Bildes erhält.
Die vorstehend genannte Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung besitzt
vorzugsweise viele Bildelemente, damit sich eine gute Auflösung
ergibt. Ist jedoch die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung in der
Spitze des Einführteils eingebaut, das in eine Körperhöhle
eingeführt werden soll, dann muß die Bildaufnahmevorrichtung
möglichst klein sein.
Da der Außendurchmesser des Einführteils abhängig von
unterschiedlichen Anwendungen verschieden ist, wird auch die
Anzahl der Bildelemente der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
unterschiedlich sein.
Ist andererseits die Anzahl der Bildelemente gleich, so können
sich auf Grund der Streuungen oder Modifikationen der Festkörper
Bildaufnahmevorrichtung unterschiedliche Spektraleigenschaften,
wie die Empfindlichkeit ergeben.
Aus US-PS 46 67 229 ist es bekannt, eine Ausgangssignalpegel-
Justiervorrichtung oder eine Anzeigepositionsstreuungs-
Justiervorrichtung zu verwenden, so daß der Ausgangssignalpegel
auch für unterschiedliche Arten von Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtungen identisch ist.
Allerdings kann die Anordnung gemäß dem US-PS 46 67 229 nicht auf
eine unterschiedliche Anzahl von Bildelementen reagieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Videoendoskopsystem
anzugeben, bei dem eine Farbdarstellung eines Bildes auf Grund
eines mittels einer Abbildungsvorrichtung erzeugten Videosignals
auch bei unterschiedlicher Anzahl von Bildelementen oder Pixel
möglich ist. Ferner soll eine derartige farbgetreue Wiedergabe
eines abgebildeten Objekts für unterschiedliche
Abbildungsvorrichtungen möglich sein.
Das erfindungsgemäße System ist gekennzeichnet durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1.
Alternative Ausführungsformen sowie Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Systems sind in den übrigen Patentansprüchen
gekennzeichnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung. Es zeigen
Fig. 1 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Videoendoskopsystems des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Treiberschaltung,
Fig. 3 ein Schaltbild eines Schaltkreises,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Modifikation der
Steuereinheit für elektronisches Endoskop,
Fig. 5 den Aufbau einer Unterscheidungsvorrichtung für ein
angeschlossenes elektronisches Endoskop,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung
eines Videoendoskopsystems mit Bildzeitfolge,
Fig. 7 ein Blockschaltbild mit Speichern, die abhängig von der
Anzahl der Bildelemente oder Pixel umschaltbar sind.
Fig. 8 eine Darstellung des Aufbaus einer
Unterscheidungsvorrichtung für ein angeschlossenes
elektronisches Endoskop,
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teiles des
dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 10 bis 18 das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung,
nämlich
Fig. 10 den Aufbau eines Videoendoskopsystems gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 11 ein Schaltungsdiagramm einer Unterscheidungsvorrichtung
bezüglich der Bildelementzahl des Videoendoskopsystems,
Fig. 12 ein Schaltungsdiagramm einer Unterscheidungsschaltung
zur Feststellung der Art eines Videoendoskops, das an
die Unterscheidungsvorrichtung nach Fig. 11
angeschlossen ist,
Fig. 13 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer CCD-
Treiberschaltung und einer Begrenzungsimpuls- und
Abtastimpuls-Generatorschaltung,
Fig. 14 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Auslesens eines
CCD-Ausgangssignals mittels eines
Doppelabtastverfahrens,
Fig. 15 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Tiefpaßfilters,
Fig. 16 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer
Speichersteuerschaltung,
Fig. 17 den Aufbau einer Horizontallinien-
Hervorhebungsschaltung,
Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Schaltung nach Fig. 17,
Fig. 19 den Aufbau eines Videoendoskopsystems gemäß dem fünften
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 20 eine schematische Seitenansicht des fünften
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 21 eine schematische Darstellung eines
Lichtleiterendoskops und einer Fernsehkamera gemäß dem
fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 22 eine Darstellung eines starren Endoskops gemäß dem
fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 23 eine Seitenansicht des Aufbaus des Systems gemäß dem
sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 24 ein Blockschaltbild des sechsten Ausführungsbeispiels
in größerer Einzelheit,
Fig. 25 eine Perspektivansicht eines Verbinders,
Fig. 26 ein Schaltbild einer Endoskopunterscheidungsschaltung,
Fig. 27 ein Kennliniendiagramm für die
Durchlässigkeitscharakteristik eines Lichtleiters,
Fig. 28 ein Blockschaltbild einer Weißabgleich-Justiereinheit,
Fig. 29 ein Schaltbild einer Weißabgleich-Justierschaltung,
Fig. 30 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Weißabgleich-Justierschaltung,
Fig. 31 eine Perspektivansicht eines Verbinders gemäß dem
siebenten Ausführungsbeispiel,
Fig. 32 den Aufbau einer Weißabgleich-Justierschaltung eines
achten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 33 den Aufbau einer Endoskopunterscheidungsvorrichtung
gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 34 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines
Videoendoskopsystems des zehnten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
Fig. 35 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines
Videoendoskopsystems des elften Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
Fig. 36 den Aufbau einer Detektorschaltung zum automatischen
Feststellen der Bildelementanzahl,
Fig. 37 eine Darstellung zur Erläuterung eines Systems mit drei
unterschiedlichen Bildelementanzahlen,
Fig. 38 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Detektorschaltung zum automatischen Feststellen der
Bildelementanzahl,
Fig. 39 ein Blockschaltbild eines Teiles einer
Detektorschaltung zum automatischen Feststellen der
Bildelementanzahl unter Verwendung eines Multivibrators
anstelle einer Integralschaltung in Fig. 36,
Fig. 40 den Aufbau einer Speichersteuerschaltung,
Fig. 41 ein Blockschaltbild des Aufbaus des zwölften
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 42 eine Darstellung von CCD-Vorrichtungen mit drei
unterschiedlichen Anzahlen von Bildelementen,
Fig. 43 eine schematische Perspektivansicht einer
Lichtquellenvorrichtung,
Fig. 44 eine Draufsicht auf eine Positionsdetektorvorrichtung
eines Rotationsfilters,
Fig. 45 eine Darstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung
und einer lichtempfangenden Vorrichtung als
Schnittansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 44,
Fig. 46 den Aufbau einer Speichersteuerschaltung,
Fig. 47 eine Perspektivansicht einer Lichtquellenvorrichtung
gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 48 eine Draufsicht auf eine Positionsdetektorvorrichtung
eines Rotationsfilters,
Fig. 49 eine Darstellung zur Erläuterung, wie eine Position
festgestellt wird,
Fig. 50 eine Perspektivansicht einer Lichtquellenvorrichtung
gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 51 eine Darstellung zur Erläuterung, wie ein Farbfilter
durch eine Lichtunterbrechungseinheit abhängig von
einer unterschiedlichen Anzahl von Lichtelementen
unterbrochen oder abgedeckt wird,
Fig. 52 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Belichtungszeit-
Steuervorrichtung, die die Belichtungszeit durch
Steuern der Rotationsphasen zweier Motoren variiert,
Fig. 53 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Belichtungszeitsteuervorrichtung und
Fig. 54 den Aufbau eines wesentlichen Teiles eines Systems, das
mit einer Beleuchtungslicht-Ausgabevorrichtung in der
Spitze des Einführteiles ausgestattet ist.
In einem Videoendoskopsystem 1 des ersten Ausführungsbeispiel ist
in einer Spitze 12 eines elektronischen Endoskops 11 eine
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 eingebaut. Eine Vielzahl von
Signalleitungen 20 führen von der Bildaufnahmevorrichtung 13 zu
einem Endoskopverbinder 18, durch ein Endoskopeinführteil 14, ein
Handhabungsteil 15 und eine allgemeine Leitung 17. Parallel dazu
verläuft ein Lichtleiterbündel 19 aus Glasfasern zur Übertragung
von Beleuchtungslicht. Hierbei wird weißes Licht von einer Lampe
26 zur Eingangstirnfläche von Lichtleiterbündel 19 geleitet. Ein
mosaikartiges Farbfilter 28 ist in der Abbildungsebene der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 angeordnet. Dies bedeutet,
daß das Endoskop 11 ein System ist, bei dem ein Farbfilter
eingebaut ist und bei Beleuchtung mit weißem Licht ein Farbbild
erzeugt wird.
Der Endoskopverbinder 18 ist an eine Steuereinheit 21 des
Endoskops 11 angeschlossen. Die Signalleitungen 20 sind mit einem
Dreistufenumschalter 22 verbunden. Die drei Kontakte dieses
Dreistufenumschalters 22 sind entsprechend an je eine
Treiberschaltung 23 A, 23 B und 23 C angeschlossen. Jede dieser
Treiberschaltungen 23 A, 23 B und 23 C wird aus Frequenzteiler FD H
und FD V gebildet, die Fig. 2 zeigt, und wird mittels eines
Zeitgabeimpulses von einem Zeitgabeimpulsgenerator 24
rückgestellt, durch ein Taktsignal geteilt und gibt ein
Treibersignal für horizontale und vertikale Übertragungsimpulse OH
und OV ab. Die Treiberschaltung 23 A, 23 B und 23 C geben somit
entsprechende Treibersignale ab, die zum Treiben entsprechender
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen 13 dienen, welche
beispielsweise 100 000, 50 000 bzw. 20 000 Bildelemente oder Pixel
aufweisen; dies bedeutet Treibersignale der Frequenzen 10 MHz,
5 MHz und 2 MHz. Diese Treibersignale werden selektiv der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 des Endoskops 11 über den
Dreistufenumschalter 22 zugeführt. Gemäß Fig. 3 wird der
Dreistufenumschalter 22 gebildet durch ein ODER-Glied, an dessen
Ausgang die Signalleitungen 20 angeschlossen sind und dessen
Eingänge von drei UND-Gliedern gespeist werden. Die einen Eingänge
der UND-Glieder sind entsprechend mit der Treiberschaltung 23 A,
23 B und 23 C verbunden, während die anderen Eingänge an Kontakten
eines Umschalters SW liegen. Dieser Umschalter SW wird abhängig
von der Art des elektronischen Endoskops gespeist.
Eine Videosignalausgangsleitung V out der Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13 ist mit einem Videoprozessor 25
verbunden, der von dem Zeitgabeimpulsgenerator 24 ein
Zeitgabesignal empfängt und abhängig von der Anzahl der
Bildelemente der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 das
Videosignal verarbeitet. Das Ausgangssignal des Videoprozessors 25
wird einem Monitor 29 zugeführt.
Ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein elektronisches
Endoskop mit großem Durchmesser beispielsweise das Endoskops 11
mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 von 100 000
Bildelementen oder Pixel mit der Steuereinheit 21 verbunden, dann
wird der Dreistufenumschalter 22 zur Auswahl der Treiberschaltung
23 A geschaltet. Diese gibt ein Treibersignal mit 10 MHz ab, das
der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 mit 100 000
Bildelementen über die Signalleitung 20 zugeführt wird. Die
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 wird durch das
Treibersignal von 10 MHz getrieben und gibt ein Ausgangssignal
entsprechend 100 000 Bildelementen ab. Das Videosignal wird dem
Videoprozessor 25 über die Videosignalleitung V out zugeführt. In
diesem Videoprozessor 25 wird das Videosignal durch das
Zeitgabesignal des Zeitgabeimpulsgenerators gesteuert und für eine
Ausgabe als Fernsehsignal verarbeitet.
Wird andererseits ein elektronisches Endoskop mit mittlerem
Durchmesser, das heißt einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13
mit 50 000 Bildelementen mit der Steuereinheit 21 verbunden, dann
wird der Dreistufenumschalter 22 zur Auswahl der Treiberschaltung
23 B umgeschaltet. Somit wird die Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13 mit 50 000 Bildelementen durch einen
Treiberimpuls von 5 MHz erregt und gibt ein Videosignal
entsprechend dieser 50 000 Bildelemente ab.
In gleicher Weise wird bei Verbindung eines elektronischen
Endoskops mit kleinem Durchmesser, das heißt einer Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13 mit 20 000 Bildelementen mit der
Steuereinheit 21 verbunden, dann gibt die Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13 ein Videosignal entsprechend dieser
20 000 Bildelemente ab.
Da wie zuvor beschrieben, die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
13 abhängig von der Art des elektronischen Endoskops,
insbesondere abhängig von der Anzahl der Bildelemente der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 getrieben wird, können
unterschiedliche elektronische Endoskope unter optimalen
Bedingungen betrieben werden.
Fig. 4 zeigt eine Steuereinheit 21 eines elektronischen Endoskops,
bei der die Treiberschaltung 23 A, 23 B und 23 C durch variable
Frequenzteiler VFDH und VFDV gebildet werden. Die variablen
Frequenzteiler VFDH und VFDV werden beispielsweise durch
programmierbare Zähler gebildet und ihr Frequenzteilverhältnis
wird durch ein N-Bit-Digitalschalter DS variiert, der eine
Frequenzteilverhältnis-Einstellschaltung darstellt. Das
Frequenzteilverhältnis wird von der Art des Endoskops 11 bestimmt
und der Digitalschalter DS wird abhängig von der Feststellung der
Art des Endoskops 11 geschaltet. Der Digitalschalter DS legt den
Ausgangswert von N-Bits, der die Art des Endoskops 11 darstellt,
das heißt, die Anzahl der Bildelementen der Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13 bestimmt, an die variablen
Frequenzteiler bzw. programmierbaren Zähler VFDH und VFDV. Somit
geben diese variablen Frequenzteiler VFDH und VFDV horizontale und
vertikale Übertragungsimpulse einer Frequenz ab, die der Anzahl
der Bildelemente entspricht.
Zur Unterscheidung der Art des Endoskops 11 gemäß Fig. 5 ist ein
ROM-Speicher 30 in dem Endoskopverbinder 18 vorgesehen, der die
Information bezüglich des Typs des Endoskops 11 speichert. Dieses
ROM 30 ist mit einer ROM-Ausleseschaltung 31 in der Steuereinheit
21 verbunden, die zur Auslesung der Information der Art des
Endoskops 11 dient. Abhängig von der von der ROM-Ausleseschaltung
31 ausgelesenen Typeninformation werden der Dreistufenumschalter
22 gemäß Fig. 1 und der Schalter SW in Fig. 3 umgeschaltet.
Das so ausgebildete Videoendoskopsystem 1 des ersten
Ausführungsbeispiels ermöglicht somit die Feststellung, welcher
Typ von elektronischem Endoskop mit unterschiedlicher Anzahl von
Bildelementen angeschlossen ist. Auf Grund dieser Unterscheidung
können die durch die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13
erzeugten Bildsignale unter optimalen Treiberbedingungen
ausgelesen werden, die der Anzahl von Bildelementen der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 entsprechen, die in dem
angeschlossenen Videoendoskopsystem eingebaut ist.
Fig. 6 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einem System mit Farbdarstellung unter Bildzeitfolgebeleuchtung
(Bildserielles System).
Bei einem derartigen Bildzeitfolgesystem ist zwischen der Lampe 26
und dem Lichtleiterbündel 19 eines Endoskops 11′ ein Filter 27
unterteilt in drei Farben R, G und B angeordnet, so daß bei
Rotation des Filters 27 nacheinander rote, blaue und grüne
Lichtanteile beispielsweise in Intervallen von 1/90 Sekunden über
das Lichtleiterbündel 19 in eine Körperhöhle geleitet werden. Die
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 gibt somit nacheinander
beispielsweise in Intervallen von 1/90 Sekunden R-, G- und B-
Videosignale entsprechend einer Bildfläche ab. Die R-, G- und B-
Videosignale werden einem Videoprozessor 25′ zugeführt.
Gemäß Fig. 7 umfaßt der Videoprozessor 25′ einen
Eingangsumschalter SW 1 und Bildspeicher M 1, M 2 und M 3, die
entsprechend mit Kontakten dieses Schalters SW 1 und einem
Ausgangsumschalter SW 2 verbunden sind. Der Eingangsumschalter SW 1
und der Ausgangsumschalter SW 2 werden abhängig von dem Typ des
elektronischen Endoskops geschaltet und die dem Videoprozessor 25′
zugeführten R-, G- und B-Videosignale werden selektiv den
Speichern M 1 bis M 3 zugeführt. Wird beispielsweise ein
elektronisches Endoskop vom Typ A an die Steuereinheit 21
angeschlossen, dann erfolgt das Lesen und Schreiben gesteuert
durch einen 10 MHz-Takt und die R, G und B-Videosignale werden
nacheinander in dem Speicher M 1 mit einer Speicherkapazität von
100 000 Bildelementen gespeichert. Die in dem Speicher M 1
gespeicherten R-, G- und B-Videosignale werden dann gleichzeitig
ausgelesen und als Farbvideosignale durch den Ausgangsumschalter
SW 2 geleitet.
