DE10141527A1 - Videoendoskopsystem - Google Patents
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Abstract
Von einer ersten Lichtquelle ausgesendetes Weißlicht wird von einem ersten Rad nacheinander in grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht gewandelt. Von einer zweiten Lichtquelle ausgesendetes Anregungslicht tritt durch ein zweites Rad. Das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht sowie das Anregungslicht werden von Blendenelementen so umgeschaltet, dass sie abwechselnd in ein Prisma gelangen. Der Strahlengang des durch das Prisma tretenden grünen, blauen und roten Lichtes fällt mit dem Strahlengang des an dem Prisma reflektierten Anregungslichtes zusammen. Das grüne Licht, das blaue Licht, das rote Licht und das Anregungslicht gelangen so nacheinander und wiederholt in einen Lichtleiter.
Description
Die Erfindung betrifft ein Videoendoskopsystem, das unter Nutzung von von
lebendem Gewebe ausgesendeter Autofluoreszenzstrahlung Bilder von Körper
höhlen aufnimmt, um Bilddaten zu erzeugen, mit denen ermittelt werden kann, ob
das untersuchte Gewebe normal oder abnormal ist.
Seit kurzem werden Videoendoskopsysteme eingesetzt, mit denen die Fluores
zenzstrahlung beobachtet werden kann, die mit Anregungslicht einer vorbe
stimmten Wellenlänge bestrahltes lebendes Gewebe aussendet. Diese Fluores
zenz wird als Autofluoreszenz bezeichnet. Solche Videoendoskopsysteme ent
halten eine Lichtquellenvorrichtung zum Aussenden sowohl von sichtbarem Licht
als auch das Gewebe zur Autofluoreszenz veranlassendem Anregungslicht. Das
Anregungslicht ist üblicherweise ultraviolettes Licht. Das mit dem Anregungslicht
bestrahlte lebende Gewebe sendet Autofluoreszenzstrahlung aus. Die Intensität
der von gesundem Gewebe erzeugten Fluoreszenzstrahlung ist stärker als dieje
nige, die von erkranktem Gewebe erzeugt wird. Ein Videoendoskopsystem der
erläuterten Art bestrahlt lebendes Gewebe mit Anregungslicht aus einer Licht
quellenvorrichtung und erzeugt ein Fluoreszenzbild auf Grundlage der Intensitäts
verteilung der von dem lebenden Gewebe ausgesendeten Autofluoreszenzstrah
lung, um dieses Bild auf einem Monitor darzustellen. In dem Fluoreszenzbild
erscheint normales Gewebe hell, während erkranktes Gewebe dunkel dargestellt
wird. Eine Bedienperson betrachtet dieses Fluoreszenzbild und erkennt Bereiche
in dem Fluoreszenzbild, die dunkler als andere Bereiche sind, als erkranktes
Gewebe. Jedoch stellen die dunklen Bereiche in einem Fluoreszenzbild nicht
immer erkranktes Gewebe dar. Beispielsweise werden durch die wellige Form des
Gewebes selbst oder ein aus dem distalen Ende des Endoskops herausstehen
des Instrument, z. B. eine Zange, in der Körperhöhle Schatten gebildelt, die in dem
Fluoreszenzbild als dunkle Bereiche dargestellt werden. Diese Schaltenbereiche
sind nur schwer von erkrankten Bereichen zu unterscheiden.
Aus diesem Grunde wurde ein Videoendoskopsystem vorgeschlagen, das dia
gnostische Bilder erzeugt, in denen erkrankte Bereiche von Schattenbereichen
unterscheidbar sind. Eine Lichtquellenvorrichtung dieses Videoendoskopsystems
sendet nacheinander und wiederholt grünes Licht, blaues Licht, rotes Licht, Refe
renzlicht in Form von sichtbarem Licht einer vorbestimmten Wellenlänge sowie
Anregungslicht aus. Das ausgesendete Licht wird durch einen in dem Videoendo
skop eingebauten Lichtleiter in die Körperhöhle eines Patienten geleitet, um dort
das Gewebe zu bestrahlen. Eine in dem Videoendoskop eingebaute Objektivoptik
erzeugt Objektbilder, und zwar in der Zeit, in der die Lichtquellenvorrichtung
grünes Licht aussendet, aus grünem Licht, in der Zeit, in der sie blaues Licht
aussendet, aus blauem Licht, und in der Zeit, in der sie rotes Licht aussendet, aus
rotem Licht. Die Bilder werden von einer in dem Videoendoskop enthaltenen CCD
in Bildsignale gewandelt. Ein Prozessor des Videoendoskopsystems synthetisiert
die Bildsignale zu einem Farbbild.
Dagegen erzeugt die Objektivoptik ein Referenzbild des Objektes aus dem Refe
renzbild in der Zeit, in der die Lichtquellenvorrichtung das Referenzlicht aussen
det. Ferner erzeugt die Objektivoptik ein Autofluoreszenzbild des lebenden Gewe
bes in der Zeit, in der die Lichtquellenvorrichtung das Anregungslicht aussendet.
