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Video system for use in endoscopy

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WO1993009707A1
WO1993009707A1 PCT/DE1992/000966 DE9200966W WO1993009707A1 WO 1993009707 A1 WO1993009707 A1 WO 1993009707A1 DE 9200966 W DE9200966 W DE 9200966W WO 1993009707 A1 WO1993009707 A1 WO 1993009707A1
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Norbert Lemke
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Abstract

A video system for use in endoscopy, comprising the following elements: a video camera, consisting of an objective lens, an imaging unit and in particular a CCD chip, which can either be arranged, together with an objective lens, fibre-optic light guide system and light guide for the illuminating beam, at the proximal extremity of an endoscope, or is alternatively mounted at the distal extremity; a variable lighting unit from which light can be input into the light guide for the illuminating beam; and a control unit to which is applied the output signal from the imaging unit. The control unit produces a video image on a monitor and varies the beam input into the illuminating beam light guide in accordance with the output signal from the imaging unit. The invention is distinguished by fact that control unit shows the brightness of the video image on the monitor, either together with the image or instead of it.

Description

Videosvstem für die Endoskopie Videosvstem for endoscopy

B eschreibung Description

Technisches Gebiet technical field

Die Erfindung bezieht sich auf ein Videosystem für die Endoskopie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a video system for endoscopy according to the preamble of claim 1.

Stand der Technik State of the art

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 einem Monitor gestatten. Video systems for endoscopy have grown substantially for some time, as they allow for the observation of the endoscopic image taken not as comparatively small as Ocularbild, but as a large image on a monitor.

Die bekannten Videosysteme für die Endoskopie weisen einen Videoaufnehmer auf, der entweder am proximalen Ende oder am distalen Ende eines Endoskops angeordnet ist. The known video systems for endoscopy have a Videoaufnehmer disposed either at the proximal end or the distal end of an endoscope. Im Falle der distalen Anordnung weist das Endoskop kein optisches Bildubertragungs- bzw. Bildleiter-System auf, da das Bild "elektronisch übertragen" wird. In the case of the distal assembly, the endoscope is no optical Bildubertragungs- or image guide system, since the image is "transmitted electronically". 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. In the case of the arrangement of the proximal Videoaufnehmers the endoscope is constructed in a known manner and comprises in particular a lens and an optical conductor Bild¬ system that bei¬ with a rigid endoscope play, a rod lens system and at a flexib¬ len endoscope may be a fiber optic bundle. Das von dem Bildleiter-System und gegebenenfalls einem Okular erzeugte Bild des distalen Objektivs des Endoskops nimmt dann der proxi al angeordnete Videoaufnehmer auf. The image generated by the image guide system and optionally an eyepiece of the distal lens of the endoscope then takes on the proximal al arranged Videoaufnehmer. In jedem Falle ist jedoch ein Beleuchtungslichtleiter vorgesehen, in den das Licht einer Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des aufgenommenen Bildes einkoppelbar ist. In any case, however, an illuminating light guide is provided, into which the light of a lighting unit for illuminating the captured image can be coupled.

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. Further, a control unit and usually is provided, to which the output signal of the image sensor is present, which generates a video image which is displayed on the monitor. Dabei ist in der Regel der Videover¬ stärker aus Platzgründen entfernt vom Videoaufnehmer in der Steuereinheit angeordnet. It is more usually removed the Videover¬ reasons of space from Videoaufnehmer in the control unit arranged. Die Steuereinheit steuert zudem auf der Grundlage des Ausgangssignals des Bild¬ aufnehmers bzw. des Videoverstärkers den in den Be¬ leuchtungslichtleiter eingekoppelten Lichtstrom. In addition, the control unit controls the leuchtungslichtleiter in Be¬ inputted light power on the basis of the output signal of the pickup Bild¬ or of the video amplifier.

Nun ist es bei der Benutzung einer Videokamera nötig, einen Farbabgleich - auch als Weißabgleich bezeichnet - durchzuführen. Now it is when using a video camera necessary for color matching - also known as white balance - to perform.

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. This is done in video cameras, such as those manufactured, for example, as so-called camcorder in large series, characterized in that a neutral white surface is disposed in front of the camera optics. Diese neutrale weiße Flä¬ che kann beispielsweise ein weißer, diffus streuender Objektivdeckel oder ein weißes Blatt Papier sein. This neutral white Flä¬ surface may for example be a white, diffusely scattering lens cap or a white sheet of paper. 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. Here, in the known video cameras, the shutter of the Objek¬ will automatically tivs usually so wide open or closed, that the white surface pictured speaks ent ideal for electronic calibration signal value because value only if the right signal Helligkeits¬ an ideal can be made white balance. Videosysteme für die Endoskopie weisen jedoch im Gegen¬ satz zu üblichen Videokameras keine Objektivblende auf, da eine Blende den Strahlengang zu stark vignettieren würde. However, video systems for endoscopy have in Gegen¬ set to conventional video cameras on any lens aperture as an aperture would vignetting the beam path too strong.