Bei dem Endoskops 11′ gemäß Fig. 8 ist der Endoskopverbinder 18′
mit einer Vorrichtung zum mechanischen Unterscheiden der Art von
Endoskops 11′ ausgestattet. Gemäß Fig. 8 werden zwei Arten von
Endoskops 11′ abhängig davon unterschieden, ob der
Endoskopverbinder 18′ mit einem Stift 32 ausgestattet ist oder
nicht. Hat beispielsweise ein Endoskops 11′ vom Typ A einen Stift
32 aber ein Endoskop 11′ vom Typ B keinen Stift 32, dann kann die
Unterscheidung dadurch erfolgen, daß der Stift 32 von einem
Schaltmechanismus 33 festgestellt wird oder nicht. Insbesondere
wird im Falle des Typs A der Kontakt 33 A geschlossen, während im
Falle des Typs B der Kontakt 33 B geschlossen ist. Somit wird der
Typ des Endoskop 11′ durch Schließen entweder des Kontaktes 33 A
oder Kontaktes 33 B festgestellt. Ein Unterscheidungssignal, mit
dem drei oder mehr Arten von Endoskopen 11′ unterschieden werden
können, läßt sich durch Erhöhen der Anzahl der Stifte 32 und der
Schaltmechanismen 33 erzielen. Der Dreistufenumschalter 22 in
Fig. 6 und die Schalter SW 1 und SW 2 in Fig. 7 werden durch dieses
Unterscheidungssignal geschaltet. Somit können die
Treiberbedingungen und die Signalverarbeitung der Anzahl der
Bildelemente der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 des
angeschlossenen Endoskops 11′ selektiv angepaßt werden.
Fig. 9 zeigt einen wesentlichen Teil des dritten
Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei diesem
Ausführungsbeispiel, das sich auf ein Bildzeitfolgesystem bezieht,
wird ein Bildspeicher M gemeinsam für die Speicherung der
Videosignale von mehreren Arten von Endoskopen 11 verwendet. Dies
bedeutet, daß eine Videosignalleitung V out direkt mit dem Speicher
M verbunden ist. Ein Einschreibeimpulsgenerator und ein
Ausleseimpulsgenerator RD sind mit dem Einschreibe- bzw.
Ausleseanschluß dieses Speichers M verbunden. Der Einschreibe- und
Ausleseimpulsgenerator WR und RD sind an die Ausgänge von
Frequenzteilern WFD und RFD angeschlossen. Das
Frequenzteilverhältnis der Frequenzteiler WFD und RFD wird durch
ein Auswahlsignal variiert, das sich auf Grund des Umschalters SW
für die Art des Endoskops 11 ergibt, und ein Taktsignal wird
frequenzmäßig geteilt abhängig von diesem Frequenzteilverhältnis.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 wird für den Fall eines
Endoskops 11 vom Typ A das Frequenzteilverhältnis der
Frequenzteiler WFD und RFD durch ein Signal durch den Umschalter
SW derart eingestellt, daß sie ein Ausgangssignal mit einer
Frequenz abgeben, die für ein Lesen und Schreiben eines
Videosignals entsprechend 100 000 Bildelementen erforderlich ist.
Werden die Ausgangssignale der Frequenzteiler WFD und RFD dem
Einschreib- und Ausleseimpulsgenerator WR bzw. RD zugeführt, dann
legen diese einen Einschreibe- oder Ausleseimpuls an den Speicher
M an, was den Speicher M beim Einschreiben bzw. Auslesen steuert.
Dies bedeutet, daß beim Einschreiben von R-, G- und B-
Bildzeitfolge-Videosignalen entsprechend 100 000 Bildelementen in
den Speicher M in Synchronisation mit dem Einschreibimpuls
derjenigen Frequenz eingeschrieben werden, die durch das
Frequenzteilverhältnis des Frequenzteilers WFD bestimmt wird. Die
Auslesung der R-, G- und B-Videosignale entsprechend 100 000
Bildelemente aus dem Speicher M erfolgt gleichzeitig in
Synchronisation mit dem Ausleseimpuls, dessen Frequenz durch das
Frequenzteilverhältnis des Frequenzteilers RFD bestimmt wird.
Die aus dem Speicher M ausgelesenen Videosignale werden einer
Signalverarbeitungsschaltung SP zugeführt und dort verarbeitet.
Die Signalverarbeitungsschaltung SP gibt R-, G- und B-Videosignale
an einen Monitor, auf dem ein Bild in Farbe wiedergegeben wird.
Die Signalverarbeitungsschaltung SP gibt auch ein
zusammengesetztes Videosignal ab, das einem nichtgezeigten
Bildaufzeichnungsgerät zugeführt werden kann. Es sei bemerkt, daß
der Einschreib- und der Auslese-Impulsgenerator WR und RD und die
Frequenzteiler WFD und RFD in Intervallen entsprechend einem Bild
(Frame) durch den Zeitgabeimpuls de Zeitgabeimpulsgenerator 24
rückgestellt werden.
Die Zeitgabe des Einschreibens und Auslesens des Speichers M wird
abhängig von der Art des Endoskops 11 variiert, die durch den
Umschalter SW eingestellt wird, wie dies zuvor erläutert wurde.
Die Videosignale von verschiedenen Arten von Endoskops 11 können
somit in nur einem Speicher verarbeitet werden. Es sei darauf
hingewiesen, daß der Typumschalter SW automatisch abhängig von der
Typfeststellung durch eine Detektorvorrichtung eines Endoskops 11
festgestellt werden kann, wie sie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß im Falle eines
Bildzeitfolgesystems auf Grund der seriellen Schaltung für die
Farben R, G und B die Anzahl der Bildelemente der Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13 auf 1/3 verglichen mit dem üblichen
System reduziert werden kann, das Bildelemente für alle Farben R,
G und B in einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 13 benötigt.
Da bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel die in die
Spitze eines elektronischen Endoskops eingebaute Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung 13, bei der die Bildelementeanzahl
abhängig vom Durchmesser des elektronischen Endoskops bestimmt
wird, durch ein Treibersignal getrieben und gesteuert wird, das
der Anzahl der Bildelemente entspricht, können die verschiedensten
elektronischen Endoskope mit jeweils optimalen Bedingungen
betrieben werden.
Fig. 10 zeigt ein Videoendoskopsystem 41 des vierten
Ausführungsbeispiels mit einem elektronischen Endoskop 42, in dem
eine Abbildungsvorrichtung eingebaut ist, einer
Lichtquelleneinheit 43 zum Zuführen von Beleuchtungslicht zu
diesem elektronischen Endoskop 42 einer Signalverarbeitungseinheit
44 zum Umwandeln eines Bildsignals des elektronischen Endoskop 42
in ein Videosignal, das mittels einer Anzeigeeinrichtung
dargestellt werden kann, einem Videoprozessor 46 mit einer
Steuervorrichtung zum Verarbeiten des Signals abhängig von dem
angesetzten elektronischen Endoskop 42 und einem nichtgezeigten
Monitor.
In dem elektronischen Endoskop 42 ist ein längliches Einführteil
47 derart ausgebildet, daß es sehr leicht in eine Körperhöhle
eingeführt werden kann. In der Spitze des Einführteil 47 ist eine
Abbildungsvorrichtung mit einem Objektiv 48 und einer CCD-
Vorrichtung 49 als Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung angeordnet.
In dem Einführteil 47 ist zur Übertragung von Beleuchtungslicht
ein Lichtleiter 51 angeordnet, der Licht von einer
Lichtquelleneinheit 43 zur Stirnfläche des Lichtleiter 51 leitet,
wo es von einer Lichtverteilungslinse 52 zur Beleuchtung eines
abzubildenden Objekts 53 verteilt wird.
Die Lichtquelleneinheit 43 leitet Beleuchtungslicht zur hinteren
Stirnfläche des Lichtleiter 51 und umfaßt eine Lichtquellenlampe
54, und eine Linse 55 zum Kondensieren und Ausrichten des Lichtes
von der Lichtquellenlampe 54 auf das hintere Ende des Lichtleiter
51, wobei ein Rotationsfilter 56 in den Lichtweg zwischen dieser
Linse 55 und der hinteren Stirnfläche des Lichtleiter 51
eingesetzt ist, das von einem Motor 57 in Drehung versetzt wird.
Die Lichtquellenlampe 54 gibt weißes Licht ab und ist
beispielsweise eine Xenonlampe. Andererseits sind in dem
Rotationsfilter 56 rotes, grünes bzw. blaues Licht durchlassende
Filter 56 R, 56 G und 56 B fächerförmig angeordnet, die entsprechende
Wellenlängenbereiche für Rot, Grün und Blau durchlassen, wenn das
Rotationsfilter 56 rotiert. Hierdurch kann das zu beobachtende
Objekt bildseriell mit den entsprechenden Lichtanteilen der
Primärfarben R, G und B beleuchtet werden. Der das Rotationsfilter
56 antreibende Motor 57 wird bezüglich der Drehzahl durch eine
Rotationsregelschaltung 59 geregelt. Es sei darauf hingewiesen,
daß der Motor 57 einen Drehzahlfeststellimpulsgenerator auf einen
Drehphasenfeststellimpulsgenerator aufweist. Die
Rotationsregelschaltung 59 synchronisiert die Rotation des Motors
57 bezüglich der Phase mit der Bildfrequenz des Videosignals,
nämlich 29,97 Hz im Falle eines NTSC-Systems.
Das bildseriell mit Lichtanteilen der entsprechenden Farben R, G
und B beleuchtete abzubildende Objekts 53 formt in der
Abbildungsebene der CCD-Vorrichtung 49 ein Bild, das
fotoelektrisch umgewandelt wird, und das Bildsignal wird durch
Anlegen eines Treiberimpulses von einer CCD-Treiberschaltung 61
ausgelesen. Es sei bemerkt, daß diese CCD-Treiberschaltung 61 und
die Rotationsregelschaltung 59 synchronisiert mit einem
Bezugssignal von einem Synchronisiersignalgenerator 62 arbeiten.
Das Ausgangssignal der CCD-Vorrichtung 49 wird mittels einem
Vorverstärkers 63 verstärkt, der Teil der
Signalverarbeitungseinheit 44 ist, und dann einer
Doppelabtastschaltung 65 über eine Isolationsschaltung 64
zugeführt, die den Patienten vor Stromkontakt oder dergleichen
schützt. Diese Doppelabtastschaltung 65 führt eine Doppelabtastung
durch, um den Anteil 1/f im CCD-Ausgangssignal und
Rückstellspitzen zu entfernen, so daß durch dieses Entfernen des
Störanteils, das Nutz-/Störsignalverhältnis verbessert wird. Die
nichtbenötigten hohen Frequenzanteile, die etwa von einem CCD-
Träger oder dergleichen herrühren, werden aus diesem Signal
mittels eines Tiefpaßfilters LPF entfernt und das Signal wird
einer Gamma-Kompensationsschaltung 67 für eine Gamma-
Kompensation zugeführt. Dies bedeutet, daß die Nichtlinearität mit
einem üblichen Gamma = 2,2 des fotoelektrischen Umwandlungssystems
für die Darstellung auf einer Anzeigeröhre kompensiert wird,
worauf das Signal einem A/D-Wandler 68 zugeführt wird. Dieses
mittels des A/D-Wandler 68 in ein Digitalsignal umgewandeltes und
mit bildserieller Beleuchtung abgebildetes Signal wird in die
Bildspeicher 69 R, 69 G und 69 B eingeschrieben. Dies bedeutet, daß
das aus der CCD-Vorrichtung 49 ausgelesene Signal bildweise
eingeschrieben wird. Beispielsweise wird das Signal, das sich bei
Bestrahlung des Objekts mit Rotlicht durch das Durchlaßfilter 56 R
ergibt, in den Bildspeicher 69 R eingeschrieben. Sobald je ein
(Teil-) Farbbild in die entsprechenden Bildspeicher 69 R, 69 G und
69 B eingeschrieben wurden, erfolgt eine gleichzeitige Auslesung
und eine entsprechende Umwandlung mittels D/A-Wandlern in
Analogsignale. Nicht erforderliche hohe Frequenzen werden mittels
eines Tiefpaßfilters 72 entfernt und die Signale werden
entsprechend an Horizontalkonturlinien-Hervorhebungsschaltungen 73
angelegt. Die Umwandlungsgeschwindigkeit des A/D-Wandlers 68 und
das Einschreiben und Auslesen der Daten in bzw. aus den
entsprechenden Bildspeichern 69 R, 69 G und 69 B wird durch ein
Ausgangssignal einer Speichersteuerschaltung 74 gesteuert. Das
Ausgangssignal dieser Speichersteuerschaltung 74 wird synchron mit
einem Synchronisiersignal des Synchronisiersignalgenerators 62
erzeugt.
Die bezüglich der Kontur in Horizontalrichtung mittels der
Horizontalkonturlinien-Hervorhebungsschaltungen 73 entsprechend
kompensierten Signale werden mittels entsprechender Leistungs-
Ausgangsverstärker 75 verstärkt und von diesen als R-, G- und B-
Primärfarbensignale an Ausgangsimpedanzen von beispielsweise
75 Ohm ausgegeben.
Auch das zusammengesetzte synchronisierte Signal des
Synchronisiersignalgenerator 62 wird am Synchronsignalausgang des
76 abgegeben.
Die R-, G- und B-Ausgangssignale, die durch die entsprechenden
Ausgangsverstärker 75 gelaufen sind, und die durch die
Ausgangsverstärker 75 gelaufenen Synchronausgangssignale werden an
entsprechende R-, G- und B-Eingängen eines Monitors angelegt, so
daß das Objektbild farbig dargestellt werden kann.
Ist nun das elektronische Endoskop 42 an den Videoprozessor 46
angeschlossen, dann muß ein Signal entsprechend der Bildelemente-
oder Pixelzahl des elektronischen Endoskop 42 verarbeitet werden.
Hierfür wird ein Signal zur Unterscheidung des elektronischen
Endoskops erzeugt. Bei dem Videoprozessor 46 wird dieses Signal an
eine Endoskopunterscheidungsschaltung 81 angelegt und ein die
Unterscheidung wiedergebendes Steuersignal wird an eine
Formierschaltung angelegt, in der im Falle einer Änderung der
Bildelementeanzahl die Frequenz und Charakteristik abhängig von
dieser Bildelementeanzahl umgeschaltet werden.
Eine Unterscheidungsvorrichtung zur Abgabe eines Signals für die
vorgenannte Unterscheidung und eine
Endoskopunterscheidungsschaltung 81 sind in den Fig. 11 bzw. 12
gezeigt.
Jeder der in den Fig. 11a bis 11c gezeigten Verbinder 82 A, 82 B und
82 C entsprechend unterschiedlicher elektronischer Endoskope 42
besitzt zwei Anschlüsse 83 zur Abgabe eines Signals für eine
Feststellung der Bildelementeanzahl (wobei die andere Signalklemme
weggelassen ist). Im Videoprozessor 46 kann auf Grund des
unterschiedlichen Widerstandswertes zwischen den zwei Anschlüssen
83 für das Videoendoskopsystem 41 eine Unterscheidung getroffen
werden, wobei als Ergebnis dieser Unterscheidung abhängig von der
Bildelementeanzahl die Signalverarbeitungseinheit 44 derart
umgeschaltet wird, daß das Signal abhängig von der Anzahl der
Bildelemente oder Pixel verarbeitet wird.
Es sei beispielsweise angenommen, daß drei elektronische Endoskope
mit entsprechend unterschiedlichen Bildelementezahlen zu
unterscheiden sind, wobei das erste elektronische Endoskop die
niedrigste Anzahl von Bildelementen habe und die zwei Anschlüsse
83 des Verbinders 82 A mittels eines Drahtes 84 kurzgeschlossen
sind. Bei dem Verbinder 82 B des zweiten elektronischen Endoskops
mit einer zweiten Bildelementeanzahl sind die beiden Anschlüsse 83
über einen Widerstand RB von beispielsweise 220 Ohm verbunden.