Das Referenz- und das Autofluoreszenzbild werden von der CCD in Bildsignale
gewandelt, die dem Prozessor zugeführt werden. Der Prozessor subtrahiert das
aus dem Referenzlicht erhaltene Bildsignal von dem aus der Autofluoreszenz
strahlung erhaltenen Bildsignal, um so lediglich die Bereiche zu extrahieren, die
infolge von Abnormalitäten nur schwache Fluoreszenzstrahlung erzeugen. Der
Prozessor stellt für diese aus dem Fluoreszenzbildsignal extrahierten Bereiche
eine vorbestimmte Farbe ein und überlagert diese Bereiche dem Farbbild, um so
ein Diagnosebild zu erzeugen. In dem Diagnosebild kann die Bedienperson er
krankte Bereiche von Schattenbereichen unterscheiden und so leicht erkennen,
wo sich die erkrankten Bereiche befinden.
Die für dieses Videoendoskopsystem vorgesehene Lichtquellenvorrichtung wird im
Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 genauer erläutert. Die Lichtquellenvor
richtung hat eine erste Lichtquelle 81 zum Aussenden von Weißlicht und eine
zweite Lichtquelle 82 zum Aussenden von Licht, das Komponenten der Spektren
des Anregungslichtes und des Referenzlichtes enthält. Ein erstes Rad 83, ein
erstes Blendenelement 84, ein Prisma 85, eine Blende 86 und eine Kondensorlin
se C sind in dieser Reihenfolge längs des Strahlenganges des von der ersten
Lichtquelle 81 ausgesendeten Weißlichtes angeordnet. Wie in Fig. 9A gezeigt, ist
das erste Rad 83 eine Scheibe, längs deren Umfang drei Ausnehmungen ausge
bildet sind. In diesen Ausnehmungen sind ein grünes Licht durchlassendes Grün-
Filter 83G, ein blaues Licht durchlassendes Blau-Filter 83B bzw. ein rotes Licht
durchlassendes Rot-Filter 83R untergebracht. Das erste Rad 83 ist mit einem
nicht gezeigten Motor verbunden, der das Rad 83 dreht. Das erste Rad 83 befin
det sich an einer Stelle, an der die Filter 83G, 83B und 83R mit ihrer Drehung
nacheinander in den Strahlengang des von der ersten Lichtquelle ausgesendeten
Weißlichtes eingeführt werden. Das von der ersten Lichtquelle 81 ausgesendete
Weißlicht wird nacheinander durch die Filter 83G, 83B und 83R des ersten Rades
83 in grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht gewandelt. Das so gewandelte
Licht läuft zu dem ersten Blendenelement 84 weiter. Dieses Blendenelement 84
ist so ausgebildet, dass es das auftreffende Licht blockieren oder durchlassen
kann. Das durch das erste Blendenelement 84 getretene Licht tritt dann durch das
erste Prisma 85 und gelangt in die Blende 86, welche die Lichtmenge einstellt.
Das Licht wird dann durch die Kondensorlinse C auf das proximale Ende des
Lichtleiters 87 gebündelt.
Ein zweites Prisma 88 befindet sich in einem Strahlengang des von der zweiten
Lichtquelle 82 ausgesendeten Lichtes. Das von der zweiten Lichtquelle 82 ausge
sendete Licht wird durch das zweite Prisma 88 in durchgelassenes Licht und
reflektiertes Licht aufgespalten. Ein Anregungslichtfilter 89, ein zweites Rad 90,
ein drittes Prisma 91 und ein zweites Blendenelement 92 sind in dieser Reihenfol
ge längs des Strahlenganges des durch das zweite Prisma tretenden Lichtes
angeordnet. Das durch das zweite Prisma 88 tretende Licht gelangt zu dem
Anregungslichtfilter 89, das nur diejenigen Komponenten des einfallenden Lichtes,
die dem Anregungslicht entsprechen, extrahiert und durchlässt. Das durchgelas
sene Anregungslicht gelangt dann zu dem zweiten Rad 90. Wie in Fig. 9B gezeigt,
ist das zweite Rad 90 eine Scheibe, längs deren Umfang eine Ausnehmung
ausgebildet ist. In dieser Ausnehmung ist ein transparentes Element unterge
bracht, das das Anregungslicht durchlässt. Das zweite Rad 90 ist an einen nicht
gezeigten Motor gekoppelt, der dieses dreht. Das zweite Rad 90 befindet sich an
einer Stelle, an der die Ausnehmung periodisch in den Strahlengang des Anre
gungslichtes eingeführt wird. Das Anregungslicht tritt dann durch das dritte Prisma
91 und läuft zu dem zweiten Blendenelement 92 weiter. Das zweite Blendenele
ment 92 ist so ausgebildet, dass es das einfallende Licht blockieren oder durch
lassen kann. Das von dem zweiten Blendenelement 92 durchgelassene Licht wird
dann an dem ersten Prisma 85 reflektiert und läuft anschließend längs desselben
Strahlenganges wie das grüne Licht, das blaue Licht und das rote Licht weiter und
tritt in den Lichtleiter 87 ein.