Deshalb wird bei Videosystemen für die Endoskopie der Lampenstrom für die Beleuchtungseinheit so geregelt, daß das aufgenommene Bild den richtigen Signal-Hellig¬ keitswert hat. Therefore, it is controlled for video systems for endoscopy of the lamp current for the lighting unit so that the captured image has the proper keitswert signal Hellig¬.

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. However, this approach has the advantage that the color temperature is changed in controlling the lamp current the disadvantage such that, for example, when the Weißab¬ has been performed is equal at minimum lamp current, at maximum lamp current results in a farbverfälschtes image. Dies gilt natürlich auch umgekehrt. This applies of course vice versa.

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. It should be noted that in a conventional at her¬ video systems for endoscopy durchge led white balance, the color temperature of the lamp is changed as a rule that no correct Weißab¬ done the same. Der Grund hierfür ist, daß eine für den Weißabgleich nötige neutrale weiße Fläche einen höheren Lampenregelwert erzeugt als das tatsächliche farbige Arbeitsbild. The reason for this is that a white balance necessary neutral white surface having a higher lamp control value generated as the actual work colored image.

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. controlled lamps with motorized angetriebe¬ NEN covers in the luminous flux while there are known in these lamps, but yields during the conventionally designed white balance is usually an unfavorable shading of the incident surface of the light guide.

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. The shutdown of the light control does not result in proper camera white balance, since a imaged white surface can not be recognized when the right brightness value is reached at which the automatic calibration ideal expires.

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. Therefore, in the present state of the art of the white balance control lamp off and medium lamp setting must be manually several times brings wieder¬ until the video image by chance are good colors.

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. in known video systems for endoscopy Further, there is the problem that deosystems for example in a body cavity can not be checked without another prior to insertion of Vi¬ whether the system provides a sufficiently bright image. 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. Reasons to be dark image may be dung of the illuminating light guide in the endoscope with the lighting unit, for example, damage to the image guide system or the illumination light guide and inadequate connections in Verbin¬.

Darstellung der Erfindung Summary of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Video- system für die Endoskopie derart weiterzubilden, daß eine einfache Überprüfung des Videosystems und/oder ein ein-facher Weißabgleich möglich ist. The invention has the object of providing a video system for endoscopy develop such that a simple review of the video system and / or a one-time white balance is possible.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. One inventive solution to this problem is defined in the patent claim. 1 Weiterbildungen der Erfin¬ dung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Further developments of the Erfin are the subject matter of the dependent claims.

Erfindungsgemäß zeigt die Steuereinheit auf dem Monitor zusätzlich oder anstelle des Videobildes an, welche Helligkeit das aufgenommene Videobild hat. According to the invention, the control unit displays on the monitor in addition to or instead of the video image at which brightness has the recorded video image. Anders aus- gedrückt wird von der Steuereinheit eine elektronische Einblendung innerhalb des Kamerasignals in der Form vorgenommen, daß ein Helligkeitswert, beispielsweise ein gesteuerter Zeiger in eine auf dem Bildschirm ange¬ zeigte feststehende Markierung geführt wird (Anspruch 4). an electronic display appears within the camera signal is performed in the form that a brightness value, for example, a controlled pointer showed ange¬ in a pressed on the screen different from the control unit exclusively fixed mark is performed (claim 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. According to claim 2, the control unit for Durchfüh¬ tion of the white balance by picking up a white object on the monitor a target brightness value and an actual brightness value is. This can be realized for example in that upon arrival of the be¬ already mentioned pointer in the tag the Steuer¬ unit performed the automatic white balance. Das Monitorbild bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt, auf deren Text ausdrücklich als Offenbarung Bezug genommen wird. The monitor image in such an embodiment of the invention is shown in Fig. 1, on the text expressly incorporated by reference as a disclosure.

Der Helligkeitswert wird dabei durch Variieren einer weißen Fläche vor dem Endoskop oder der Optik erzeugt, bei einer während des Abgleichs konstant gehaltenen Steuerspannung im mittleren Regelbereich der Lampe (Anspruch 3). The brightness value is generated by varying a white surface in front of the endoscope or the optical system in a held constant during the adjustment control voltage in the middle regions of the lamp (Claim 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. Since the ideal for the electronics Hellig¬ keitswert a white surface appears, and thereby the lamp is held at the medium control range until completion of the automatic adjustment, to obtain an ideal color balance, which can be also vollautoma¬ carried out table with sterile hands.