Schließlich sind bei dem Verbinders 82 C des dritten elektronischen
Endoskops mit der größten Bildelementezahl, die beiden Anschlüsse
83 gar nicht verbunden, so daß sich ein unendlicher Widerstand
zwischen ihnen ergibt.
Andererseits zeigt Fig. 12, daß die
Endoskopunterscheidungsschaltung 81 zwei Verbinderanschlüsse 85
aufweist, von denen der eine mit einer Spannungsquelle von +5 V
verbunden ist, während der andere zu den nichtinvertierenden
Eingängen von Vergleichern 86 und 87 geführt und außerdem über
einen Widerstand RD von beispielsweise 220 Ohm geerdet ist.
Eine Spannung V 1 von beispielsweise 3 bis 4 V wird an den
invertierenden Eingang des Vergleichers 86 von einer
Bezugsspannungsquelle angelegt, während eine andere
Bezugsspannungsquelle eine Spannung von beispielsweise 1 bis 2 V an
den invertierenden Eingang des anderen Vergleichers 87 anlegt. Das
2-Bit-Ausgangssignal an den beiden Ausgängen 81 a der
entsprechenden Vergleicher 86 und Vergleicher 87 stellen ein
Steuerausgangssignal dar, das der Bildelementeanzahl des jeweils
angeschlossenen Endoskops entspricht.
Ist bei einem derartigen Aufbau beispielsweise des Verbinders 82 A
des ersten Endoskops angesetzt, dann nehmen die entsprechenden
Ausgangssignale der Vergleicher 86 und 87 beide den hohen Wert H
an. Wird der Verbinders 82 B des zweiten Endoskops angeschlossen,
dann liegen die Ausgänge der Vergleicher 86 und 87 auf L bzw. H.
Ist schließlich der 82 C des dritten Endoskops angesetzt, dann
nehmen die Ausgangssignale der Vergleicher 86 und 87 beide den
Wert L an. Die entsprechend abgegebenen Steuersignale an diesen
beiden Ausgängen werden entsprechend angelegt an die
Endoskopunterscheidungsschaltung 8, eine Begrenzungsimpuls- und
Abtastimpuls-Generatorschaltung 88, eine Horizontalkonturlinien-
Hervorhebungsschaltung 73, eine Speichersteuerschaltung 74 und
Tiefpaßfilter 66 und 77 und werden unter Anpassung an die
Bildelementeanzahl des jeweils angeschlossenen Endoskops
verarbeitet. Es sei bemerkt, daß die umgewandelten Taktsignale der
A/D-Wandler 68 und der entsprechenden D/A-Wandler 71 gesteuert
werden durch eine Speichersteuerschaltung 88.
Die vorstehend genannten Schaltungen werden nachstehend im
einzelnen erläutert.
Die CCD-Treiberschaltung 61 und Speichersteuerschaltung 88 sind
als Blockschaltbild in Fig. 13 gezeigt.
Der Ausgangstakt einer Bezugstaktgeneratorschaltung 91 wird
frequenzmäßig geteilt durch einen 1/N-Frequenzteiler 92 und dieser
geteilte Takt wird einer Signalerzeugungsschaltung 93 am Ausgang
zur CCD-Treiberschaltung 61 hin und einer
Signalerzeugungsschaltung 94 zugeführt, die eine Begrenzungs- und
Doppelabtastimpulsgeneratorschaltung 88 bilden. Der
heruntergeteilte Takt wird ferner frequenzmäßig durch einen 1/M-
Frequenzteiler 95 der CCD-Treiberschaltung 61 geteilt und
ebenfalls einer Signalerzeugungsschaltung 96 zugeführt.
Der 1/N-Frequenzteiler 92 und 1/M-Frequenzteiler 95 können
Frequenzteilerverhältnisse 1/N und 1/M haben und werden durch das
vorgenannte Steuersignal geschaltet. Die Signalerzeugungsschaltung
93 auf der Seite der CCD-Treiberschaltung 61 empfängt den
Ausgangstakt des 1/N-Frequenzteiler 92 und gibt Rückstellimpulse
gemäß Fig. 14a und einen horizontalen Übertragungsimpuls O H 1
gemäß Fig. 14B sowie ein CCD-Ausgangssignal gemäß Fig. 14c von
der CCD-Vorrichtung 49 ab.
Andererseits gibt die Signalerzeugungsschaltung 94, der der Takt
vom 1/N-Frequenzteiler 92 zugeführt wird und die die
Begrenzungsimpuls- und Abtastimpulsgeneratorschaltung 88 bildet,
Begrenzungsimpulse und Abtastimpulse gemäß 14 d und 14 e ab.
Dies bedeutet, daß das unter Verwendung des Rückstellimpulses und
des horizontalen Übertragungsimpulses aus der CCD-Vorrichtung 49
ausgelesene Ausgangssignal einen Rückstellimpulsteil und einen
Durchlaßteil eingemischt in der Signalkomponente aufweist. Deshalb
wird ein bezüglich dieses Rückstellimpulses phasenverzögerter
Begrenzungsimpuls und ein mit einer Signalkomponente
synchronisierter, phasenmäßig von diesem Begrenzungsimpuls weiter
verzögerter Abtastimpuls erzeugt und die Impulse werden an die
Doppelabtastschaltung 65 angelegt, damit unter Entfernen der
Störkomponente des Rückstellimpuls oder dergleichen das Nutz-
/Störsignalverhältnis verbessert wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Takt des 1/N-Frequenzteiler 92
auch dem Signalerzeugungsschaltung 96 über den 1/M-Frequenzteiler
95 zugeführt wird, um einen vertikalen Übertragungsimpuls
entsprechend der Anzahl der vertikalen Bildelemente zu erzeugen.
Je größer die Anzahl der Bildelemente der CCD-Vorrichtug 49 ist,
umso höher ist die Frequenz des CCD-Treiberimpulses. Somit wird
das Signalband des CCD-Bildausgangssignals, das auf Grund dieses
Impulses erzeugt wurde, breiter, so daß die maximale Frequenz
höher wird und die Sperrfrequenz des Tiefpaßfilters 66 höher
gewählt werden muß. Andererseits sollen keine Oberwellen durch
Reduzierung der Sperrfrequenz in das Signal eingemischt werden,
wenn die Zahl der Bildelemente klein ist. Das gleiche gilt für den
Fall, daß in die entsprechenden Bildspeicher 69 R, 69 G und 69 B
eingeschriebenen Bildsignaldaten ausgelesen und in Analogsignale
umgewandelt werden. Deshalb werden beim vierten
Ausführungsbeispiel die Filterkennlinien der entsprechenden
Tiefpaßfilter 72 und 66 durch das Steuersignal geändert.
Das genannte Tiefpaßfilter 66 ist beispielsweise wie in Fig. 15
gezeigt aufgebaut. Das Eingangssignal von der
Doppelabtastschaltung 65 läuft durch einen Pufferverstärker 101
und wird dann an ein erstes, zweites und drittes Tiefpaßfilter
102 a, 102 b und 102 c angelegt, die entsprechend mit Widerständen
Ra, Rb und Rc in Reihe geschaltet sind. Die Ausgänge der
entsprechenden Tiefpaßfilter 102 a, 102 b und 102 c sind über
Anpassungswiderstände Ra, Rb und Rc geerdet, sowie an
entsprechende Kontakte 103 a, 103 b und 103 c eines Analogschalters
103 gelegt. Die entsprechenden Kontakte 103 a, 103 b und 103 c dieses
Schalters 103 können mittels des Steuersignals selektiv an den
Umschaltkontakt 103 d gelegt werden, so daß sie über einen
Pufferverstärker 104 zur nächsten Stufe gelangen.
Das genannte erste, zweite und dritte Tiefpaßfilter 102 a, 102 b und
102 c schneiden Frequenzen ab, die höher als die maximale
Frequenzkomponente in dem Signal sind, das durch den Treiberimpuls
bestimmt wird, der zum Auslesen unter Berücksichtigung der
Abtasttheorie für unterschiedliche Anzahlen von Bildelementen
verwendet wird, so daß unnötige Oberwellen entfernt werden.
Das Ausgangssteuersignal der Endoskopunterscheidungsschaltung 81
wird den Speichersteuerschaltungen 74 R, 74 G und 74 B gemäß Fig. 16
zugeführt und schaltet die Zeitgabe für das Schreiben von
Bildsignaldaten in die entsprechenden R-, G- und B-Speicher 69 R,
69 G und 69 F und das Auslesen der gespeicherten Signaldaten
entsprechend der Anzahl der Bildelemente. Es sei bemerkt, daß die
Speichersteuerschaltung 74 R, die beispielsweise den R-Speicher 69 R
steuert, in Fig. 16 dargestellt ist. Die anderen Speicher 69 G und
69 B und die Speichersteuerschaltung 74 G bzw. 74 B haben den
gleichen Aufbau.
Der Haupttakt des Bezugstaktgenerators innerhalb des
Synchronisiersignalgenerator 62 wird an einen ersten, zweiten und
dritten Schreibimpulsgenerator 111 a, 111 b und 111 c angelegt, die
die Speichersteuerschaltung 74 R, bilden und auch an einen
Leseimpulsgenerator 112 und eine Lese-/Schreibsteuereinheit 113.
Von dem ersten, zweiten und dritten Schreibimpulsgenerator 111 a,
111 b und 111 c werden Schreibimpulse entsprechend der Anzahl der
Bildelemente abgegeben und einer Schreibimpulsänderungsschaltung
114 zugeführt, in der mittels des Steuersignals der
Endoskopunterscheidungsschaltung 81 ausgewählt und einer Lese-
/Schreibänderungsschaltung 115 zugeführt wird. Die Lese-
/Schreibänderungsschaltung 115 besitzt zwei digitale Eingänge und
zwei digitale Ausgänge und kann einen Eingangsschreibimpuls von
der Schreibimpulsänderungsschaltung 114 und einen
Lesseeingangsimpuls von der Leseimpulsgenerator 112 ändern und
ausgeben. Werden beispielsweise Bildsignaldaten bei R-Beleuchtung
über den A/D-Wandler 68 eingegeben (wobei beispielsweise ein
Schreibbetriebsartsignal von der Lese-/Schreibsteuereinheit 113
angelegt wird), dann wird der durch die
Schreibimpulsänderungsschaltung 114 laufende Schreibimpuls an den
Adressiereingang des ersten R-Speichers 117 a angelegt, so daß
beispielsweise Daten in den ersten R-Speicher 117 a eingeschrieben
werden. In dieser Situation kann der Leseimpuls von dem
Leseimpulsgenerator 112 an den anderen zweiten R-Speicher 117 b mit
einer vorbestimmten Zeitgabe angelegt werden (hierbei befindet
sich der erste R-Speicher in der Schreibbetriebsart und der zweite
in der Lesebetriebsart) und die eingeschriebenen Signaldaten
werden ausgelesen. Die beiden Speicher 117 a und 117 b sind
integrierte Schaltungen, beispielsweise dynamische oder statische
RAM-Speicher.
An den Datenausgängen des ersten und zweiten R-Speichers 117 a und
117 b sind Ausgangsauswählschaltungen 118 a und 118 b angeordnet, die
durch H- bzw. L-Signale (hoher und niedriger Wert) von der Lese-
/Schreibsteuereinheit 1113 ein- und ausgeschaltet werden. Diese
Ausgangsauswählschaltungen 118 a und 118 b werden nach einem
Schreibvorgang während der Lesebetriebsart eingeschaltet und die
ausgelesenen Signaldaten werden von den Ausgangswählschaltungen
118 a oder 118 b an den D/A-Wandler 71 der nächsten Stufe abgegeben.
Es sei bemerkt, daß der vorgenannte Leseimpulsgenerator 112 den
gleichen Aufbau haben kann wie der erste, zweite und dritte
Schreibimpulsgenerator 111 a, 111 b und 111 c und wie die
Schreibimpulsänderungsschaltung 114 und daß die Frequenz des
Leseimpulses durch das Steuersignal der
Endoskopunterscheidungsschaltung 81 ausgewählt werden kann. Es
sei ferner darauf hingewiesen, daß die Speicherkapazität des
ersten und zweiten R-Speichers 117 a und 117 b
zur Aufnahme der maximalen Anzahl von Bildelementen gewählt ist
und daß nur ein Teil der Speicherkapazität bei einer geringeren
Anzahl von Bildelementen benötigt wird.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der gleiche
Leseimpulsgenerator 112 für die Speichersteuerschaltung 74 G und
74 B verwendet wird. Dies bedeutet, daß in der Lesebetriebsart die
in die R-, G- und B-Speicher 69 R, 69 G und 69 B eingeschriebenen
Signaldaten gleichzeitig ausgelesen werden.
Damit während der Lesebetriebsart die Arbeitsweise nicht behindert
wird, umfassen die entsprechenden Speicher 69 R, 69 G und 69 B zwei
Speicherbereiche, so daß der Schreibvorgang unabhängig vom
Lesevorgang erfolgen kann.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß nicht drei
Leseimpulsgenerator 112 erforderich sind, da die R-, G- und B-
Speicher 69 R, 69 G und 69 B gleichzeitig ausgelesen werden. Es
genügt somit ein gemeinsamer Leseimpulsgenerator 112.
Die gleichzeitig aus den entsprechenden Speichern 69 R und 69 G und
69 B ausgelesenen Signaldaten werden durch die D/A-Wandler 71 in
Analogsignale umgewandelt, wobei die umgewandelte Taktzahl
entsprechend gesteuert wird, und werden dann den entsprechenden
Tiefpaßfiltern 72 zugeführt.
Die entsprechenden Tiefpaßfilter 72 haben den gleichen Aufbau,
wie er in Fig. 15 gezeigt ist, und die Signale werden derart
gesteuert, daß die Frequenzbänder der Anzahl der Bildelemente
entsprechen, und werden entsprechend den Horizontalkonturlinien-
Hervorhebungsschaltungen 73 zugeführt, in denen die Umrisse
abhängig von der Anzahl der Bildelemente entsprechend
hervorgebogen werden. Der Aufbau entspricht demjenigen nach
Fig. 17. Das Eingangssignal zum Tiefpaßfilter 72 wird beispielsweise
durch eine erste Verzögerungsleitung 121 um Ta verzögert und wird
dann nochmals in einer zweiten Verzögerungsleitung 122 um Ta
verzögert. Fig. 18a zeigt das Eingangssignal, während die Fig. 18b
und 18c die durch die Verzögerungsleitung 121 und 122 verzögerten
Signale wiedergeben. Die genannten Verzögerungsleitungen 121 und
122 besitzen Abgriffe, die entsprechend mit den Kontakten eines
Analogschalters 123 bzw. 124 verbunden sind, so daß das
Steuersignal der Endoskopunterscheidungsschaltung 81 zur
Bestimmung des gewählten Abgriffs an beide Analogschalter 123 und
124 angelegt wird. Der durch dieses Steuersignal ausgewählte
Abgriff, das heißt die entsprechende Verzögerung, wird im voraus
derart eingestellt, daß sie der jeweiligen Bildelementeanzahl
entspricht.
Das Eingangssignal und das durch die zweite Verzögerungsleitung
122 verzögerte Signal werden in einem ersten Addierer 125 addiert,
so daß sich eine Signalform nach Fig. 18d ergibt. Dieses Signal
wird mittels eines Zählers 126 mit - 1/2 multipliziert und an
einen zweiten Addierer 127 angelegt. Das durch die erste
Verzögerungsleitung 121 gelaufene Signal wird ebenfalls dem
Addierer 127 zugeführt. Das Summensignal ist in Fig. 18f gezeigt
und wird über einen veränderbaren Widerstand 128 zur Einstellung
des Konturhervorhebungsausmaßes an einen dritten Addierer 129
angelegt, der auch das Signal von der ersten Verzögerungsleitung
121 empfängt. Das Summensignal gemäß Fig. 18g stellt ein Signal
dar, bei dem die horizontalen Konturlinien hervorgehoben sind.
Dieses Signal wird dann der nächsten Stufe zugeführt.
Es sei erwähnt, daß der Verzögerungswert auch mittels eines
spannungsabhängigen Widerstandes eingestellt werden kann und keine
Verzögerungsleitung 121 bzw. 122 mit Abgriffen erforderlich ist.