Ein erster Spiegel 93, ein Referenzlichtfilter 94, ein drittes Rad 95 und ein zweiter
Spiegel 96 sind in dieser Reihenfolge längs des Strahlenganges des an dem
zweiten Prisma 88 reflektierten Lichtes angeordnet. Das an dem zweiten Prisma
88 reflektierte Licht wird weiter an dem Spiegel 93 auf das Referenzlichtfilter 94
reflektiert, das aus dem einfallenden Licht nur diejenigen Komponenten, die dem
Referenzlicht entsprechen, extrahiert und durchlässt. Das durchgelassene Refe
renzlicht gelangt dann zu dem dritten Rad 95. Wie in Fig. 9C gezeigt, ist das dritte
Rad 95 eine Scheibe, längs deren Umfang eine Ausnehmung ausgebildet ist. In
dieser Ausnehmung ist ein transparentes Element untergebracht, das das Refe
renzlicht durchlässt. Das dritte Rad 95 ist an einen nicht gezeigten Motor gekop
pelt, der dieses dreht. Das dritte Rad 95 ist an einer Stelle angeordnet an der die
Ausnehmung periodisch in den Strahlengang des Referenzlichtes eingeführt wird.
Das Referenzlicht wird dann an dem zweiten Spiegel 96 und anschließend an
dem dritten Prisma 91 reflektiert, worauf es längs desselben Strahlenganges wie
das Anregungslicht weiterläuft und schließlich in den Lichtleiter 87 eintritt.
Das dritte Rad 95 lässt das Referenzlicht nur dann durch, wenn das zweite Rad
90 das Anregungslicht durchlässt. Während das erste Blendenelement 84 das
grüne Licht, das blaue Licht oder das rote Licht durchlässt, blockiert des zweite
Blendenelement 92 das Anregungslicht und das Referenzlicht. Während das
zweite Blendenelement 92 dagegen das Anregungslicht oder das Referenzlicht
durchlässt, blockiert das erste Blendenelement 84 das grüne Licht, das blaue
Licht und das rote Licht. Nachdem das erste Blendenelement 84 das grüne Licht,
das blaue Licht und das rote Licht jeweils einmal durchgelassen hat, lässt das
zweite Blendenelement 92 das Anregungslicht und das Referenzlicht jeweils
einmal durch. Auf diese Weise treffen das grüne Licht, das blaue Licht, das rote
Licht, das Anregungslicht und das Referenzlicht nacheinander und wiederholt auf
den Lichtleiter 87. Das in den Lichtleiter 87 tretende Licht wird von diesem geführt
und auf ein Objekt ausgegeben. Das Objekt wird so nacheinander und wiederholt
mit grünem Licht, blauem Licht, rotem Licht, Anregungslicht und Referenzlicht
bestrahlt.
In einem solchen Videoendoskopsystem muss die Lichtquellenvorrichtung das
grüne Licht, das blaue Licht, das rote Licht, das Anregungslicht und das Referenz
licht nacheinander und wiederholt in den Lichtleiter 87 einkoppeln. Die Optik der
Lichtquellenvorrichtung hat demzufolge einen komplexen Aufbau unter Einbezie
hung der oben genannten drei Prismen. Eine solch komplexe Optik schwächt die
in den Lichtleiter 87 eintretende Lichtmenge ab. Da die aus lebendem Gewebe
resultierende Autofluoreszenzstrahlung schwach ist, kann nur mit Anregungslicht
ausreichender Intensität die für die Betrachtung erforderliche Autofluoreszenzin
tensität erreicht werden. Die herkömmliche Lichtquellenvorrichtung ist nicht in der
Lage, Anregungslicht ausreichender Intensität auszugeben, so dass Autofluores
zenzstrahlung mit der erforderlichen Intensität nicht erzeugt werden kann. Außer
dem erfordert eine komplexe Optik zusätzliche Fertigungsschritte sowie Zeit und
Mühe für die Ausrichtung der optischen Achsen der die Optik bildenden optischen
Elemente, wodurch die Kosten steigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Videoendoskopsystem mit einer Lichtquellenvor
richtung anzugeben, die verschiedene Arten von Bestrahlungslicht aussenden
kann und dabei einfach aufgebaut ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Videoendoskopsystem müt den Merk
malen des Anspruchs 1.
Der Aufbau nach Anspruch 1 ermöglicht es, die Referenzbilddaten ohne separate,
das Referenzlicht aussendende Optik aus den Normalbilddaten zu erhalten. Das
Videoendoskopsystem kann so Diagnosebilddaten auf Grundlage der Referenz
bilddaten mit einer einfachen Beleuchtungsoptik erzeugen, durch die das Anre
gungslicht nicht geschwächt wird.
Der Umschaltmechanismus kann gegeben sein durch ein Prisma oder einen
dichroitischen Spiegel, das bzw. der den Strahlengang des sichtbaren Lichtes mit
dem des Anregungslichtes koppelt, und durch Blendenelemente, die das sichtba
re Licht und das Anregungslicht blockieren können. Alternativ kann der Um
schaltmechanismus als Umschaltspiegel ausgebildet sein, der in den Schnittpunkt
der Strahlengänge des sichtbaren Lichtes und des Anregungslichtes und aus
diesem zurückgezogen wird.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist ferner das Videoendoskopsy
stem mit den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgesehen.
Der Aufbau gemäß Anspruch 2 ermöglicht es, das sichtbare Licht und das Anre
gungslicht aus einer einzigen Lichtquelle so zu erhalten, dass das sichtbare Licht
und das Anregungslicht nacheinander und wiederholt in den Lichtleiter gelangen.
Die Trennvorrichtung kann ein dichroitischer Spiegel oder ein Prisma sein.