Es ist bei der beschriebenen Ausgestaltung nämlich nicht erforderlich einen unsterilen Knopf zu drücken. It is in the described embodiment, namely not required to press a button sterile. Weiterhin ist auch keine externe elektronische Schal¬ tung zur Durchführung oder Anzeige erforderlich. Furthermore, no external electronic Schal¬ is processing required to perform or display. 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) . Further, it (1 cf. Also Fig.) Is preferred if the control unit controls the white balance only then performs according to claim 5, when the actual brightness value for a certain time approximately equal to the target brightness value.

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. In a further embodiment of the video system of the invention, the control unit for checking the video system, including of the connected endoscope on the screen is what Arbeitsab¬ stand in dependence on the respective endoscope and the performance of the lighting unit an object having a particular color is supposed to have. Ein entsprechendes Monitorbild ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die ange¬ gebenen Endoskop-Typen selbstverständlich nur Beispiele sind. A corresponding monitor screen is shown in Fig. 2, wherein the ange¬ added endoscope types are of course only examples.

Die Bedienungsperson hat dann eine weiße reflektierende Fläche in dem angegebenen Abstand vor das Endoksop zu halten. The operator then has to keep a white reflective surface in the specified distance in front of the Endoksop. Die Steuereinheit ermittelt dann die Helligkeit des aufgenommenen "Bildes" und vergleicht diesen Hel¬ ligkeitswert mit einem Norm-Helligkeitswert. The control unit then determines the brightness of the captured "image", and compares this Hel¬ ligkeitswert of a standard brightness value. Die gemes¬ sene Helligkeit wird gemäß Anspruch 7 bevorzugt in Prozent von einem Norm-Helligkeitswert angezeigt (vgl. auch Fig. 2) . The gemes¬ sene brightness is preferably displayed according to claim 7 as a percentage of a standard brightness value (see. Also 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. Further, in a claimed in claim 8 embodiment, the control unit is a microcomputer unit is provided which carries out at least after turning on the system a self-test and / or a rule automati¬ white balance.

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¬ schreibung eines Schaltungs-Aufbaus verzichtet. Since the video system of the invention for endoscopy circuit can be realized from the present description, for example, using a commercially available microcomputer, is applied to the write-Be¬ a circuit structure omitted.

Das erfindungsgemäße Videosystem ist für distal oder proximal angeordnete Videoaufnehmer geeignet. The video system according to the invention is suitable for distally or proximally located Videoaufnehmer.

Claims

P atentanspr ü che P atentanspr ü che
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. 1. Video system for endoscopy, having an Videoaufnehmer having a lens and an image sensor, and more particularly a CCD chip, and to the proximal end of an endoscope with a lens, an image guide system and a Beleuch¬ tung light guide attachable or in the distal end assigns ange¬, a controllable illumination unit, the light coupling-in the illumination light guide of the endoscope is bar, and a control unit to which the output signal of the image sensor is applied, and which represents a video image on a monitor, and on the basis of the Ausgangs¬ signal of the image sensor controls the light guide in the Beleuchtungs¬ inputted light power, characterized in that the control unit displays on the monitor in addition to or instead of the video image an¬ which brightness has the recorded video image.
2. VideoSystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Wei߬ abgleichs durch Aufnehmen eines weißen Objektes die Steuereinheit auf dem Monitor einen Soll-Helligkeits¬ wert und einen Ist-Helligkeitswert darstellt. 2. The video system of claim 1, characterized in that for carrying out the Wei߬ matching by picking up a white object, the control unit on the monitor a target value Helligkeits¬ and represents an actual brightness value.
3. Videosyste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit bei der Durchführung des Weißabgleichs den Lichtstrom auf einen mittleren Wert einstellt. 3. Videosyste according to claim 2, characterized in that the control unit sets the luminous flux to a medium value when carrying out the white balance.
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). 4. Video system as claimed in claim 2 or 3, characterized in that the control unit on the screen value representing a scale and the current Helligkeits¬ (Fig. 1).
5. Videosystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit den Wei߬ abgleich nur durchführt, wenn der Ist-Helligkeitswert für eine bestimmte Zeit angenähert gleich dem Soll- Helligkeitswert ist. 5. The video system of any one of claims 2 to 4, characterized in that the control unit performs the adjustment only by Wei߬, if the actual brightness value for a certain time is approximately equal to the target brightness value.
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). 6. The video system of any one of claims 1 to 5, characterized in that stems for testing the Videosy¬ including the respective connected Endos¬ kops the control unit on the screen showing what working distance in response to the jeweili¬ gen endoscope and the performance of the lighting unit is said to have an object with a specific color (Fig. 2).
7. Videosystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Helligkeit in Prozent von einem Norm-Helligkeitswert angezeigt wird. 7. Video system according to claim 6, characterized in that the measured brightness as a percentage is indicated by a standard brightness value.
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. 8. The video system of any one of claims 1 to 7, characterized in that the control unit comprises a microcomputer unit which executes at least after turning on the system a self-test and / or an automatic white balance.
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