Das vierte Ausführungsbeispiel wurde für den Fall erläutert, daß
drei unterschiedliche Anzahlen von Bildelementen vorliegen. Die
Situation ist die gleiche, wenn die Anzahlen zwei, vier oder mehr
Bildelementeanzahlen umfassen. Liegen mehr unterschiedliche
Bildelementeanzahlen vor, dann können weitere unterschiedliche
Widerstände zwischen die Anschlüsse 83 zur Unterscheidung der
elektronischen Endoskope geschaltet werden. Andererseits läßt sich
auch die Anzahl der Vergleicher zur Unterscheidung erhöhen. Auch
kann die Anzahl der Klemmen erhöht werden und mehrere Klemmen
können in Kombination verwendet werden.
Während beim vierten Ausführungsbeispiel die Erfindung im
Zusammenhang mit einem bildseriellen Abbildungssystem erläutert
wurde, ist das fünfte Ausführungsbeispiel auf ein Endoskopsystem
131 gerichtet, das ein elektronisches Endoskop 133 mit eingebautem
Mosaikfarbtrennfilter 132 I verwendet, das jeweils vor der
Abbildungsebene der CCD-Vorrichtung 49 I angeordnet ist, wobei I = A,
B oder C bedeutet.
Bei diesem Endoskopsystem 131 wird anstelle der
Lichtquelleneinheit 43 gemäß Fig. 10 des vierten
Ausführungsbeispiels eine Lichtquelleneinheit 134 ohne
Rotationsfilter 56 verwendet und das weiße Licht der
Lichtquellenlampe 54 wird mittels der Linse 55 kondensiert und auf
die Eingangsstirnfläche des Lichtleiters 51 gerichtet.
Wie bei der Signalverarbeitungseinheit 44 nach Fig. 10 wird in
einem Videoprozessor 135 dieses Systems 131 das Ausgangssignal der
Kompensationsschaltung 67 einem Tiefpaßfilter 136 und einem
Bandpaßfilter 137 zugeführt. Das Ausgangssignal am Tiefpaßfilter
136 stellt ein Leuchtdichtesignal dar. Läuft andererseits das
Farbsignal durch das Bandpaßfilter 137, dann werden zeitseriell
pro Horizontalzeile durch eine Demodulationsschaltung 138
Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y erzeugt. Diese
Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werden zeitseriell einem ersten
Analogschalter 139 und einem zweiten Analogschalter 142 über eine
IH-Verzögerungsleitung 141 zur Verzögerung um eine
Horizontalperiode IH zugeführt. Wenn diese Analogschalter 139 und
141, die operativ miteinander verbunden sind, um IH durch ein
Schaltsignal geschaltet werden, das mit dem horizontalen
Synchronisiersignal synchronisiert ist und beispielsweise von der
Synchronisiersignalgenerator 62 abgegeben wird, dann werden
entsprechend synchronisierte Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y
erzeugt und zusammen mit dem Leuchtdichtesignal Y einer
Invertiermatrixschaltung 143 zugeführt, die aus diesen Signalen
die R-, G- und B-Farbsignale erzeugt. Diese Ausgangssignale der
Invertiermatrixschaltung 143 werden dem entsprechenden
Tiefpaßfilter 72 zugeführt. Der übrige Aufbau ist der gleiche, wie
bei dem System 41 gemäß Fig. 10, wobei die gleichen Bauelemente
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Bei einem derartigen fünften Ausführungsbeispiel kann wie bei dem
vierten Ausführungsbeispiel ein Endoskop 133 I (I = A, B oder C)
mittels der Endoskopunterscheidungsvorrichtung 81 unterschieden
werden und die Lichtleiter 51, die Doppelabtastschaltung 65, die
Tiefpaßfilter 66 und 72 und Horizontalkontur-
Hervorhebungsschaltung 73 werden mittels des Ausgangssignals der
Endoskopunterscheidungsvorrichtung 81 umgeschaltet.
Bei dem zuvor erläuterten fünften Ausführungsbeispiel ist das
System 131 mit einem elektronischen Endoskop 133 I mit eingebautem
Farbfilter ausgestattet. Wie Fig. 20 zeigt, kann auch auf ein
Okular 146 eines Lichtleiterendoskops 145 bei diesem System 131
eine Fernsehkamera 147 mit eingebautem Farbfilter aufgesetzt
werden.
Das Lichtleiterendoskops 145 besitzt einen Aufbau gemäß Fig. 21.
Bei einem elektronischen Endoskop 133 A, wie es etwa in Fig. 19
dargestellt ist, wird anstelle der Farbfilter 132 A und der CCD-
Vorrichtung 49 ein Lichtleiterbündel 148 zur Bildübertragung
verwendet. Ein optisches Bild wird mittel eines Objektiv 48 auf
der Endstirnfläche des Lichtleiterbündel 148 erzeugt und über
Lichtleiterbündel 148 zum Okular 146 übertragen, wo es durch eine
Okularoptik 149 vergrößert und beobachtet werden kann, die an der
Ausgangsstirnfläche der IH-Verzögerungsleitung 141 angeordnet ist.
Der übrige Aufbau ist im wesentlichen der gleiche.
In der auf das Okular 146 aufsetzbaren Fernsehkamera 147 ist ein
Mosaikfarbfilter 132 d auf einer Bildformungslinse 151 angebracht,
die der Okularoptik 149 gegenüberliegt, und ein optisches Bild
wird in der Abbildungsebene der CCD-Vorrichtung 49 D erzeugt. Ein
Widerstand RD zur Unterscheidung der Anzahl von Bildelementen oder
Pixel in der CCD-Vorrichtung 49 D ist in der Fernsehkamera 147
angeordnet.
Es sei bemerkt, daß gemäß Fig. 20 auf der Vorderseite des
Videoprozessor 135 eine Steckdosengruppe 152 angeordnet ist. Der
Verbinder 82 I bestehend aus dem Signalverbinder 153 I und einem
Lichtquellenverbinder 154 I des elektronischen Endoskops 133 I, ein
Lichtquellenverbinder 155 (bestehend aus dem Lichtleiterverbinder
155′ und einem Luft- und Wasserzufuhrverbinder) des
Lichtleiterendoskops 145 und ein Signalverbinder 156 der
Fernsehkamera 147 können in diese Steckdosengruppe 152 eingesteckt
werden. Es sei bemerkt, daß der Signalausgang des Videoprozessors
135 mit einem Monitor 157 verbunden ist.
Fig. 22 zeigt ein starres Endoskop 158, das anstelle des
Lichtleiterendoskops 145 verwendet werden kann.
Bei dem starren Endoskop 158 ist gemäß Fig. 22 ein Lichtleiter aus
einem optischen Relaislinsensystem 159 gebildet, das in einer
Röhre 159 a, etwa einer Metallröhre angeordnet sein kann. Es sei
erwähnt, daß auch das Einführteil 160 starr ist. Ein Lichtleiter
51 ist über das Einführteil 160 mit einem flexiblen
Lichtleiterkabel 161 verbunden. Der übrige Aufbau entspricht
demjenigen des Lichtleiterendoskops 145. Gleiche Bauelemente sind
dem gleichen Bezugszeichen versehen. Ein optisches Bild eines
beobachteten Objekts, das zu dem Okular 146 des Endoskops 158
übertragen wird, kann dann mittels Fernsehkamera 147 gemäß Fig. 20
oder 21 in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das einem
Monitor 157 zur Farbdarstellung zugeführt wird. Besitzt die
Fernsehkamera 147 einen Innendurchmesser D 2 und besitzt das Okular
146 des Endoskops 158 einen Außendurchmesser D 1, dann kann sie
nicht direkt auf das Okular 146 des Lichtleiterendoskops 145
aufgesetzt werden. Es ist deshalb ein Adapter 163 erforderlich,
durch den der Außendurchmesser variiert werden kann, so daß die
gleiche Fernsehkamera 147 sowohl für ein Lichtleiterendoskops 145
als auch für ein starres Endoskop 158 verwendet werden kann. Es
sei erwähnt, daß in dem Adapter 163 ein Linsensystem 164 zur
Korrektur der Lichtweglänge angeordnet ist. Durch dieses
Linsensystem 164 wird der durch die CCD-Vorrichtung 49 D gebildete
Bildbereich gleich demjenigen des Lichtleiterendoskops 145
gemacht.
Fig. 23 zeigt ein Videoendoskopsystem 171 des sechsten
Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem elektronischen
Endoskop 127, das eine Abbildungsvorrichtung, einen Videoprozessor
173 mit einer Lichtquellenvorrichtung zum Zuführen von
Beleuchtungslicht zu dem Endoskop 172, eine
Signalverarbeitungsvorrichtung und einen Monitor 174 aufweist, der
aus den Videoausgangssignalen des Videoprozessor 173 ein Farbbild
erzeugt.
Eine flexible Leitung 177 geht von einem Handhabungsteil 176 aus,
das am hinteren Ende eines länglichen Einführteils 175 der Leitung
177 angeschlossen ist. Ein Verbinder 178 am anderen Ende der
Leitung 177 ist in eine Steckdose 182 am Videoprozessor 173
angesteckt, die eine Lichtquelleneinheit 43 und
Signalverarbeitungsschaltung 181 (vgl. Fig. 24) enthält.
Am vorderen Ende des Einführteils 175 ist über einen krümmbaren
Teil 184 eine starre Spitze 183 angeordnet. Der krümmbare Teil 184
läßt sich durch Drehen eines Krümmknopfes 185 an dem
Handhabungsteil in horizontaler und vertikaler Richtung krümmen.
Über eine Einführöffnung 186 kann ein Instrument in einen in dem
Endoskop 172 vorgesehenen Instrumentenkanal eingeführt werden.
In Abweichung zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 wird in der
Signalverarbeitungsschaltung 181 des Videoprozessor 173 in dem
Videoendoskopsystem 171 eine Endoskopsunterscheidungsschaltung 188
verwendet, die sich von der Endoskopunterscheidungsschaltung 81
unterscheidet. Dabei wird das Ausgangssignal der
Endoskopunterscheidungsschaltung 188 über je eine R-, G- und B-
Synchronisierschaltung 189, eine Weißabgleichjustierschaltung 190,
die zwischen dem Tiefpaßfilter 66 und der Gamma-
Kompensationsschaltung 67 liegt, derart eingestellt, daß der
Weißabgleich dem angeschlossenen Endoskop 172 entspricht. Es sei
bemerkt, daß gemäß Fig. 10 die Tiefpaßfilter 66 und 72 durch das
Ausgangssignal der Endoskopunterscheidungsschaltung 81 geschaltet
werden, daß jedoch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kein
derartiges Schalten stattfindet. Deswegen sind die Bezugszeichen
dieser Elemente apostrophiert. Der übrige Aufbau entspricht
demjenigen nach Fig. 10.
Wie die Fig. 25 und 26 zeigen, besitzt der jeweilige Verbinder 178
der Leitung 177 jedes Endoskop 172 einen Lichtquellenverbinder
191, einen Signalverbinder 192 und einen Unterscheidungsverbinder
193. Andererseits ist der Videoprozessor 173 mit einer
Steckbuchsengruppe 182 ausgestattet mit einer
Lichtquellensteckbuchse 194, einer Signalsteckbuchse 195 und einer
Unterscheidungssteckbuchse 182, die der Aufnahme des
Lichtquellenverbinder 191, des Signalverbinder 192 und des
Unterscheidungsverbinder 193 dienen.
Es sei bemerkt, daß der Lichtquellenverbinder 191 neben dem
Lichtleiterverbinder auch einen Luft- und Wasserzufuhrverbinder
aufweist, der an den Videoprozessor 173 angeschlossen werden kann.
In Fig. 24 ist der Luft- und Wasserzuführverbinder weggelassen.
Der Verbinder 178 enthält also insbesondere den
Unterscheidungsverbinder 193, der in die
Unterscheidungssteckbuchse 182 des Videoprozessor 173 einsteckbar
ist und die Art der Spektralcharakteristik des anzuschließenden
Endoskop 172 unterscheidet. Durch Verbinden des
Unterscheidungsverbinder 193 an die
Endoskopunterscheidungsschaltung 188 läßt sich die allgemeine
Spektralcharakteristik des angeschlossenen Endoskop 172
feststellen und der Weißabgleich entsprechend justieren.
Gemäß Fig. 26 weist der Unterscheidungsverbinder 193
beispielsweise 6 Kontaktstifte P 1, P 2 . . ., P 6 auf. Die
Kontaktstifte P 1 bis P 5 werden abhängig von der CCD-Vorrichtung 49
und der Länge und dem Material des jeweiligen Lichtleiters 51 im
Endoskop 172 mit Masse verbunden oder geöffnet.
Die Stifte P 1 und P 2 in der obersten Reihe des
Unterscheidungsverbinders 193 dienen zur Unterscheidung der CCD-
Vorrichtung 49 und werden als Kodierung zur Unterscheidung von
beispielsweise drei Arten von CCD-Vorrichtungen 49 verwendet. Die
Stifte P 1 und P 2 repräsentieren zwei Bits.
Dies bedeutet, daß für drei unterschiedliche Typen von CCD-
Vorrichtungen 49 mit unterschiedlicher Spektralcharakteristik der
jeweilige Typ durch den Zustand an den Stiften P 1 und P 2
dargestellt wird.
Zur Längenanpassung abhängig von der Länge und dem Material des
bei dem Endoskop verwendeten Lichtleiters werden die Zustände an
den Stiften P 3, P 4 und P 5 zur Unterscheidung verwendet. Wie
Fig. 27 veranschaulicht, ist abhängig von der Länge des Lichtleiters,
beispielsweise 2 m bzw. 4 m dargestellt durch die Kurven LG 2 m und
LG 4 m, die Durchlaßkennlinie (Spektralcharakteristik)
unterschiedlich und der Weißabgleich wird beeinflußt.
Bei dem Endoskop 172 dieses Ausführungsbeispiel sind deshalb in
dem Unterscheidungsverbinder 193 gemäß Fig. 26 die Stifte P 1 und
P 5 mit einem Masseanschluß verbunden und die
Spektralcharakteristik bezüglich des dieser Verbindung
entsprechenden Endoskops läßt sich feststellen und der
Weißabgleich kann derart kompensiert werden, daß das
Kompensationsausmaß dieser Spektralcharakteristik entspricht.
Die Unterscheidungssteckbuchse 196 des Unterscheidungsverbinder
193 ist mit einer Endoskopunterscheidungsschaltung 188 gemäß
Fig. 26 verbunden.
Insbesondere ist die Stiftaufnahmebuchse Q I, die mit dem
jeweiligen Stift PI (I = 1, 2 und 5) über Widerstände R mit einer
Spannungsquelle Vcc und auch mit dem einen (nichtinvertierenden)
Eingang jedes von Vergleichern CI verbunden. Der andere
invertierende Eingang jedes Vergleichers CI ist an Masse
angeschlossen oder liegt auf einem geringfügig höheren Pegel (in
der Figur ist der Massepegel verwendet). Abhängig davon, ob der
Pegel an dem einen Eingang den Bezugspegel des andern Eingangs
überschreitet, wird ein Unterscheidungssignal "H" oder "L"
abgegeben. Durch Kombination der verschiedenen
Unterscheidungsausgänge OI der Vergleicher CI werden
Unterscheidungssignale zur Kompensation des Weißabgleichs abhängig
von der Art der Spektraleigenschaft des angeschlossenen Endoskop
172 erzeugt. Da beim Beispiel nach Fig. 26 die Stifte P 1 und P 5
mit der Masseklemme P 6 verbunden sind, werden die
Unterscheidungsausgangssignale Q 1 bis Q 5 der Vergleicher C 1 bis C 5
für die Buchsen Q 1 und Q 5 auf niedrigem Wert L und für die anderen
auf hohen Wert H sein. Diese Unterscheidungssignale werden einer
RGB-Koinzidenzschaltung 189 gemäß Fig. 24 zugeführt und erzeugen
ein Steuersignal, das den Verstärkungsfaktor für die RGB-
Eingangssignale in die Weißabgleichjustierschaltung 190 variiert,
so daß ein korrekter Weißabgleich stattfindet.
In der RGB-Koinzidenzschaltung 189 wird ein
Verstärkungsfaktorsteuersignal an die Weißabgleichjustierschaltung
190 synchron mit der Zeit 69885 00070 552 001000280000000200012000285916977400040 0002003742900 00004 69766gabe des Anlegens R-, G- und B-Signale
von der Rotationsregelschaltung 59 abgegeben.