Das sichtbare Licht wird in einer vorteilhaften Weiterbildung durch ein in den
Strahlengang des sichtbaren Lichtes eingeführtes Rad nacheinander in grünes
Licht, blaues Licht und rotes Licht gewandelt. In diesem Fall wird das Objekt
nacheinander und wiederholt mit grünem Licht, blauem Licht, rotem Licht und
Anregungslicht bestrahlt. Die Bildaufnahmevorrichtung wandelt dann ein Bild des
Objektes, das nacheinander und wiederholt mit dem grünen Licht, dem blauen
Licht, dem roten Licht und dem Anregungslicht bestrahlt wird, in ein Bildsignal.
Der Prozessor verarbeitet dieses Bildsignal so, dass man Normalbilddaten und
Fluoreszenzbilddaten erhält. Der Prozessor kann Referenzbilddaten auf Grundla
ge eines Bildsignals erzeugen, das die Bildaufnahmevorrichtung erzeugt, während
das Objekt mit rotem Licht bestrahlt wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Un
teransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Videoendoskopsystems,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des optischen Aufbaus einer Licht
quellenvorrichtung,
Fig. 3 die Vorderansicht eines ersten Rades,
Fig. 4 ein auf die Operationen der Lichtquellenvorrichtung und einer CCD
bezogenes Zeitdiagramm,
Fig. 5 den Aufbau einer Bildsignalverarbeitungsschaltung an Hand eines
Blockdiagramms,
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung eines Prozesses zum Erzeugen
eines Diagnosebildes,
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Lichtquellenvor
richtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 eine schematische Darstellung des optischen Aufbaus einer her
kömmlichen Lichtquellenvorrichtung, und
Fig. 9 die Vorderansicht eines herkömmlichen Rades.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Videoendo
skopsystems unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Videoendoskopsystems nach der
Erfindung in einer schematischen Darstellung. Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht das
Videoendoskopsystem aus einem Videoendoskop 1, einer externen Vorrichtung
(Prozessor) 2, einer Eingabevorrichtung 3 und einer Anzeigevorrichtung 4.
Das Videoendoskop hat einen Einführteil 11, der aus einem flexiblen Rohr besteht
und in den lebenden Körper eingeführt wird, einen Bedienteil 12, der einstückig an
das proximale Ende des Einführteils 11 gekoppelt ist, und ein flexibles Lichtleiter
rohr 13, das einstückig an den Bedienteil 12 gekoppelt und lösbar mit der exter
nen Vorrichtung 2 verbunden ist. Der Einführteil 11 hat einen nicht gezeigten
Biegemechanismus, der nahe der Spitze des Einführteils 11 untergebracht ist und
gebogen wird, indem ein an dem Bedienteil 12 vorgesehenes Rad betätigt wird.
Der Einführteil 11 hat ein nicht gezeigtes Endstück aus hartem Material an seinem
distalen Ende. In das Endstück sind mindestens drei Durchgangslöcher gebohrt,
von denen zwei mit einer Zerstreuungslinse bzw. einer Objektivlinse (nicht ge
zeigt) versehen sind, während das dritte als Instrumentenkanal dient. Der Be
dienteil 12 hat zusätzlich zu dem vorstehend genannten Rad verschiedene Be
dienschalter. Das Videoendoskop 1 hat ein Lichtleitfaserbündel, im Folgenden
kurz als Lichtleiter bezeichnet, das aus einer großen Zahl gebündelter Multimode-
Lichtleitfasern besteht. Der Lichtleiter 14 ist so durch den Einführteil 11, den
Bedienteil 12 und das flexible Lichtleiterrohr 13 geführt, dass seine distale Endflä
che der Zerstreuungslinse zugewandt ist. Das eine Ende des Lichtleiterrohrs 13 ist
an den Bedienteil 12 angeschlossen, während das andere Ende einen Stecker
bildet. Eine in dem Videoendoskop 1 vorgesehene Schaltung ist an eine in der
externen Vorrichtung 2 vorgesehene Schaltung angeschlossen, wenn der Stecker
des Lichtleiterrohrs 13 in eine Buchse der externen Vorrichtung 2 gesteckt ist. Das
proximale Ende des Lichtleiters 14 ist durch ein Führungsrohr geführt, das von
einer Anschlussfläche des Steckers hervorsteht. Ist der Stecker an die Buchse der
externen Vorrichtung 2 angeschlossen, so ist das proximale Ende des Lichtleiters
14 in die externe Vorrichtung 2 eingeführt. Das Videoendoskop 1 hat ferner eine
ladungsgekoppelte Vorrichtung 15, kurz CCD, als Bildaufnahmevorrichtung, die in
dem Endstück untergebracht ist. Die Bildaufnahmefläche der CCD 15 befindet
sich an einer Stelle, an der die nicht gezeigte Objektivlinse ein Objektbild erzeugt,
wenn das distale Ende des Videoendoskops 1 dem Objekt zugewandt ist. Weiter
hin ist ein nicht gezeigtes Anregungslicht-Sperrfilter in einen Strahlengang einge
setzt, der von der Objektivlinse zur CCD 15 führt. Das Anregungslicht-Sperrfilter
blockiert Licht eines vorbestimmten Wellenlängenspektrums, das als lebendes
Gewebe zur Autofluoreszenz veranlassendes Anregungslicht dient. Die Objek
tivlinse und das Anregungslicht-Sperrfilter bilden eine Objektivoptik. In dem Stec
ker des flexiblen Lichtleiterrohrs 13 ist eine CCD-Treiberschaltung 15a eingebaut,
die über eine Signalleitung mit der CCD 15 verbunden ist.
