DE4138128A1 - Videosystem fuer die endoskopie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Videosystem für die Endoskopie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Videosysteme für die Endoskopie finden seit einiger Zeit immer stärkere Verbreitung, da sie die Betrachtung des endoskopisch aufgenommenen Bildes nicht als ver­ gleichsweise kleines Ocularbild, sondern als großes Bild auf einen Monitor gestatten.

Die bekannten Videosysteme für die Endoskopie weisen einen Videoaufnehmer auf, der entweder am proximalen Ende oder am distalen Ende eines Endoskops angeordnet ist. Im Falle der distalen Anordnung weist das Endoskop kein optisches Bildübertragungs- bzw. Bildleiter-System auf, da das Bild "elektronisch übertragen" wird. Im Falle der proximalen Anordnung des Videoaufnehmers ist das Endoskop in an sich bekannter Weise aufgebaut und weist insbesondere ein Objektiv und ein optisches Bild­ leiter-System auf, das bei einem starren Endoskop bei­ spielsweise ein Stablinsen-System und bei einem flexib­ len Endoskop ein Glasfaser-Bündel sein kann. Das von dem Bildleiter-System und gegebenenfalls einem Okular erzeugte Bild des distalen Objektivs des Endoskops nimmt dann der proximal angeordnete Videoaufnehmer auf.

In jedem Falle ist jedoch ein Beleuchtungslichtleiter vorgesehen, in den das Licht einer Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des aufgenommenen Bildes einkoppelbar ist.

Ferner ist in der Regel eine Steuereinheit vorgesehen, an der das Ausgangssignal des Bildaufnehmers anliegt, und die ein Videobild erzeugt, das auf dem Monitor dargestellt wird. Dabei ist in der Regel der Videover­ stärker aus Platzgründen entfernt vom Videoaufnehmer in der Steuereinheit angeordnet. Die Steuereinheit steuert zudem auf der Grundlage des Ausgangssignals des Bild­ aufnehmers bzw. des Videoverstärkers den in den Be­ leuchtungslichtleiter eingekoppelten Lichtstrom.

Nun ist es bei der Benutzung einer Videokamera nötig, einen Farbabgleich - auch als Weißabgleich bezeichnet - durchzuführen.

Dies geschieht bei Videokameras, wie sie beispielsweise als sogenannte Camcorder in großen Serien gefertigt werden, dadurch, daß eine neutrale weiße Fläche vor der Kameraoptik angeordnet wird. Diese neutrale weiße Flä­ che kann beispielsweise ein weißer, diffus streuender Objektivdeckel oder ein weißes Blatt Papier sein. Dabei wird bei den bekannten Videokameras die Blende des Objek­ tivs in der Regel automatisch so weit geöffnet oder geschlossen, daß die abgebildete weiße Fläche einem für den elektronischen Abgleich idealen Signalwert ent­ spricht, da nur bei dem richtigen Signal-Helligkeits­ wert ein idealer Weißabgleich erfolgen kann.

Videosysteme für die Endoskopie weisen jedoch im Gegen­ satz zu üblichen Videokameras keine Objektivblende auf, da eine Blende den Strahlengang zu stark vignettieren würde.

Deshalb wird bei Videosystemen für die Endoskopie der Lampenstrom für die Beleuchtungseinheit so geregelt, daß das aufgenommene Bild den richtigen Signal-Hellig­ keitswert hat.

Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß beim Regeln des Lampenstroms die Farbtemperatur verändert wird, so daß sich beispielsweise dann, wenn der Weißab­ gleich bei minimalem Lampenstrom durchgeführt worden ist, bei maximalem Lampenstrom ein farbverfälschtes Bild ergibt. Dies gilt natürlich auch umgekehrt.

Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bei einem bei her­ kömmlichen Videosystemen für die Endoskopie durchge­ führten Weißabgleich in der Regel die Farbtemperatur der Lampe so verändert wird, daß kein korrekter Weißab­ gleich erfolgt. Der Grund hierfür ist, daß eine für den Weißabgleich nötige neutrale weiße Fläche einen höheren Lampenregelwert erzeugt als das tatsächliche farbige Arbeitsbild.