Gemäß Fig. 28 wird die RGB-Koinzidenzschaltung 189 gebildet durch
eine R-Verstärkungsfaktorauswählschaltung 204 R und ein B-
Verstärkungsfaktorauswählschaltung 204 B, denen die
Unterscheidungsdatensignale der fünf Ausgangsbits der
Endoskopunterscheidungsschaltung 188 zugeführt werden. Ferner ist
eine RGB-Änderungsschaltung 206 vorgesehen, die die R-
Verstärkungsfaktor-Auswählschaltung 204 R, die B-
Verstärkungsfaktor-Auswählschaltung 204 B und G-Verstärkungs-
Einstellschaltung 205 G ändert und Verstärkungssteuersignal mit
fünf Bits abgibt.
Es sei bemerkt, daß in diesem Falle für das G-Signal die
Verstärkung konstant, beispielsweise 1 ist und daß nur für R- und
B-Signale ein Verstärkungsregelsignal abgegeben wird. In der
genannten R-Verstärkungsfaktor-Auswählschaltung 204 R wird auf
Grund der Eingangsunterscheidungssignaldaten ein R-
Verstärkungsregelsignal für eine Weißabgleichjustierung
entsprechend der jeweiligen Spektralcharakteristik erzeugt. Dies
bedeutet mit anderen Worten, daß für eine Übereinstimmung der
Ausgangsdaten der Endoskopunterscheidungsschaltung 188 mit der
jeweiligen Spektralcharakteristik des Endoskops der jeweilige Wert
der Verstärkung des R-Signals im voraus in einen
nichtdargestellten ROM-Speicher eingeschrieben wird und die
Verstärkungsregelsignaldaten für das R-Signal aus diesem Speicher
ausgelesen werden. Es sei bemerkt, daß bei einer Verstärkung 1 des
G-Signals das Verstärkungsregelsignal für das R-Signal in seiner
Größe relativ zu den G-Verstärkungsregelsignaldaten bestimmt
werden kann. Die B-Verstärkungsfaktor-Auswählschaltung 204 B kann
in gleicher Weise aufgebaut sein.
Die Weißabgleichjustierschaltung 190 zur Justierung des
Weißabgleichs auf Grund des vorgenannten Verstärkungsregelsignals
ist beispielsweise wie Fig. 29 gezeigt ausgebildet.
R-, G- und B-Signale werden über einen Gleichspannungs-
Blockierkondensator C an die Basis eines von einem Paar npn-
Transistoren T 1 und T 2 angelegt, die einen Differenzverstärker
bilden. Über je einen Vorspannungswiderstand Rb sind die Basen der
beiden Transistoren T 1 und T 2 geerdet, während die Emitter über
Widerstände Re 1 bzw. Re 2 mit einer negativen Spannungsquelle -Vcc
verbunden sind und die Kollektoren direkt bzw. über einen
Lastwiderstand R 1 an positiver Spannung Vcc liegen. Der Kollektor
des anderen Transistors T 2 ist mit der Basis eines Transistors T 3
verbunden, der einen Emitterfolger darstellt und dessen Kollektor
an positiver Spannung +Vcc liegt, während sein Emitter mit
negativer Spannung -Vcc über einen Widerstand Re 3 und auch mit dem
Ausgang dieser Weißabgleichjustierschaltung 190 verbunden ist.
Der Emitter des Transistors T 1 und der Emitter des Transistors T 2
sind miteinander über entsprechende Reihenschaltungen aus
Schaltern S 1 bis S 5 mit Widerständen R 1 bis R 5 verbunden. Die
Schalter S 1 bis S 5 werden durch Verstärkungsregelsignale
entsprechend der fünf Ausgangsbits der RGB-Koinzidenzschaltung 189
geschlossen bzw. geöffnet. Der kombinierte Widerstand an den
Emittern ist je nach geschlossenen Schaltern S 1 bis S 5
verschieden, wodurch die Verstärkung der
Weißabgleichjustierschaltung 190 variiert und der Weißabgleich
justiert wird.
Die Werte der Widerstände R 1 bis R 5 in Fig. 29 sind so gewählt, daß
R 2 = R 1/2, R 3 = R 1/2 2, R 4 = R 1/2 3 und R 5 = R 1/2 4, wobei der
Schalter S 1 für den Widerstand R 1 von einem
Verstärkungsregelsignal LSB und der Schalter S 5 zur Einschaltung
des Widerstands R 5 von einem Verstärkungsregelsignal MSB betätigt
wird. Bei einem derartigen Aufbau ist die maximale Verstärkung GL
der Weißabgleichjustierschaltung 190 annähernd R 1/(kombinierter
Wert der eingeschalteten der Widerstände R 1 bis R 5). Ist
beispielsweise nur das Verstärkungsregelsignal LSB auf hohem Wert
H, das heißt, daß nur der Schalter S 1 geschlossen ist, dann ist
Gl = R 1/R 1. Ist nur das Signal MSB auf dem hohen Wert H, das heißt
daß nur der Schalter S 5 geschlossen ist, dann ist GL = R 1/R 5. In
diesem Falle ergibt sich eine maximale Verstärkung GL. Es sei
darauf hingewiesen, daß die Variationsbreite der Verstärkung GL
einer Auflösung von 25 = 32 Stufen entsprechend 5 Bits ist von
R 1/R 1 des Signals LSB bis RL/R 5 des Signals MSB.
Die Arbeitsweise der RGB-Koinzidenzschaltung 189 und der
Weißabgleichjustierschaltung 190 ist wie folgt.
Es sei beispielsweise angenommen, daß ein weißes Objekt abgebildet
wird, während das weiße Licht nicht abgeglichen ist. Es werden
dann die R-, G- und B-Signale gemäß der Fig. 30a an die
Weißabgleichjustierschaltung 190 angelegt.
Durch den Anschluß des Verbinders 178 des Endoskop 172 wird ein
Endoskopunterscheidungssignal von der
Endoskopunterscheidungsschaltung 188 an die RGB-
Koinzidenzschaltung 189 angelegt, wobei die R-Verstärkungsfaktor-
Auswählschaltung 204 R und die B-Verstärkungsfaktor-
Auswählschaltung 204 B ein R-Verstärkungsregelsignal an die RGB-
Änderungsschaltung 206 anlegen, das die R-Verstärkung bestimmt,
wenn das R-Signal eingegeben wird, und ein B-
Verstärkungsregelsignal, das die B-Verstärkung bestimmt, wenn ein
B-Signal eingegeben wird. Die G-Verstärkungseinstellschaltung 205 G
gibt ebenfalls ein G-Verstärkungsregelsignal an die RGB-
Änderungsschaltung 206 ab, mit dem die Verstärkung auf 1
eingestellt wird, wenn die Eingabe des G-Signals erfolgt.
Die RGB-Änderungsschaltung 206 wird somit derart gesteuert, daß
zur Zeit der Eingabe des R-Signals (Fig. 30a) auf Grund des R-
Änderungssignals der R-, G- und B-Änderungssignals das
Ausgangssignal der R-Verstärkungsfaktor-Auswählschaltung 204 R
abgegeben wird. Dies bedeutet, daß beim Umschalten des diese RGB-
Änderungsschaltung 206 bildenden Schalters das R-
Verstärkungsregelsignal an die Verstärkungseinstellschalter S 1
bis S 5 der Weißabgleichjustierschaltung 190 angelegt wird und
diese Schalter S 1 bis S 5 geöffnet bzw. geschlossen werden, wobei
beispielsweise die Verstärkung (in dem Falle für das R-Signal) der
Weißabgleichjustierschaltung 190 beispielsweise auf 1/2 gesetzt
wird, so daß das R-Signal in Fig. 30a nach Durchlaufen der
Weißabgleichjustierschaltung 190 zu dem R-Signal in Fig. 30c wird.
Wird nun das G-Signal eingegeben, dann erfolgt die Umschaltung des
Schalters in der RGB-Änderungsschaltung 206 und das
Verstärkungsregelsignal der G-Verstärkungseinstellschaltung 205 G
wird abgegeben. Somit hat das G-Signal gemäß Fig. 30a und Fig. 30c
die Verstärkung 1. Es sei bemerkt, daß das R-Signal derart
justiert wird, daß sein Ausgangswert gleich dem Ausgangswert
dieses G-Signals ist.
In gleicher Weise wird bei Eingabe des B-Signals in die
Weißabgleichjustierschaltung 190 durch das B-
Verstärkungsregelsignal die Verstärkung des B-Signals
beispielsweise auf 2 gesetzt und das B-Signal gemäß Fig. 30a wird
am Ausgang der Weißabgleichjustierschaltung 190 zu einem B-Signal
gemäß Fig. 30c mit gleichem Ausgangswert wie das R-Signal und das
G-Signal.
Wie Fig. 30d zeigt, läßt sich somit durch Ändern des mit den
allgemeinen R-, G- und B-Signalen synchronisierten Signals gemäß
Fig. 30b durch Einstellen der Verstärkung auf den jeweils
richtigen Wert ein korrekter Weißabgleich für die R-, G- und B-
Signale erzielen.
Somit kann bei dem sechsten Ausführungsbeispiel auch dann ein
korrekter Weißabgleich erzielt werden, wenn unterschiedliche CCD-
Vorrichtungen 49 mit unterschiedlichen Spektralcharakteristiken
verwendet werden und die Wellenlänge abhängt beispielsweise von
der Länge und dem Material des jeweils verwendeten Lichtleiters.
Erreicht wird dies dadurch, daß in dem Verbinder 178 des Endoskop
172 mehrere Stifte P 1 bis P 6, insbesondere in dem
Unterscheidungsverbinder 193, als Vorrichtung zur Unterscheidung
der Information angeordnet sind, die sich auf die allgemeine
Spektralcharakteristik bezieht, wobei die Stifte selektiv geerdet
sind, um in Art einer Kodierung die jeweilige
Spektralcharakteristik anzuzeigen. Somit braucht das Endoskop 172
sich im Gesamtaufbau nur in dem speziellen Verbinder von anderen
Endoskopen unterscheiden. Die Kosten für die Herstellung eines
derartigen der elektronischen Endoskops unterscheiden sich deshalb
praktisch nicht; auch erhöht sich im Einsatz nicht das Gewicht
eines derartigen elektronischen Endoskops und auch die Abmessungen
werden nicht größer, so daß die Handhabung in keiner Weise
beeinflußt wird. Auch können bereits im Einsatz befindliche
elektronische Endoskope, die einen derartigen
Unterscheidungsverbinder nicht aufweisen, ohne weiteres verwendet
werden. In diesem Falle kann die Weißabgleichjustierschaltung 190
manuell einstellbar gemacht werden durch manuelles Betätigen der
Schalter S 1 bis S 5.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt sich somit eine
farbgetreue Wiedergabe, auch wenn das elektronische Endoskop nicht
justiert ist, und zwar deshalb, weil das Farbsignal bezüglich des
Weißabgleichs abhängig von der allgemeinen Spektralcharakteristik
des angeschlossenen Endoskops 172 justiert wird.
Fig. 31 zeigt einen Verbinder 221 eines elektronischen Endoskops
gemäß dem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im Unterschied zu dem Verbinder 178 mit einem
Lichtquellenverbinder 191 und einem Signalverbinder 192 ist in
diesem Verbinder 221 der bereits vorhandene Verbinder 222 mit dem
Lichtquellenverbinder 191 und dem Signalverbinder 192 ohne
Unterscheidungsverbinder 193 mit einem Adapter 223 mittels einer
Schraube 224 entfernbar befestigt versehen.
Somit kann der Adapter 223, der die Stifte P 1 bis P 6 aufweist,
abhängig von dem elektronischen Endoskop, das einen Verbinder 222
aufweist, angesetzt werden.
Der übrige Aufbau entspricht demjenigen des sechsten
Ausführungsbeispiels.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann somit auch bei einem
elektronischen Endoskop ohne Unterscheidungsverbinder 193 der
Weißabgleich justiert werden, wenn der Videoprozessor 173 eine
Endoskopüberwachungsschaltung 201 aufweist.
Fig. 32 zeigt eine Weißabgleichjustierschaltung 231 des achten
Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden RGB-Signale einem geregelten
Verstärker 232 zugeführt, der nachstehend mit GCA bezeichnet sei.
Die Verstärkungsregelsignale von der RGB-Koinzidenzschaltung 189
werden mittels eines D/A-Wandlers 233 in Analogsignale umgewandelt
und dem Verstärkungsregelanschluß des geregelten Verstärkers 232
zugeführt. Durch variables Regeln der Verstärkung des geregelten
Verstärker 232 mittels des analogen Verstärkungsregelsignals kann
die Verstärkung des geregelten Verstärker 232 variabel geregelt
und der Weißabgleich in der gleichen Weise justiert werden, wie
beim sechsten Ausführungsbeispiel.
Fig. 33 zeigt eine Endoskopunterscheidungsvorrichtung gemäß dem
neunten Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Widerstand Ra entsprechend
dem jeweiligen anzuschließenden Endoskop beispielsweise zwischen
einen Stift 241 des Signalverbinder 192 und einen an Masse
liegenden Stift 242 geschaltet. Andererseits ist eine
entsprechende Stiftbuchse 241′ in der Steckbuchsengruppe 195 des
Videoprozessor 173 mit dem Ausgang einer Konstantstromschaltung
243 verbunden; ein A/D-Wandler 244 wandelt die Spannung am
Widerstand Ra in einen Digitalwert um. Es sei bemerkt, daß die
Stiftbuchse 242′ des an Masse liegenden Stifts 242 geerdet ist.
Werden beispielsweise Ausgangsdaten in Form von fünf Bits von dem
A/D-Wandler 244 der RGB-Koinzidenzschaltung 189 zugeführt, dann
ergibt sich die gleiche Arbeitsweise wie beim sechsten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 34 zeigt das zehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einem Videoendoskopsystem 245, bei dem unterschiedliche
elektronische Endoskope 172 I (I = A, B oder C) mit CCD-Vorrichtungen
49 I mit unterschiedlichen Bildelementeanzahlen verwendet werden
können.
So ist beispielsweise in einem Verbinder 178 I eines Endoskop 172 I
ein Unterscheidungsverbinder angeordnet, wie bei dem sechsten
Ausführungsbeispiel, wobei dieser Unterscheidungsverbinder ferner
mit nichtgezeigten Stiften (etwa durch Vergrößerung der Anzahl der
Stifte P 1 bis P 6 in Fig. 26) versehen ist, die die
unterschiedliche Anzahl von Bildelementen der CCD-Vorrichtung 49′
darstellen. Eine Endoskopunterscheidungsschaltung 247 eines
Videoprozessors 246 ist mit nichtgezeigten Vergleichern versehen
(etwa ebenfalls durch Erhöhung der Anzahl der Vergleicher C 1 bis
C 5 in Fig. 26), die die jeweils unterschiedlichen Anzahlen von
Bildelementen oder Pixeln unterscheiden.
Das (erste) Unterscheidungssignal, das sich beispielsweise auf die
Spektralcharakteristik bezieht, wird von der
Endoskopunterscheidungsschaltung 247 einer RGB-
Synchronisierschaltung 249 zugeführt und das (zweite)
Unterscheidungssignal für die jeweilige Anzahl von Bildelementen
der CCD-Vorrichtung 49 I werden der CCD-Treiberschaltung 61, der
Begrenzungsimpuls- und Abtastimpuls-Generatorschaltung 88, dem
Tiefpaßfilter 66 und drei entsprechenden Tiefpaßfilter 72, der
Speichersteuerschaltung 74 und drei Horizontalkonturlinien-
Kompensationsschaltungen 73 zugeführt.
Der Begrenzungsimpuls und der Abtastimpuls der Begrenzungsimpuls-
und Abtastimpulsgeneratorschaltung 88 werden der
Doppelabtastschaltung 65 zugeführt und es wird ein Signal
abgegeben, aus dem Rückstörsignale entfernt wurden. Es sei
bemerkt, daß eine vorgenannten Schaltungen die Funktion der
Doppelabtastschaltung 65 übernimmt.
Auf Grund des Bildelementzahlunterscheidungssignals von der
Endoskopunterscheidungsschaltung 247 wird ein Treibersignal einer
Taktfrequenz und einer Impulsanzahl entsprechend der jeweiligen
Bildelementezahl der CCD-Vorrichtung 49 I von der CCD-
Treiberschaltung 61 zugeführt. In der Begrenzungsimpuls- und
Abtastimpulsgeneratorschaltung 88 wird die gewünschte
Signalkomponente aus dem aus der CCD-Vorrichtung 49 I ausgelesenen
Signal abgetastet und extrahiert und nur dasjenige Signalband
entsprechend der Bildelementeanzahl läuft durch das Tiefpaßfilter
66. Auch wird durch die Speichersteuerschaltung 74 die A/D-
Umwandlungsrate des A/D-Wandlers 68 gesteuert und die Taktfrequenz
des Einschreibens und Auslesens in bzw. aus den Speichern 69 R, 60 G
und 69 B wird gesteuert. Auch die D/A-Umwandlungsraten der
entsprechenden D/A-Wandler 71 werden gesteuert.