Die externe Vorrichtung 2 enthält einen Lichtquellenteil 21, eine Systemsteuerung
22, eine Zeitsteuerung 23, eine Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 und einen
Bedienfeldschalter 25. Der Lichtquellenteil 21 ist so angeordnet, dass er der
proximalen Endfläche des Lichtleiters 14 zugewandt ist und so Beleuchtungslicht
in diesen einkoppelt, wenn der Stecker mit der Buchse verbunden ist. Der interne
Aufbau des Lichtquellenteils 21 wird weiter unten beschrieben. Die Systemsteue
rung 22, die Zeitsteuerung 23, die CCD-Treiberschaltung 15a und die Bildsignal
verarbeitungsschaltung 24 bilden eine Hauptschaltung des Prozessors. Die Sy
stemsteuerung 22 ist an den Lichtquellenteil 21, die Zeitsteuerung 23, den Bedi
enfeldschalter 25 und die Eingabevorrichtung 3 angeschlossen und steuert den
Lichtquellenteil 21 und die Zeitsteuerung 23 entsprechend Betriebszuständen, die
über den Bedienfeldschalter 25 und die Eingabevorrichtung 3 eingestellt werden.
Die Zeitsteuerung 23 ist an den Lichtquellenteil 21 und die Bildsignalverarbei
tungsschaltung 24 angeschlossen und erzeugt Referenzsignale, die für verschie
dene, in der externen Vorrichtung 2 ausgeführte Prozesse erforderlich sind. Die
Zeitsteuerung 23 ist mit in der Buchse vorgesehenen Anschlüssen verbunden, die
wiederum mit nicht gezeigten Anschlüssen elektrisch verbunden sind, die in dem
an die CCD-Treiberschaltung 15a angeschlossenen Stecker vorgesehen sind. Ist
der Stecker mit der Buchse verbunden, so empfängt die CCD-Treiberschaltung
15a das von der Zeitsteuerung 23 ausgegebene Referenzsignal, erzeugt auf
Grundlage dieses Referenzsignals ein Treibersignal und gibt dieses an die CCD
15 aus. Die CCD 15 fängt dann ein auf ihrer Bildaufnahmefläche erzeugtes Bild
ein und gibt ein Bildsignal gemäß dem Treibersignal aus. Die Bildsignalverarbei
tungsschaltung 24 ist mit anderen in der Buchse vorgesehenen Anschlüssen
verbunden, die wiederum mit nicht dargestellten Anschlüssen elektrisch verbun
den werden können, die in dem an die CCD 15 angeschlossenen Stecker vorge
sehen sind. Ist der Stecker mit der Buchse verbunden, so ist die Bildsignalverar
beitungsschaltung 24 elektrisch an die CCD 15 angeschlossen. Die Bildsignalver
arbeitungsschaltung 24 ist mit der Anzeigevorrichtung 4 verbunden, die ein Per
sonalcomputer oder ein Fernsehmonitor ist. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung
24 empfängt das von der Zeitsteuerung 23 ausgegebene Referenzsignal und
erhält ein von der CCD 15 ausgegebenes Bildsignal auf Grundlage dieses Refe
renzsignals. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 verarbeitet dann das erhal
tene Bildsignal in weiter unter erläuterter Weise und lässt es an der auf der Anzei
gevorrichtung 4 darstellen.
Im Folgenden wird der Aufbau des Lichtquellenteils 21 der externen Vorrichtung 2
unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Der Lichtquellenteil 21 enthält eine erste
Lichtquelle 211 zum Aussenden von Weißlicht und eine zweite Lichtquelle 212
zum Aussenden von Licht, das Komponenten eines als Anregungslicht verfügba
ren Spektrums enthält. Die erste Lichtquelle 211 bildet also eine Quelle für sicht
bares Licht, während die zweite Lichtquelle 212 eine Quelle für Anregungslicht
bildet. Ein erstes Rad W1, ein erstes Blendenelement S1, ein Prisma 213, eine
Blende 214 und eine Kondensorlinse C sind in dieser Reihenfolge längs des
Strahlenganges des von der ersten Lichtquelle 211 ausgesendeten Weißlichtes
angeordnet. Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des erstens Rades W1. Wie in dieser
Figur gezeigt, ist das erste Rad W1 eine Scheibe, längs deren Umfang drei Aus
nehmungen ausgebildet sind. In diese Ausnehmungen sind ein nur grünes Licht
durchlassendes Grün-Filter W1G, ein nur blaues Licht durchlassendes Blau-Filter
W1B und ein nur rotes Licht durchlassendes Rot-Filter W1R untergebracht. Das
erste Rad W1 ist an einen nicht gezeigten Motor gekoppelt, der dieses dreht. Das
erste Rad W1 befindet sich an einer Stelle, an der die Filter W1G, W1B und W1R
während ihrer durch den Motor verursachten Drehung nacheinander in den
Strahlengang des von der ersten Lichtquelle 211 ausgesendeten Weißlichtes
eingeführt werden. Das von der Weißlichtquelle als kollimiertes, d. h. paralleles
Licht ausgesendete Weißlicht wird durch die Filter W1G, W1B und W1R des
ersten Rades W1 nacheinander in grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht
gewandelt. Das durch die Filter W1G, W1B und W1R gewandelte Licht läuft
weiter zu dem ersten Blendenelement S1. Das erste Blendenelement S1 ist so
ausgebildet, dass es das einfallende Licht blockieren und durchlassen kann. Das
durch das erste Blendenelement S1 tretende Licht gelangt dann zu dem Prisma
213, auf dessen geneigter Fläche ein UV-Reflexionsfilm aufgebracht ist, der
sichtbares Licht durchlässt, während er Anregungslicht reflektiert. Das sichtbare
Licht, d. h. das grüne, Licht, das blaue Licht und das rote Licht, das durch das
Prisma 213 tritt, läuft so weiter zur Blende 214. Das Licht, das durch die Blende
214 auf eine geeignete Lichtmenge eingestellt worden ist, wird durch die Konden
sorlinse C auf die proximale Endfläche des Lichtleiters 14 gebündelt.