Es sind zwar geregelte Lampen mit motorisch angetriebe­ nen Blenden im Lichtstrom bekannt, bei diesen Lampen ergibt sich aber während des herkömmlich ausgeführten Weißabgleichs in der Regel eine ungünstige Abschattung der Eintrittsfläche des Lichtleiters.

Auch die Abschaltung der Lichtregelung führt zu keinem korrekten Kamera-Weißabgleich, da eine abzubildende weiße Fläche nicht erkennen läßt, wann der richtige Helligkeitswert erreicht ist, bei dem der automatische Abgleich ideal abläuft.

Beim gegenwärtigen Stand der Technik muß deshalb der Weißabgleich bei abgeschalteter Lampensteuerung und mittlerer Lampeneinstellung von Hand mehrfach wieder­ holt werden, bis das Videobild zufällig gute Farben wiedergibt.

Ferner besteht bei bekannten Videosystemen für die Endoskopie das Problem, daß vor dem Einsetzen des Vi­ deosystems beispielsweise in eine Körperhöhle nicht ohne weiteres überprüft werden kann, ob das System ein ausreichend helles Bild liefert. Gründe für ein zu dunkles Bild können beispielsweise Beschädigung des Bildleiter-Systems oder des Beleuchtungslichtleiters sowie unzureichende Steckverbindungen bei der Verbin­ dung des Beleuchtungslichtleiters im Endoskop mit der Beleuchtungseinheit sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Video­ system für die Endoskopie derart weiterzubilden, daß eine einfache Überprüfung des Videosystems und/oder ein einfacher Weißabgleich möglich ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß zeigt die Steuereinheit auf dem Monitor zusätzlich oder anstelle des Videobildes an, welche Helligkeit das aufgenommene Videobild hat. Anders aus­ gedrückt wird von der Steuereinheit eine elektronische Einblendung innerhalb des Kamerasignals in der Form vorgenommen, daß ein Helligkeitswert, beispielsweise ein gesteuerter Zeiger im eine auf dem Bildschirm ange­ zeigte feststehende Markierung geführt wird (Anspruch 4).

Gemäß Anspruch 2 stellt die Steuereinheit zur Durchfüh­ rung des Weißabgleichs durch Aufnehmen eines weißen Objektes auf dem Monitor einen Soll-Helligkeitswert und einen Ist-Helligkeitswert dar. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß beim Eintreffen des be­ reits erwähnten Zeigers in der Markierung die Steuer­ einheit den automatische Weißabgleich durchgeführt. Das Monitorbild bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt, auf deren Text ausdrücklich als Offenbarung Bezug genommen wird.

Der Helligkeitswert wird dabei durch Variieren einer weißen Fläche vor dem Endoskop oder der Optik erzeugt, bei einer während des Abgleichs konstant gehaltenen Steuerspanmung im mittleren Regelbereich der Lampe (Anspruch 3). Da der für die Elektronik ideale Hellig­ keitswert einer weißen Fläche angezeigt wird, und dabei die Lampe auf mittlerem Regelbereich bis zur Beendigung des automatischen Abgleichs gehalten wird, erhält man einen idealen Farbabgleich, der außerdem vollautoma­ tisch mit sterilen Händen durchgeführt werden kann.

Es ist bei der beschriebenen Ausgestaltung nämlich nicht erforderlich einen unsterilen Knopf zu drücken. Weiterhin ist auch keine externe elektronische Schal­ tung zur Durchführung oder Anzeige erforderlich.

Ferner ist es bevorzugt, wenn gemäß Anspruch 5 die Steuereinheit den Weißabgleich nur dann durchführt, wenn der Ist-Helligkeitswert für eine bestimmte Zeit angenähert gleich dem Soll-Helligkeitswert ist (vgl. auch Fig. 1).