Abhängig von der gewählten Bildelementezahl erfolgt auch eine
Konturkompensation in den entsprechenden Horizontalkonturlinien-
Kompensationsschaltungen 73.
Dies wurde bereits im Zusammenhang mit Fig. 10 erläutert, so daß
keine weitere Erklärung notwendig erscheint.
Gemäß diesem zehnten Ausführungsbeispiel kann der Weißabgleich
justiert werden, auch wenn elektronische Endoskope mit
unterschiedlichen Anzahlen von Bildelementen verwendet werden.
Es sei erwähnt, daß das vorgenannte zehnte Ausführungsbeispiel
nicht nur auf elektronische Endoskope anwendbar ist, die eine
Festkörperbildaufnahmevorrichtung wie die CCD-Vorrichtung 49 I in
der Spitze des Einführteils verwenden, sondern auch auf ein
Lichtleiterendoskops 145, bei dem ein Lichtleitbündel 148
verwendet wird (Fig. 21) und bei dem auf Endoskopvorrichtung eine
Fernsehkamera aufsetzbar ist, wobei der Okularteil des starren
Endoskops 158 einen Bildleiter in Form eines optischen
Relaissystems 159 und eine CCD-Vorrichtung enthält. In diesem
Falle ist in der CCD-Vorrichtung kein Farbfilter für das
bildserielle Abbildungssystem vorgesehen.
Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle der Information bezüglich
der Spektralcharakteristik oder dergleichen auch ein Signal
bezüglich der Einstellung des Weißabgleichs abgegeben werden kann.
Fig. 35 zeigt das elfte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim
vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 war eine
Unterscheidungsvorrichtung entsprechend der Bildelementeanzahl des
elektronischen Endoskop 42 vor jedem elektronischen Endoskop 42
angeordnet. Beim elften Ausführungsbeispiel wird jedoch die
unterschiedliche Anzahl von Bildelementen automatisch mit einem
Videoprozessor 251 festgestellt.
Deswegen besitzt das elektronische Endoskop 252 dieses
Ausführungsbeispiels keine Unterscheidungsvorrichtung in dem
elektronische Endoskop 41 des Systems nach Fig. 10.
Auch ist in der Signalverarbeitungseinheit 253 in dem
Videoprozessor 251 keine Endoskopunterscheidungsschaltung 81 wie
in der Signalverarbeitungseinheit 44 der Fig. 10 angeordnet,
sondern es ist eine Detektorschaltung 254 zum automatischen
Feststellen der Bildelementeanzahl vorgesehen, in der die Kennwerte
der Speichersteuerschaltung 74, des Tiefpaßfilters 72 und der
Horizontalkonturlinien-Hervorhebungsschaltung 73 durch ein
Bildelementeanzahl-Unterscheidungssignal festgestellt und
gesteuert werden.
Es sei bemerkt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel unabhängig von
einer verschiedenen Anzahl von Bildelementen ein Treibersignal mit
einer einzigen Treiberfrequenz abgegeben wird.
Der übrige Aufbau entspricht demjenigen der
Signalverarbeitungseinheit 44 in Fig. 10; auch die
Lichtquelleneinheit 43 ist die gleiche wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 10.
Die Detektorschaltung 254 zum automatischen Feststellen, welche
der unterschiedlichen Anzahlen von Bildelementen des mit dem
Videoprozessor 251 verbundenen Endoskops 252 gültig ist, ist in
der nächsten Stufe des Tiefpaßfilters 66′ angeordnet, der das
Signal zugeführt wird.
Mittels der Detektorschaltung 254 wird die Anzahl der Bildelemente
der CCD-Vorrichtung 49 in dem angeschlossenen Endoskop 252
festgestellt. Mittels des Feststellausgangssignals werden die
Frequenzkennwerte des Tiefpaßfilters 72 und der
Horizontalkonturlinien-Hervorhebungsschaltung 73 umgeschaltet und
die Speichersteuerschaltung 74 wird mit optimalen Kennwerten
entsprechend der festgestellten Bildelementeanzahl gesteuert.
Die Detektorschaltung 254 treibt die CCD-Vorrichtung 49 im
wesentlichen mit der gleichen Frequenz und die Breite (Anzahl der
Bildelemente) in Horizontalrichtung oder die Anzahl horizontaler
Zeilen (Breite in vertikaler Richtung gemessen in Anzahl der
Bildelemente) des Ausgangssignals der CCD-Vorrichtung 49 kann in
einem derartigen Fall festgestellt werden. Somit wird bei diesem
elften Ausführungsbeispiel sowohl die Anzahl der Bildelemente in
horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung zur Erhöhung
der Feststellgenauigkeit unterschieden.
Es sei bemerkt, daß ein Treiben der CCD-Vorrichtung 49 mit "Weiß
über die gesamte Fläche" für das abzubildende Objekt am besten
ist. Bei dem vorliegenden elften Ausführungsbeispiel wird jedoch
der Maximalwert festgestellt und es ist damit nicht begrenzt.
Im Falle eines Objekts mit "Weiß über die gesamte Fläche" kann
beispielsweise in einem Videoendoskop mit Weißabgleich dieser
gleichzeitig mit der Bilderzeugung durchgeführt werden.
Der konkrete Aufbau der Detektorschaltung 254 ist in Fig. 36
gezeigt.
Das Ausführungsbeispiel soll für den Fall erläutert werden, daß
drei unterschiedliche Endoskope mit CCD-Vorrichtungen
unterschiedliche Bildelementeanzahlen A, B und C aufweisen, wobei
A < B < C ist, wie dies in Fig. 37 verdeutlicht ist.
Gemäß Fig. 36 wird ein durch das Tiefpaßfilter 66′ gelaufenes
Videosignal V an einen (den nichtinvertierenden) Eingang eines
Vergleichers 261 angelegt und dort mit einer an den anderen
Eingang des Vergleichers 261 angelegten Bezugsspannung V REF
verglichen und dann auf einen TTL-Pegel oder dergleichen
umgewandelt, was eine einfache Verarbeitung in einer späteren
Stufe erlaubt. (Es sei darauf hingewiesen, daß die Impulsbreite
die gleiche ist wie bei dem Eingangsvideosignal). Das
impulsförmige Signal, dessen Form in dem Vergleicher geformt
wurde, wird an einen Zählaktivierungseingang eines
Horizontalzählers 262 und an einen Zählaktivierungseingang eines
Vertikalzählers 264 über eine Integrierschaltung 263 angelegt. Ein
Takt Cf und ein Horizontalsynchronisiersignal HD′ einer Frequenz f
werden entsprechend an den Takteingang für eine Periode angelegt,
während der das vorgenannte impulsförmige Signal "1" ist, und die
gezählten Werte werden ausgegeben.
In dem Horizontalzähler 262 wird mit einer Zeitgabe gemäß Fig. 38A
das Horizontalsynchronisiersignal HD an einen Rückstelleingang
angelegt und das Takteingangssignal Cf wird während der Periode
dieses Signals HD gezählt.
Es sei bemerkt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel dieser Takt Cf
beispielsweise ein CCD-Auslesesignal ist, aber beispielsweise auch
ein synchronisierter Takt (z. B. eines Subträgers f = 3,57945 MHz)
oder dergleichen ist mit der Bedingung, daß die Frequenz «f von
HD ist, der von dem Synchronisiersignalgenerator 62 erzeugt wird.
Dieser Takt Cf wird über die Impulsbreite des Videosignals V
mittels des Horizontalzählers gezählt und ausgegeben.
In der gleichen Weise wird das Horizontalsynchronisiersignal HD
über die Impulsbreite in vertikaler Richtung des Videosignals
gezählt und zwar durch den Vertikalzählers 264 für eine Periode
nach der Rückstellung das vertikale Synchronisiersignal Vd, das an
den Rückstelleingang angelegt ist und zwar bis zur nächsten
Rückstellung. Die abgegebene Zählung, nämlich die Anzahl von H-
Zeilen in vertikaler Richtung wird detektiert. Es sei darauf
hingewiesen, daß vor der Stufe dieses Vertikalzählers 264 eine
Integrierschaltung 263 angeordnet ist. Bei einer
Integrationszeitkonstanten bei etwa IH und bei Vorhandensein eines
Videosignals innerhalb jeder Horizontalperiode wird das
Videosignal (mit einem 1-Pegel) über die Horizontalperiode gezählt
und die Zählung wird zur Feststellung der Anzahl von H-Zeilen
verwendet.
Das genannte Horizontalsynchronisiersignal HD′ wird in die Nähe
der Mitte der kleinsten Anzahl von Bildelementen in horizontaler
Richtung gesetzt. (Diese Einstellung wird für eine positive
Detektion als am besten betrachtet, damit das Endoskop 252 derart
arbeitet, daß das zu beobachtende Objekt im allgemeinen im
mittleren Teil der Bildfläche dargestellt wird; dies ist jedoch
keine notwendige Beschränkung.)
Die Ausgangszählungen des Horizontalzähler 262 und Vertikalzählers
264 werden entsprechend einem Paar von Horizontal-Digital-
Vergleichern 265 und 266 und einem Paar Vertikal-Digital-
Vergleichern 267 und 268 zur Unterscheidung zugeführt, ob die
Bildelementeanzahl A, B oder C ist.
Die Digitalwerte AH, BH und AV und BV werden entsprechend den
Bezugseingängen der Vergleicher 265 und 266, 267 und 268 zugeführt
und sind wie folgt gewählt:
- 1. AH und AV: Die horizontalen und vertikalen Einstellwerte sind
größer als die minimale Bildelementezahl A und reichen bis zur
nächsten Bildelementezahl B.
- 2. BH und BV: Die horizontalen und vertikalen Einstellwerte sind
größer als die Bildelementezahl B und reichen bis zu der
Bildelementezahl C.
Die Ausgänge der Horizontal-Digital-Vergleicher 265 und 266 sind
entsprechend mit Eingängen von Flipflops (FF) 271 und 272
verbunden, die die Ausgangswerte der Vergleicher 265 und 266
speichern, so daß, wenn die entsprechenden Ausgänge x 1 und x 2 der
Vergleicher 265 und 266 x 1 < AH oder x 2 < BH werden, zuerst der
Wert x 1 < AH oder der Wert x 2 < BH festgestellt werden kann.
Die Anordnung der Flipflops 265 und 266 reduziert Fehler beim
Auslesen, wenn die Lichtverteilungscharakteristik niedrig ist oder
eine geringe Beleuchtung vorherrscht.
In horizontaler Richtung wird die Anzahl der Bildelemente unter
Verwendung der Flipflops 265 und 266 unterschieden. Außerdem wird
in Vertikalrichtung die Anzahl der Bildelemente unterschieden
unter Verwendung der Vertikalvergleicher 267 und 268 (ohne
Verwendung der Flipflops). Dies bedeutet, daß der Ausgangswert y 1
des Vergleichers 267 unterscheidet, ob y 1 < AV ist oder nicht, und
daß der Ausgangswert Y 2 des Vergleichers 268 unterscheidet, ob
y 2 < BV ist oder nicht.
Der Ausgang des Flipflops 271 und der Ausgang des Vergleichers 267
sind zur Vorauswahl an ein ODER-Glied 273 gelegt und der größte
Wert in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung wird geprüft, so
daß selbst bei ungünstiger Lichtverteilung oder geringer
Beleuchtung Feststellfehler vermieden werden.
In der gleichen Weise ist der Ausgang des Flipflops 42 und der
Ausgang des Vergleichers 268 an ein ODER-Glied 274 gelegt, um den
Wert der Bildelementeanzahl vorzuprüfen, der der größte ist, und
zwar als Ergebnis der Prüfung der Bildelementeanzahlen in
horizontaler Richtung und vertikaler Richtung.
Die Fig. 38 zeigt die Beziehungen zwischen dem dem
Horizontalzähler 262 zugeführten Eingangssignal und den
Horizontalsynchronisiersignalen HD und HD′ im Falle dreier
unterschiedlicher Bildelementeanzahlen.
Im Falle der minimalen Anzahl von Bildelementen A wird der vom
Horizontalzähler 282 gezählte Wert NA kleiner sein als der
eingestellte Wert AH (und natürlich kleiner als BH). Dies
bedeutet, daß NA < AH und NY < BH ist und daß die Ausgangswerte
der Horizontal-Digital-Vergleicher 265 und 266 Null sind. Im Falle
der Bildelementeanzahl B wird der vom Horizontalzähler 262
gezählte Wert NB größer sein, als der eingestellte Wert AH, jedoch
kleiner als der eingestellte Wert BH. Dies bedeutet, daß NB größer
NH und NB kleiner BH und daß die Ausgangssignale der Horizontal-
Digital-Vergleicher 265 und 266 0 bzw. 1 sind.
Analog dazu wird im Falle der Bildelementeanzahl C der vom
Horizontalzähler 262 gezählte Wert NC sowohl größer als AH als
auch größer als BH sein. Dies bedeutet, daß die Ausgangssignale
der Horizontal-Digital-Vergleicher 265 und 266 beide "1" sind.
Es sei darauf hingewiesen, daß Fig. 38A auch zeigt, daß das
Horizontal-Synchronisiersignal HD′ im wesentlichen in der Nähe der
Mitte der minimalen Bildelementeanzahl A eingestellt ist (was das
Verständnis erleichtert).
Andererseits zeigt Fig. 38B, daß die Bildelementeanzahl auch
bezüglich der vertikalen Richtung in der gleichen Weise
unterschieden bzw. festgestellt werden kann. Die Feststellung der
Bildelementeanzahl ist dabei die gleiche, wie anhand der Fig. 38A
beschrieben, so daß eine eingehende Erläuterung nicht erforderlich
scheint. Insbesondere geben abhängig von der jeweiligen
Bildelementeanzahl A, B und C, die Vertikal-Digital-Vergleicher
267 und 268 die Werte 0 und 0; 1 und 0; bzw. 1 und 1 ab.
Somit sind die Ausgangswerte der ODER-Glieder 273 und 274 abhängig
von der festgestellte Bildelementeanzahl A, B bzw. C entsprechend
0, 0; 1, 0 bzw. 1, 1. Falls somit die Bildelementeanzahlen gemäß
den Ausgangswerten der beiden ODER-Glieder 273 und 274 verschieden
sind, dann wird derjenige Wert als Umschaltsignal verwendet, der
auf diejenige Charakteristik umzuschalten ist, die für die
jeweilige Bildelementeanzahl geeignet ist. Es sei bemerkt, daß das
Videosignal unter Verwendung einer erneut triggerbaren
monostabilen Kippstufe 275 (Fig. 39) zu einem Signal geändert
werden kann, das sich über IH-Periode fortsetzt, was an die Stelle
der Integrierschaltung 263 in Fig. 36 tritt. Selbstverständlich
sind die Ausgangswerte nach der Periode 0, wenn kein Videosignal
abgegeben wird.
Selbst wenn sich somit die Anzahl der Bildelemente unterscheidet,
ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Taktfrequenz des
Treibersignals für die CCD-Vorrichtung 49 die gleiche und das
Signal wird mit demselben Takt ausgelesen. Das aus der CCD-
Vorrichtung 49 mittels dieses Treibersignals ausgelesene Signal
wird doppelt abgetastet, in der Doppelabtastschaltung 65 mittels
des Impulses von der Begrenzungsimpuls- und
Abtastimpulsgeneratorschaltung 88 und wird dann ausgegeben.
Diese Arbeitsweise ist die gleiche, wie sie anhand der Fig. 14
erläutert wurde. Wenn jedoch die Anzahl der festgestellten
Bildelemente unterschiedlich ist, dann ergibt sich jedoch in
Wirklichkeit eine Periode, während der kein CCD-Ausgangssignal
abgegeben wird.
Mittels des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinheit 253
schaltet die Speichersteuerschaltung 74 die Frequenzen der
Auslesetakte der Speicher 69 R und 69 G und 69 B.
Die Ausbildung der Speichersteuerschaltung 74 ist in Fig. 40
gezeigt. Es sei bemerkt, daß in Fig. 40 die
Speichersteuerschaltung 74 R erläutert wird, die den R-Speicher 69 R
steuert. Die anderen Speicher 69 G und 69 B und die zugehörigen
Speichersteuerschaltungen 74 G und 74 B zur Steuerung dieser
Speicher haben den gleichen Aufbau.