Dagegen ist die zweite Lichtquelle 212 so angeordnet, dass der Strahlengang des
von ihr in kollimierter, d. h. paralleler Form ausgesendeten Lichtes den Strahlen
gang des durch das erste Blendenelement S1 tretenden Lichtes senkrecht auf der
geneigten Fläche des Prismas 213 kreuzt. Das Prisma 213 ist so angeordnet,
dass seine geneigte Fläche jeweils um 45° gegenüber dem Strahlengang des
durch das erste Blendenelement S1 tretenden Lichtes und gegenüber dem
Strahlengang des durch das zweite Blendenelement S2 tretenden Lichtes geneigt
ist. Ein Anregungslichtfilter 215, das zweite Rad W2 und das zweite Blendenele
ment S2 sind längs des Strahlenganges des Lichtes angeordnet, das von der
zweiten Lichtquelle 212 zu dem Prisma 213 läuft. Aus dem von der zweiten Licht
quelle 212 ausgesendeten Licht werden von dem Anregungslichtfilter 215 nur die
Komponenten des Anregungslichtes extrahiert und durchgelassen. Das durch das
Anregungslichtfilter 215 tretende Anregungslicht läuft dann weiter zu dem zweiten
Rad W2. Wie in Fig. 3B gezeigt, ist das zweite Rad W2 eine Scheibe, längs deren
Umfang eine fächerförmige Ausnehmung A ausgebildet ist. In der Ausnehmung A
ist ein transparentes Element untergebracht, welches das Anregungslicht durch
lässt. In dem Beispiel nach Fig. 3B erstreckt sich die Ausnehmung A über drei
Viertel des Umfangs des zweiten Rades W2. Das zweite Rad W2 ist an einen
nicht gezeigten Motor gekoppelt, der dieses dreht. Das zweite Rad W2 ist an einer
Stelle angeordnet, an der die Ausnehmung A periodisch in den Strahlengang des
Anregungslichtes eingeführt wird. Das durch die in dem zweiten Rad W2 ausge
bildete Ausnehmung A tretende Anregungslicht läuft dann weiter zu dem zweiten
Blendenelement S2, welches das auftreffende Anregungslicht blockieren oder
durchlassen kann. Das durch das zweite Blendenelement S2 tretende Anregungs
licht wird dann an dem Prisma 213 reflektiert und läuft anschließend längs dessel
ben Strahlenganges wie das grüne, das blaue und das rote Licht und gelangt
schließlich in den Lichtleiter 14.
Die an die Räder W1 und W2 gekoppelten Motoren sowie die Blendenelemente
S1 und S2 sind über nicht gezeigte Signalleitungen an die Zeitsteuerung 23
angeschlossen. Die Räder W1 und W2 sowie die Blendenelemente S1 und S2
werden auf Grundlage des von der Zeitsteuerung 23 ausgegebenen Referenzsi
gnals betrieben. Die Blendenelemente S1 und S2 bilden einen Umschaltmecha
nismus. Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm mit der zeitlichen Steuerung, d. h. dem
Timing, nach dem der Lichtquellenteil 21 und die CCD 15 arbeiten. Die Räder W1
und W2 des Lichtquellenteils 21 rotieren mit konstanter Winkelgeschwindigkeit.