Bei einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Videosystems stellt die Steuereinheit zur Prüfung des Videosystems einschließlich des jeweils angeschlossenen Endoskops auf dem Bildschirm dar, welchen Arbeitsab­ stand in Abhängigkeit von dem jeweiligen Endoskop und der Leistung der Beleuchtungseinheit ein Objekt mit einer bestimmten Farbe haben soll. Ein entsprechendes Monitorbild ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die ange­ gebenen Endoskop-Typen selbstverständlich nur Beispiele sind.

Die Bedienungsperson hat dann eine weiße reflektierende Fläche in dem angegebenen Abstand vor das Endoksop zu halten. Die Steuereinheit ermittelt dann die Helligkeit des aufgenommenen "Bildes" und vergleicht diesen Hel­ ligkeitswert mit einem Norm-Helligkeitswert. Die gemes­ sene Helligkeit wird gemäß Anspruch 7 bevorzugt in Prozent von einem Norm-Helligkeitswert angezeigt (vgl. auch Fig. 2).

Weiterhin ist bei einer im Anspruch 8 beanspruchten Ausgestaltung der Steuereinheit eine Mikrocomputer- Einheit vorgesehen, die zumindest nach dem Einschalten des Systems einen Selbsttest und/oder einen automati­ schen Weißabgleich ausführt.

Da das erfindungsgemäße Videosystem für die Endoskopie anhand der vorliegenden Beschreibung beispielsweise unter Verwendung einer handelsüblichen Mikrocomputer- Schaltung realisiert werden kann, wird auf die Be­ schreibumg eines Schaltungs-Aufbaus verzichtet.

Das erfindungsgemäße Videosystem ist für distal oder proximal angeordnete Videoaufnehmer geeignet.

Claims (8)

1. Videosystem für die Endoskopie, mit

• - einem Videoaufnehmer, der ein Objektiv und einen Bildaufnehmer und insbesondere einen CCD-Chip aufweist, und der an das proximale Ende eines Endoskops mit einem Objektiv, einem Bildleiter-System und einem Beleuch­ tungslichtleiter ansetzbar oder im distalen Ende ange­ ordnet ist,
• - einer steuerbaren Beleuchtungseinheit, deren Licht in den Beleuchtungslichtleiter des Endoskops einkoppel­ bar ist, und
• - einer Steuereinheit, an der das Ausgangssignal des Bildaufnehmers anliegt, und die ein Videobild auf einem Monitor darstellt, und auf der Grundlage des Ausgangs­ signals des Bildaufnehmers den in den Beleuchtungs­ lichtleiter eingekoppelten Lichtstrom steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit auf dem Monitor zusätzlich oder anstelle des Videobildes an­ zeigt, welche Helligkeit das aufgenommene Videobild hat.

2. Videosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Weiß­ abgleichs durch Aufnehmen eines weißen Objektes die Steuereinheit auf dem Monitor einen Soll-Helligkeits­ wert und einen Ist-Helligkeitswert darstellt.

3. Videosystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit bei der Durchführung des Weißabgleichs den Lichtstrom auf einen mittleren Wert einstellt.

4. Videosystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit auf dem Bildschirm eine Skala und den momentanen Helligkeits­ wert darstellt (Fig. 1).

5. Videosystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit den Weiß­ abgleich nur durchführt, wenn der Ist-Helligkeitswert für eine bestimmte Zeit angenähert gleich dem Soll- Helligkeitswert ist.

6. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des Videosy­ stems einschließlich des jeweils angeschlossenen Endos­ kops die Steuereinheit auf dem Bildschirm darstellt, welchen Arbeitsabstand in Abhängigkeit von dem jeweili­ gen Endoskop und der Leistung der Beleuchtungseinheit ein Objekt mit einer bestimmten Farbe haben soll (Fig. 2).

7. Videosystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Helligkeit in Prozent von einem Norm-Helligkeitswert angezeigt wird.

8. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit eine Mikrocomputer-Einheit aufweist, die zumindest nach dem Einschalten des Systems einen Selbsttest und/oder einen automatischen Weißabgleich ausführt.