Der Haupttakt des Haupttaktgenerators in dem
Synchronisiersignalgenerator 62 wird einem ersten, zweiten und
dritten Leseimpulsgenerator 281 a, 281 b und 281 c zugeführt, die die
Speichersteuerschaltung 74 R′ bilden und auch einem
Schreibimpulsgenerator 282 und einer Schreib-/Lesesteuerschaltung
283.
Der erste, zweite und dritte Leseimpulsgenerator 281 a, 281 b und
281 c erzeugten Leseimpulse entsprechend der jeweiligen Anzahl von
Bildelementen und die Impulse werden einer
Leseimpulsänderungsschaltung 284 zugeführt, in der mittels des
Änderungssignals von der Feststellschaltung 253 ein entsprechender
Ausgangsleseimpuls ausgewählt und einer Lese-
/Schreibänderungsschaltung 285 zugeführt wird. Diese Lese-
/Schreibänderungsschaltung 285 hat zwei digitale Eingänge und zwei
digitale Ausgänge (mit einer entsprechenden Anzahl von Bits), so
daß mittels des Ausgangssignals der Schreib-/Lesesteuerschaltung
283 der Leseimpuls am Ausgang der Leseimpulsänderungsschaltung 284
und der der Schreibimpuls am Ausgang des Schreibimpulsgenerators
282 verändert an den zwei Ausgängen abgegeben werden können.
Es sei daraufhingewiesen, daß das Filter 27 und die
Horizontalkontur-Kompensationsschaltung 73 genau den gleichen
Aufbau besitzen, wie in Fig. 17 dargestellt. (Das Ausgangssignal
der Detektorschaltung 253 zur automatischen Feststellung der
Bildelementeanzahl wird jedoch anstelle des Ausgangssignals der
Endoskopunterscheidungsschaltung 81 verwendet.)
Das elfte Ausführungsbeispiel wurde unter der Annahme erläutert,
daß drei unterschiedliche Bildelementeanzahlen zu unterscheiden
sind. Handelt es sich um zwei, vier oder mehr unterschiedliche
Anzahlen von Bildelementen, dann ist der Aufbau und die Funktion
entsprechend. So können etwa anstelle der beiden Horizontal-
Digital-Vergleichern 265 und 266 und der Vertikal-Digital-
Vergleichern 267 und 268 in Fig. 36 drei oder mehr verwendet
werden. (Ist nur bezüglich eines Parameters zu unterscheiden, dann
können für diesen auch nur drei oder ggf. mehr verwendet werden).
Im Zusammenhang mit dem elften Ausführungsbeispiel wurde ein
System beschrieben, das mit dem elektronischen Endoskop eines
bildseriellen Abbildungssystems verwendet wird. Auch bei einem
elektronischen Endoskop mit eingebautem Mosaikfilter oder
dergleichen vor der Bildfläche der CCD-Vorrichtung 49 mit weißer
Beleuchtung läßt sich die Erfindung in der gleichen Weise mit
elektronischen Endoskopen einsetzen, die unterschiedliche Anzahlen
von Bildelementen aufweisen.
Selbst dann, wenn für den Takt die gleiche Frequenz zu verwenden
ist, wird im Falle unterschiedlicher Bildelementeanzahlen das
Auslesetreibersignal einmal in dem Speicher gespeichert. Wird
andererseits kein Speicher verwendet, dann wird es wünschenswert
sein, die Treiberfrequenz abhängig von der jeweiligen Anzahl von
Bildelementen zu ändern, so daß sich ein vorbestimmtes Videosignal
ergibt. Es sei ferner bemerkt, daß bei dem zuvor beschriebenen
elften Ausführungsbeispiel die Auslesefrequenz der CCD-Vorrichtung
konstant bzw. identisch ist, auch wenn die Anzahl der Bildelemente
unterschiedlich ist. Nachdem jedoch die jeweilige Anzahl von
Bildelementen festgestellt wurde, kann die Frequenz des
Treibersignals entsprechend dieser festgestellen Anzahl von
Bildelementen eingestellt werden. Abgesehen von dieser
Bildelementeanzahl-Feststelleinheit ist der übrige Aufbau der
gleiche wie beim vierten Ausführungsbeispiel, so daß sich eine
Beschreibung erübrigt.
Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn keine
Justierung der Horizontalkontur oder dergleichen erforderlich ist,
die Änderung abhängig von der jeweiligen Bildelementeanzahl
erfolgen bzw. die Anordnung der Konturkompensationsschaltung
wegfallen.
Ist die Beeinträchtigung der Bildqualität gering, dann kann auch
das Tiefpaßfilters 72 bei einer konstanten Frequenz sperren.
Es sei bemerkt, daß auch bei dem elften Ausführungsbeispiel ein
Lichtleiterendoskops 145 oder ein starres Endoskop 158 gemäß den
Fig. 21 bzw. 22 verwendet und das Okular 146 mit einer
Fernsehkamera mit eingebauter Abbildungseinrichtung versehen
werden kann.
Fig. 41 zeigt das zwölfte Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einem Videoendoskopsystem 301, das elektronische Endoskope 302 A,
302 B und 302 C verwendet, in denen Abbildungsvorrichtungen mit
entsprechend unterschiedlichen Bildelementeanzahlen angeordnet
sind, wobei eine Lichtquelleneinheit 303 Beleuchtungslicht dem
jeweiligen der elektronischen Endoskope 302 I (I = A, B oder C)
zuführt. In Fig. 41 ist der Fall gezeigt, bei dem das
elektronischen Endoskope 302 B angeschlossen ist. Eine
Signalverarbeitungseinheit 304 wandelt das Bildsignal des
elektronischen Endoskope 302 I in ein Videosignal um, das mittels
einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden kann. Ein
Videoprozessor 306 enthält eine Endoskopunterscheidungsvorrichtung
zum Verstellen des jeweils angeschlossenen elektronischen
Endoskope 302 I und zum Variieren der Beleuchtungsperiode abhängig
von der jeweiligen Bildelementeanzahl des angeschlossenen
elektronischen Endoskope 302 I, sowie eine nichtveranschaulichten
Monitor.
Beim zwölften Ausführungsbeispiel können auch im Falle
unterschiedlicher Bildelementeanzahlen Signale in der gleichen
Signalverarbeitungseinheit verarbeitet werden, ohne daß eine
Umschaltung erfolgt.
Wenn somit die Signale mit einem gemeinsamen
Signalverarbeitungssystem ohne Umschaltung verarbeitet werden,
ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaus.
Wird andererseits bei Verwendung unterschiedlicher
Bildelementeanzahlen die CCD-Vorrichtung 49 I mittels eines
gemeinsamen Treibersignals ausgelesen, dann ist es erforderlich,
die Signalausleseperiode auf die größte Anzahl von Bildelementen
einzustellen. Ist somit die Anzahl der Bildelemente klein, dann
wird die Ausleseperiode größer als erforderlich eingestellt, die
Beleuchtungsperiode kann viel kürzer sein und das Nutz-
/Störsignalverhältnis wird verbessert. Somit kann beim zwölften
Ausführungsbeispiel der Ausleseperiodenabschnitt, der bei kleiner
Bildelementeanzahl kürzer wird, für die Beleuchtungsperiode
verwendet werden und das Nutz-/Störsignalverhältnis wird
verbessert. Deshalb wird die Anzahl der Bildelemente festgestellt
und ein Rotationsfilter 316 i (i = a, b oder c) mit jeweils
unterschiedlicher Filterlänge wird selektiv verwendet.
Dabei unterscheiden sich die Bildelementeanzahlen der
entsprechenden elektronischen Endoskope 302 I in horizontaler
Richtung (seitlicher Richtung) und vertikaler Richtung
(Längsrichtung). Die Beziehung der Bildelementeanzahlen der
entsprechenden CCD-Vorrichtung 49 I sei A < B < C.
Somit wird beispielsweise im Falle des elektronischen Endoskop
302 a mit der kleinsten Anzahl von Bildelementen ein
Rotationsfilter 316 a mit dem längsten Filter verwendet. Um somit
die Beleuchtungsperiode abhängig von dem jeweiligen elektronischen
Endoskope 302 I auszuwählen, ist letzteres mit einer
Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden der
Bildelementeanzahlen des jeweiligen elektronischen Endoskops 302 I
versehen. Andererseits ist der Videoprozessor 306 mit einer
Endoskopunterscheidungsvorrichtung 81 ausgestattet.
Ein Treibersignal wird einem Motor 318 i (i = a, b und c) zugeführt,
der das jeweilige Rotationsfilter 316 i in Drehung versetzt, das in
den Lichtweg eingebracht wird. Ein Motorschalter 319 wird von der
Endoskopunterscheidungsvorrichtung 81 gesteuert und wählt die
Aktivierung des jeweiligen Motors 318 i aus. Die Fig. 43 zeigt, wie
das jeweilige der Filter 316 a, 316 b und 316 c in den Lichtweg unter
Steuerung durch die Endoskopunterscheidungsvorrichtung 81
eingebracht wird.
Die drei Motoren 318 a, 318 b und 318 c sind in konstanten Abständen
beispielsweise an einem Zeitgaberiemen 323 angebracht, der mit
einem Antriebszahnrad 325 in Eingriff ist, das auf einer Welle
eines Antriebsmotors 324 sitzt und von diesem angetrieben wird.
Der Zeitgaberiemen 323 kann sanft in Längsrichtung durch Führungen
bewegt werden.
Wie auch aus Fig. 44 ersichtlich, besitzt der Riemen 323
Einschnitte 326 a, 326 b und 326 c in festen Abständen, so daß die
Position des Riemens 323 entsprechend der Position der jeweiligen
Rotationsfilter 316 i mittels eines Positionsfeststellsensors 327,
(beispielsweise bestehend aus drei Fotounterbrechern) festgestellt
werden kann. Die Einschnitte 326 i haben eine jeweils
unterschiedliche Breite und der Positionsfeststellsensor 327 kann
die Einschnitte 326 a, 326 b und 326 c anhand der Ausgangssignale von
drei Sensorelementen 328 I (I = a, b, c) unterscheiden, die jeweils
aus einer LED 329 I und einer Fotodiode 330 I (Fig. 45) bestehen.
Dies bedeutet, daß der Antriebsmotor 324 derart gesteuert wird,
daß er den Zeitgaberiemen 323 um eine feste Wegstrecke bewegt und
einer der Einschnitte 326 a, 326 b und 326 c sich in einer Position
befindet, wo er durch den Positionsfeststellsensors 327 abgefühlt
wird.
Abhängig von der Einschnittbreite wird beispielsweise im Falle des
kürzesten Einschnitts 326 c nur eine Diode 330 c des Sensorelements
328 C Licht empfangen und der Einschnitt 326 c kann von den anderen
Einschnitten 326 a und 326 b unterschieden werden. Dieses
Unterscheidungssignal wird einem Filterschalter 331 zugeführt und
der Motor 324 wird derart angetrieben, daß der dem
Unterscheidungssignal der Endoskopunterscheidungsschaltung 321
entsprechende Einschnitt 326 i ausgewählt werden kann.
Somit kann abhängig von der Anzahl I der Bildelemente des jeweils
angeschlossenen elektronischen Endoskope 302 I die
Beleuchtungsperiode geändert werden, so daß bei einer
unterschiedlichen Bildelementeanzahl I (insbesondere wenn diese
Anzahl I klein ist), der Signalpegel groß gemacht werden kann, so
daß sich das Nutz-/Störsignalverhältnis verbessert.
Es sei bemerkt, daß jedes Rotationsfilter 316 i mit Mitteln zur
Unterscheidung der Positionen der Filterabschnitte 317 R, 317 G und
317 B, etwa in Form kleiner Öffnungen 332 R, 332 G und 332 B
ausgestattet ist. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß in Fig. 43
die kleinen Öffnungen nur bei dem Rotationsfilter 316 b gezeigt
sind. Kommen diese Mittel in den Lichtweg, dann kann mittels eines
Beleuchtungsperiodenende-Feststellsensors 333 die Zeitgabe des
Beleuchtungsendes des Beleuchtungslichts durch das entsprechende
Filter 317 R, 317 G und 317 B festgestellt werden. Das Ausgangssignal
dieses Beleuchtungsperiodenende-Feststellsensors 333 wird dem
Synchronisiersignalgenerator 62 zugeführt, so daß dieser die Tor-
Periode steuert, während der das Treibersignal an die CCD-
Vorrichtung 49 angelegt wird. Je später beispielsweise das
Ausgangssignal vom Beleuchtungsperiodenende-Feststellsensor 333
erscheint, umso niedriger ist die Impulsanzahl im Treibersignal
während der Treibersignalperiode beispielsweise für die an die
CCD-Vorrichtung 49 I angelegten vertikalen Treiberimpulse.
Der das jeweilige Rotationsfilter 316 i antreibende Motor 318 i wird
bezüglich der Drehzahl über einen Motorschaltkreis 319 von einer
Drehzahlregelschaltung 359 geregelt.
Mittels dieser Drehzahlregelschaltung 359 wird die Drehzahl des
Motors 318 i phasensynchronisiert mit der Bildfrequenz (29,97 Hz im
Falle des NTSC-Systems).
Das bildseriell mittels der vorgenannten entsprechenden
Lichtanteile für R, G und B beleuchtete abzubildende Objekt 53
wird auf die Bildaufnahmefläche der CCD-Vorrichtung 49 mittels des
Objektiv 48 abgebildet. Dieses Bild wird mittels der CCD-
Treiberschaltung 61′ in der CCD-Vorrichtung 49 I fotoelektrisch
unter Anlegen eines Treiberimpulses für das Auslesen eines
Schieberegisters in der CCD-Vorrichtung umgewandelt und als
elektrisches Signal abgegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß
dieser Treiberimpuls und das Signal der Servoschaltung 335 derart
geregelt werden, daß sie synchron zu dem Synchronisiersignal des
Synchronisiersignalgenerator 62 sind. Das Ausgangssignal der CCD-
Vorrichtung 49 I wird der Signalverarbeitungseinheit 304 zugeführt.
Somit wird bei diesem 12. Ausführungsbeispiel auch bei jeweils
unterschiedlicher Bildelementeanzahl die gleiche Frequenz für das
Treibersignal zur CCD-Vorrichtung 49 I, insbesondere der gleiche
Horizontalübertragungsimpuls verwendet. Die Frequenz dieses
Treibersignals wird derart eingestellt, daß sie innerhalb der
minimalen Frequenz f MIN liegt, wenn die maximale Arbeitsfrequenz
für CCD-Vorrichtungen 49 mit unterschiedlichen
Bildelementeanzahlen unterschiedlich ist. Es sei bemerkt, daß für
CCD-Vorrichtungen der gleichen Serie auch bei unterschiedlichen
Bildelementeanzahlen in den meisten Fällen die gleiche maximale
Frequenz verwendet wird.
Da somit das Treibersignal identisch ist, so ist auch die Zeitgabe
für die beiden Impulse der Begrenzungsimpuls- und
Abtastimpulsgeneratorschaltung 88′, die die Doppelabtastimpulse an
die Doppelabtastschaltung abgibt, konstant und entspricht dem
Treibersignal mit der vorgenannten Frequenz. Die
Doppelabtastschaltung 65′ arbeitet ebenfalls nur mit der minimalen
Frequenz f MIN und wird auch für unterschiedliche
Bildelementeanzahlen nicht umgeschaltet. Für unterschiedliche
Bildelementeanzahlen wird auch für das Auslesesignal für eine CCD-
Vorrichtung 49 I das Frequenzband des Tiefpaßfilters 66′ definiert
durch die minimale Frequenz f MIN des Treibersignals, so daß die
räumliche Frequenz des sich ergebenden Signals auf Grund der
Nyquist-Theorie f MIN /2 ist und ein Tiefpaßfilter mit der gleichen
Sperrfrequenz bei diesem Wert verwendet werden kann. Die Speicher
69 R′, 69G′ und 69 B′ werden mit Speicherkapazitäten gewählt, die
Signale für die größte Bildelementeanzahl (im Beispiel C)
speichern können. Die Speichersteuerschaltung 74′ arbeitet im
wesentlichen gleich für unterschiedliche Bildelementeanzahlen.
(Wird jedoch von einer CCD-Vorrichtung 49 I mit kleiner
Bildelementeanzahl ein Signal eingegeben, dann kann die
Einschreiboperation für eine gewisse Zeitperiode unterbrochen
werden.)