Während das erste Rad W1 eine Umdrehung vornimmt, werden die Filter W1G,
W1B und W1R nacheinander in den Strahlengang des von der ersten Lichtquelle
211 ausgesendeten Weißlichtes eingeführt, so dass das Weißlicht nacheinander
in grünes Licht, blaues Licht und rotes Licht gewandelt wird, das dann zu dem
ersten Blendenelement S1 weiterläuft. Während das erste Rad W1 eine Umdre
hung vollzieht, dreht sich auch das zweite Rad W2 synchron zu dem ersten Rad
W1 einmal. Während das zweite Rad W2 eine Umdrehung vollzieht, wird seine
Ausnehmung A einmal in den Strahlengang des von dem Anregungslichtfilter 215
durchgelassenen Anregungslichtes eingeführt, so dass das Anregungslicht nur für
eine vorbestimmte Zeit, die kürzer als eine Umdrehung des zweiten Rades W2 ist,
durch die in dem zweiten Rad W2 ausgebildete Ausnehmung A tritt, um zu dem
zweiten Blendenelement S2 weiterzulaufen. Da also das zweite Rad W2 eine
Umdrehung vollzieht, während auch das erste Rad W1 einmal rotiert, gelangen
das grüne, das blaue und das rote Licht nacheinander zu dem ersten Blen
denelement S1, während das Anregungslicht einmal zu dem zweiten Blendenele
ment S2 gelangt. Die Blendenelemente S1 und S2 lassen das Licht jeweils wäh
rend der in Fig. 4 mit "Durchtritt" bezeichneten Zeit durch, während sie es wäh
rend der mit "Sperre" bezeichneten Zeit blockieren. Diese Durchtritts- und Sperr
zeiten entsprechen insgesamt, d. h. in der Summe, der Zeit, während der die
Räder W1 und W2 eine Umdrehung vollziehen. Während das erste Blendenele
ment S1 Licht durchlässt, blockiert das zweite Blendenelement S2 Licht, so dass
das grüne, das blaue und das rote Licht jeweils einmal durch das erste Blen
denelement S1 treten. Während dagegen das erste Blendenelement S1 Licht
blockiert, lässt das zweite Blendenelement S2 das Anregungslicht durch. Wäh
rend also die Räder W1 und W2 zweimal rotieren, gefangen das grüne Licht, das
blaue Licht, das rote Licht und das Anregungslicht nacheinander jeweils einmal in
den Lichtleiter 14. Das in den Lichtleiter 14 gelangte Licht wird von diesem geführt
und über die nicht gezeigte Zerstreuungslinse, die sich an dem Endstück des
Videoendoskops 1 befindet, auf das Objekt projiziert. Das Objekt wird so nachein
ander und wiederholt mit dem grünen Licht, dem blauen Licht, dem roten Licht
und dem Anregungslicht bestrahlt.
Wird das Objekt mit grünem Licht beleuchtet, so erzeugt die nicht gezeigte Objek
tivlinse aus dem grünen Licht ein Objektbild in oder nahe der Bildaufnahmefläche
der CCD 15. Die Zeit, während der das Objekt mit dem grünen Licht beleuchtet
wird, entspricht einer auf die CCD 15 bezogenen Zeit der "G-Anhäufung" (vgl. Fig.
4). Die in der CCD 15 während der Zeit der "G-Anhäufung" angesammelten
Ladungen werden während einer Zeit des "G-Transfers", die unmittelbar auf die
Zeit der "G-Anhäufung" folgt, als G-Bildsignal an die Bildsignalverarbeitungs
schaltung 24 übertragen. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 erzeugt Bild
daten (G-Bilddaten), die ein Objektbild auf Grundlage des grünen Lichtes ange
ben. Wird das Objekt mit blauem Licht beleuchtet, so erzeugt die Objektivlinse in
oder nahe der Bildaufnahmefläche der CCD 15 ein Objektbild aus dem blauen
Licht. Die Zeit, während der das Objekt mit dem blauen Licht beleuchtet wird,
entspricht einer auf die CCD 15 bezogenen Zeit der "B-Anhäufung". Die in der Zeit
der "B-Anhäufung" in der CCD 15 angesammelten Ladungen werden in einer Zeit
des "B-Transfers", die unmittelbar auf die Zeit der "B-Anhäufung" folgt, als B-
Bildsignal an die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 übertragen. Die Bildsignal
verarbeitungsschaltung 24 erzeugt dann Bilddaten (B-Bilddaten), die ein Objekt
bild auf Grundlage des blauen Lichtes angeben. Wird das Objekt mit dem roten
Licht beleuchtet, so erzeugt die Objektivlinse in oder nahe der Bildaufnahmefläche
der CCD 15 ein Objektbild aus dem roten Licht. Die Zeit, während der das Objekt
mit dem roten Licht beleuchtet wird, entspricht einer auf die CCD 15 bezogenen
Zeit der "R-Anhäufung". Die in der CCD 15 während der Zeit der "R-Anhäufung"
angesammelten Ladungen werden in einer Zeit des "R-Transfers", die unmittelbar
auf die Zeit der "R-Anhäufung" folgt, als R-Bildsignal an die Bildsignalverarbei
tungsschaltung 24 übertragen. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 erzeugt
dann Bilddaten (R-Bilddaten), die ein Objektbild auf Grundlage des roten Lichtes
angeben. Wird dagegen das Objekt mit dem Anregungslicht bestrahlt, so sendet
es Autofluoreszenzstrahlung aus. Wird das Objekt mit dem Anregungslicht be
strahlt, so treffen das an dem Objekt reflektierte Anregungslicht und die von dem
Objekt ausgesendete Autofluoreszenzstrahlung auf die Objektivlinse. Da jedoch
das Anregungslicht durch das nicht gezeigte Anregungslicht-Sperrfilter blockiert
wird, wird in oder nahe der Bildaufnahmefläche der CCD 15 ein Objektbild nur aus
der Autofluoreszenzstrahlung erzeugt. Die Zeit, während der das Objekt mit dem
Anregungslicht bestrahlt wird, entspricht einer auf die CCD 15 bezogenen Zeit der
"F-Anhäufung". Die in der CCD 15 während der Zeit der "F-Anhäufung" ange
sammelten Ladungen werden in einer Zeit des "F-Transfers", die unmittelbar auf
die Zeit der "F-Anhäufung" folgt, als F-Bildsignal an die Bildsignalverarbeitungs
schaltung 24 übertragen. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 erzeugt dann
Bilddaten (F-Bilddaten), die ein Objektbild auf Grundlage der Autofluoreszenz
strahlung angeben. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 erzeugt also nach
einander und wiederholt G-Bilddaten, B-Bilddaten, R-Bilddaten und F-Bilddaten.