Die Ausbildung einer Speichersteuerschaltung 74′ ist in Fig. 46
veranschaulicht. Gemäß Fig. 46 wird diese Speichersteuerschaltung
74′ beispielsweise gebildet aus einem gemeinsamen
Schreibeimpulsgenerator 111 und einem gemeinsamen
Leseimpulsgenerator 112.
Wie sich aus der Nyquisttheorie ergibt, ist es nicht erforderlich,
wenn die Darstellungsgröße auf dem Monitor abhängig von der Anzahl
der Bildelemente für die aus den Speichern 69 R′, 69G′ und 69 B′
ausgelesenen Signale klein gemacht werden kann, den
Speicherauslesetakt, den D/A-Wandler 71′ und das Tiefpaßfilter 72′
umzuschalten.
Ferner wird die Horizontalkontur-Hervorhebungsschaltung 73′
grundsätzlich auf die Charakteristik des menschlichen Auges bei
Betrachtung des Bildes auf dem Monitor unter entsprechendem
Betrachtungsabstand eingestellt und es ist keine Umschaltung
bezüglich der Bildelementeanzahl erforderlich.
Es sei bemerkt, daß auch bei unterschiedlichen
Bildelementeanzahlen das Signal aus jeder CCD-Vorrichtung 49 I mit
der gleichen Zeitgabe gemäß Fig. 44 ausgelesen wird.
Gemäß diesem 12. Ausführungsbeispiel kann in der
Signalverarbeitungseinheit 304 das Signal auf dem Monitor farbig
dargestellt werden, ohne daß irgendeine Änderung für eine jeweils
unterschiedliche Bildelementeanzahl erforderlich ist. Bei
unterschiedlicher Bildelementeanzahl wird die Beleuchtungsperiode
variiert, und ist die Anzahl der Bildelemente klein, dann wird die
Beleuchtungsperiode länger als bei einer größeren
Bildelementeanzahl. Somit wird das Nutz-/Störsignalverhältnis
verbessert.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß bei diesem 12.
Ausführungsbeispiel für unterschiedliche Bildelementeanzahlen, die
Beleuchtungsperiode variiert wird. Das Rotationsfilter 316 c (Fig. 43)
kann jedoch im Falle der maximalen Bildelementeanzahl konstant
sein. Auch bei unterschiedlicher Anzahl von Bildelementen ist
somit keine Endoskopunterscheidungsvorrichtung erforderlich und
die Endoskopunterscheidungsvorrichtung 81 und die
Filteränderungsvorrichtung werden nicht benötigt. Alle
Schaltungsbedingungen können gleichgemacht werden und es ergibt
sich ein sehr zuverlässiges und brauchbares elektronisches
Endoskop.
Falls die Beleuchtungszeit für die CCD-Vorrichtung durch die
maximale Ausleseperiode (maximale Bildelementeanzahl) beschränkt
ist und wird im Falle einer CCD-Vorrichtung mit einer kleinen
Bildelementeanzahl eine kurze Ausleseperiode verwendet, dann kann
zwar das Nutz-/Störsignalverhältnis nicht optimal gemacht werden,
da jedoch die Empfindlichkeit der CCD-Vorrichtung verbessert wird,
ergibt sich auch in diesem Falle eine elektronische
Endoskopeinrichtung, die sehr wirksam für eine Diagnose verwendet
werden kann.
Fig. 47 zeigt einen wesentlichen Teil des 13. Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
Während beim 12. Ausführungsbeispiel drei Rotationsfilter 316 i
selektiv verwendet wurden, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die
Lichtquelleneinheit 341 durch Drehen ausgewählt.
Eine Drehscheibe 343 ist auf der Welle eines Filteränderungsmotors
342 angebracht und drei Motoren 318 i sitzen an drei Stellen in
Umfangsrichtung dieser Drehscheibe 343. Wie bei dem 12.
Ausführungsbeispiel besitzen die Rotationsfilter 316 i
Farbdurchlaßfilter 317 R, 317 G und 317 G von unterschiedlicher Länge
und sind an dem jeweiligen Motor 318 i angebracht.
Die Drehscheibe 343 ist mit Filterfeststellungs-Reflexionsplatten
344 i zum Feststellen der Position des Motors 318 i versehen. Ein
Reflexionsfotosensor 345 (vgl. Fig. 48 und 49) ist an einer
Umfangsstelle im Bereich dieser Reflexionsplatten 344 i derart
angeordnet, daß beim Drehen der Drehscheibe 343 das im Lichtweg
befindliche Rotationsfilter 316 i festgestellt werden kann.
Wie Fig. 48 zeigt, umfaßt der Reflexionsfotosensor 345 drei
Fotosensorelemente 346 i, von denen jedes eine LED 347 I und eine
Fotodiode (oder einem Fototransistor) 348 i umfaßt (vgl. auch
Fig. 49), so daß anhand der Anzahl der Fotodioden 348 I, die von der
jeweiligen Reflexionsplatte 344 i unterschiedlicher Länge
reflektiertes Licht der LED 347 I empfangen und damit leiten, das
jeweils im Lichtweg befindliche Rotationsfilter 316 i festgestellt
werden kann.
Es sei bemerkt, daß die Drehscheibe 343 mit Einschnitten 349 i,
etwa in Form durchsichtiger Platten oder Stellen, in denjenigen
Bereichen versehen sein kann, die in den Lichtweg treten können,
wenn die Scheibe in dem Lichtweg gebracht wird, so daß das Licht
zum Lichtleiter 51 geleitet werden kann.
Die Arbeitsweise und Wirkung dieses 13. Ausführungsbeispiels
entspricht im wesentlichen denjenigen des zwölften
Ausführungsbeispiels.
Fig. 50 zeigt eine Lichtquelleneinheit 351 eine vierzehnten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem mittels
eines Servosystems die Beleuchtungszeit regelbar gestaltet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Beleuchtungszeit-
Einstellfilter 352 in Ausrichtung mit dem Motor 318 a angeordnet,
der ein Farbtrennrotationsfilter 316 a mit der größten Filterlänge
in Drehung versetzt, und wird mittels eines Motors 351
angetrieben.
Das Einstellfilter 352 besitzt Öffnungen 354, 355 und 356 mit der
gleichen Länge (und einer geringfügig größeren Breite) als die
Filter 317 R, 317 G und 317 B im Rotationsfilter 316 a, so daß bei
gleichphasiger Rotation der beiden Motoren 318 a und 353 gemäß
Fig. 51a die beiden Filter 316 a und 352 rotieren und die sich jeweils
entsprechenden Filterbereiche 317 R und 354, 317 G und 355 bzw. 317 b
und 356 einander gegenüberstehen und das durchgelassene Licht
maximal ist, nämlich angepaßt an den Fall der größten Anzahl von
Bildelementen. Bei einer mittleren Anzahl von Bildelementen
rotiert der abzubildenden Objekts 53 etwas phasenverzögert zum
Motor 318 a, jedoch mit der gleichen Frequenz (29,97 Hz im NTSC-
System), so daß sich eine Situation gemäß Fig. 51b ergibt. Hierbei
sind die Filterbereiche 317 R, 317 G und 317 B teilweise abgedeckt,
wie durch die schraffierten Flächen dargestellt. Somit wird die
Beleuchtungsperiode etwas kürzer und die Ausleseperiode wird um
den entsprechenden Wert länger.
Bei der größten Anzahl von Bildelementen wird die Phasendifferenz
zwischen den Treibersignalen der beiden Motoren 318 a und 353
größer, so daß sich gemäß Fig. 51c größere unbeleuchtete
Abschnitte ergeben, die zu einer verlängerten Ausleseperiode
führen.
Der Aufbau der Servoschaltung 360 zum Regeln der Phasendifferenz
in der Drehung zwischen den beiden Motoren 318 a und 353 ist in
Fig. 52 gezeigt.
Der Motor 318 a ist mechanisch mit einem Frequenzgenerator (FG) 362
und einem Impulsgenerator (PG) 363 verbunden. Der
Frequenzgenerator (FG) 362 gibt Impulse mit einer Frequenz ab, die
proportional zur Drehzahl des Motors ist. Außerdem gibt der
Impulsgenerator (PG) 363 ein Impuls immer dann ab, wenn der
Motor 318 a eine Umdrehung ausgeführt hat, was zur Feststellung der
Drehphase verwendet wird.
Das Ausgangssignal des Frequenzgenerators 362 wird einem Frequenz-
/Spannungswandler (F/W) 364 zugeführt, dort in eine Spannung
proportional zur Frequenz umgewandelt und mittels eines
Tiefpaßfilters 365 von unnötigen hochfrequenten Komponenten
gereinigt und dann an einen Differenzverstärker 366 angelegt. Eine
Bezugsspannung V REF wird an den anderen Eingang des
Differenzverstärker 366 angelegt. Das Differenzausgangssignal
bildet ein Rückkopplungsschleifensignal zum Erregen des Motors
318 a über einen Addierer 367 und einen Motor 368 und die Drehzahl
(etwa 1800 U/Min. im Falle des NTSC-Systems) des Motors 318 a wird
derart gesteuert, daß die Differenz im Verstärker 366 gleich 0
ist.
Andererseits ist es bei dem System erforderlich, die Phase des
Motors 318 a mit der Phase des Vertikalsynchronisiersignals VD zu
synchronisieren. Deswegen wird das Ausgangssignal des
Schaltmechanismus 33 als Bezugssignal zusammen mit dem
Vertikalsynchronisiersignal VD einem Phasendetektor 369 zugeführt,
in dem die Phasen des VD-Signals und die Impulse (1 Impuls pro
Umdrehung) des Impulsgenerators (PG) 363 verglichen und zum
Ausgangssignal des Differenzverstärkers 366 im Addierer 367 über
ein Tiefpaßfilter 370 addiert wird. Auf Grund dieses addierten
Ausgangssignals wird die Rotation des Motors 318 a derart geregelt,
daß sie synchron mit dem VD-Signal ist.
Der vorgenannte Aufbau bezieht sich auf die Servoschaltung 371 für
das Rotationsfilter 318 a. Andererseits ist der Motor 353, der mit
dem anderen Justierfilter 352 ausgestattet ist, bezüglich seiner
Drehzahl geregelt durch eine Servoschaltung 371′,
durch die über eine phasenvariable Schaltung 371 das VD-Signal
läuft. Die Bauteile dieser Servoschaltung seien entsprechend
apostrophiert.
Die genannte Phasenverarbeitungsschaltung 372 besteht
beispielsweise aus einer Leitung 373 a, die das VD-Signal direkt an
einen Multiplexer 374 anlegt, dem parallel dazu das VD-Signal
einmal über einen monostabilen Multivibrator 373 b und zum anderen
über einen weiteren monostabilen Multivibrator 373 c zuführt. Der
Multiplexer wird durch ein Endoskopunterscheidungssignal für den
Durchlaß des VD-Signals, entweder direkt oder über einen der
monostabilen Multivibratoren umgeschaltet. Die monostabilen
Multivibratoren 373 b und 373 c sind derart unterschiedlich
eingestellt, daß sie Ausgangsimpulse nach unterschiedlichen
Verzögerungszeiten entsprechend der schraffierten Bereiche in
Fig. 51b und 51c abgeben.
Somit werden mittels des Servosystems beispielsweise des Motors
318 a das Vertikalsynchronisiersignal VD am Eingang des
Phasendetektors 368 und der Impuls des Impulsgenerator (PG) 363
miteinander synchronisiert, wie dies die Fig. 53a und 53b
zeigen. Andererseits wird beispielsweise für eine mittlere
Bildelementeanzahl im Servosystem für den Motor 353 der monostabile
Multivibrator 373 b ausgewählt, so daß das
Vertikalsynchronisiersignal VD′ am Eingang des Phasendetektors
369′ in seiner Phase etwas verzögert wird (Fig. 53c). In der
gleichen Weise wird der Impuls der Impulsgenerator (PG) 363′ um
den Wert D phasenmäßig gegenüber demjenigen in Fig. 53b verzögert,
wie dies in Fig. 53d gezeigt ist.
Es sei bemerkt, daß im Falle der größten Bildelementeanzahl der
Multiplexer 374 geschaltet ist, daß die Phasendifferenz größer
wird.
Gemäß diesem 14. Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die
Lichtquelleneinheit 351 verhältnismäßig kompakt ausgebildet
werden.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Aufbau in Fig. 52
dadurch vereinfacht werden kann, daß das den Motor 318 a treibende
Signal dem anderen Motor 353 für das Justierfilter über eine
Verzögerungsschaltung zugeführt werden kann, so daß der Motor 353
mit offener Schleife erregt wird. Es sei ferner darauf
hingewiesen, daß die Verzögerungsschaltung einen Abgriff haben
kann, so daß die Abgriffsposition abhängig von dem
Endoskopunterscheidungssignal umschaltbar ist.
Bei den zuvor beschriebenen entsprechenden Ausführungsbeispielen
besitzt jedes Endoskop, sei es ein Videoendoskop, ein
Lichtleiterendoskop oder ein starres Endoskop, eine Lichtführung
besitzt, über die Beleuchtungslicht von einer
Lichtquellenvorrichtung übertragen und auf ein Objekt gerichtet
wird.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie
Fig. 54a zeigt, kann eine weiße Lampe 382 in der Nähe des
Objektivs in der Spitze des Lichtleiterendoskops 381 angeordnet
sein, um eine Beleuchtungslichtquelle zu bilden.
Diese Lampe 382 wird über eine Leitung 383 von einer Stromquelle
385 dadurch gespeist, daß ein Verbinder 384 am Ende der Leitung
383 in die Steckbuchse 386 der Stromquelle 385 eingesteckt wird.
Der übrige Aufbau entspricht demjenigen des Lichtleiterendoskops
145 (Fig. 21). Ein Videoprozessor 387 dieses Systems besitzt den
gleichen Aufbau wie der Videoprozessor 135 des Systems nach Fig. 19
bzw. 21, wobei die Lichtquelleneinheit 134 ersetzt wird durch
die Stromquelle 385. Bei diesem System kann auch ein
elektronisches Endoskop 393 A verwendet werden, wie dies in
Fig. 54b gezeigt ist.
Dieses elektronische Endoskop 391 A ist das gleiche wie das
Endoskop 133 A, das beispielsweise in Fig. 19 gezeigt ist und bei
dem lichtemittierende Dioden LED 392 R, 392 G und 392 B anstelle des
Lichtleiters 51 in der Spitze verwendet werden. Diese LED 392 R,
392 G und 392 B sind lichtemittierende Dioden, die entsprechend
Lichtanteile der Wellenlängen für Rot, Grün und Blau aussenden, so
daß im wesentlichen weißes Beleuchtungslicht durch gleichzeitige
Erregung der lichtemittierenden Dioden abgegeben werden kann. Die
LED 392 R, 392 G, 392 B sind über eine Leitung 393 mit dem Verbinder
394 verbunden, so daß bei an den Videoprozessor 387
angeschlossenem Verbinder 394 die LED 392 R, 392 G, 392 B mit
elektrischem Strom gespeist werden. Die entsprechende CCD-
Vorrichtung 49 A ist dann mit der Signalverarbeitungseinheit
verbunden. Es sei darauf hingewiesen, daß auch die weiße Lampe 362
anstelle der lichtemittierende Diode LED 392 verwendet werden
kann.
Die Erfindung bringt somit ein Endoskopsystem, das
zusammenfassend wie folgt gekennzeichnet ist: Im Endoskopteil, das
eine Farbabbildungsvorrichtung unter Verwendung einer Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung enthält oder mit einer solchen
ausgestattet ist, wird ein Informationssignal bezüglich der
Spektraleigenschaften der Farbabbildungsvorrichtung erzeugt und im
Signalverarbeitungsteil, an das das Endoskop angeschlossen ist,
wird dieses Informationssignal dekodiert, um die Verstärkung
mehrerer Farbsignale veränderbar zu steuern und ein
Farbvideosignal mit Weißabgleich zu erzeugen. In dem
Signalverarbeitungsteil wird die Anzahl von Bildelementen der
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des gerade angeschlossenen
Endoskops mittels des Informationssignals festgestellt, daß sich
auf die Anzahl von Bildelementen bezieht, oder diese Anzahl wird
automatisch festgestellt, damit das Signal abhängig von der Anzahl
von Bildelementen des gerade angeschlossenen Endoskops optimal
verarbeitet wird.