Im Folgenden werden die Einzelheiten der Bildverarbeitung erläutert, die von der
Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 vorgenommen wird. Fig. 5 zeigt den Aufbau
der Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 an Hand eines Blockdiagramms. Wie in
dieser Figur gezeigt, hat die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 einen A/D-
Wandler 241, einen Normalbildspeicher 242, einen Fluoreszenzbildspeicher 243
und einen Bildvergleicher 244. Der A/D-Wandler 241 ist an die CCD 15, den
Normalbildspeicher 242 und den Fluoreszenzbildspeicher 243 angeschlossen.
Der A/D-Wandler 241 empfängt nacheinander das G-, das B-, das R- und das F-
Bildsignal, die von der CCD 15 ausgegeben werden, nimmt an diesen eine Ana
log-Digital-Wandlung vor und gibt die gewandelten G-, B-, R- und F-Bilddaten
nacheinander aus. Alternativ können die von der CCD 15 ausgegebenen Bildsi
gnale dem A/D-Wandler 241 nach einer Verstärkung zugeführt werden. Der
Normalbildspeicher 242 hat Speicherbereiche entsprechend den jeweiligen RGB-
Farben jedes auf einem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 4 darzustellenden
Pixels. Dagegen hat der Fluoreszenzbildspeicher 243 Speicherbereiche entspre
chend den auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 4 darzustellenden Pixel.
Der Normalbildspeicher 242 kann also Farbbilddaten speichern, während der
Fluoreszenzbildspeicher 243 Monochrombilddaten speichern kann. Der Normal
bildspeicher 242 und der Fluoreszenzbildspeicher 243 sind jeweils an die
Zeitsteuerung 23 angeschlossen. Während der A/D-Wandler 241 die G, B- und R-
Bilddaten an den Normalbildspeicher 242 ausgibt, wird die jeweilige Farbe der
Bilddaten in den entsprechenden Speicherbereichen in dem Normalbildspeicher
242 gespeichert, um die das Objekt darstellenden Farbbilddaten (Normalbildda
ten) zu erzeugen. Gibt der A/D-Wandler 241 dagegen die F-Bilddaten aus, so
empfängt der Fluoreszenzbildspeicher 243 diese Daten und speichert sie als
Monochrombilddaten (Fluoreszenzbilddaten), die das Objekt auf Grundlage der
Autofluoreszenzstrahlung darstellen. Der Bildvergleicher 244, der an den Normal
bildspeicher 242, den Fluoreszenzbildspeicher 243 und eine Bildmischschaltung
245 angeschlossen ist, empfängt die F-Bilddaten von dem Fluoreszenzbildspei
cher 243 und extrahiert nur die R-Bilddaten aus den in dem Normalbildspeicher
242 gespeicherten Normalbilddaten. Der Bildvergleicher 244 subtrahiert die R-
Bilddaten von den F-Bilddaten und gibt so Bilddaten aus, die im folgenden als
spezifische Bilddaten bezeichnet werden. Die R-Bilddaten entsprechen den das
Objekt auf Grundlage des roten Lichtes darzustellenden Monochrombilddaten und
so den Referenzbilddaten. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 enthält die
Bildmischschaltung 245, einen D/A-Wandler 246 und einen Codierer 247, die
jeweils an die Zeitsteuerung 23 angeschlossen sind. Die Bildmischschaltung 245
ist an den Normalbildspeicher 242 und den Bildvergleicher 244 angeschlossen.
Die Bildmischschaltung 245 kombiniert die von dem Normalbildspeicher 242
ausgegebenen Normalbilddaten mit den von dem Bildvergleicher 244 ausgegebe
nen spezifischen Bilddaten, um so Diagnosebilddaten zu erzeugen. Der D/A-
Wandler 246 ist an die Bildmischschaltung 245 und den Codierer 247 ange
schlossen. Der Codierer 247 ist wiederum mit der Anzeigevorrichtung 4 verbun
den. Die von der Bildmischschaltung 245 ausgegebenen Diagnosebilddaten
werden dann von dem D/A-Wandler 246 einer Digital-Analog-Wandlung unterzo
gen, und der Codierer 247 fügt den gewandelten analogen Diagnosebilddaten ein
Signal hinzu, das für die Bilddarstellung auf der Anzeigevorrichtung 4 benötigt
wird. Das von dem Codierer 247 ausgegebene Diagnosebildsignal wird an die
Anzeigevorrichtung 4 übertragen, wodurch auf deren Bildschirm ein Diagnosebild
als bewegtes Bild dargestellt wird.
Der Prozess zum Erzeugen eines Diagnosebildes, der von dem Bildvergleicher
244 und der Bildmischschaltung 245 durchgeführt wird, wird im Folgenden an
Hand der Fig. 6 beschrieben. Fig. 6A zeigt ein Beispiel für ein Fluoreszenzbild,
das aus den in dem Fluoreszenzbildspeicher 243 gespeicherten Fluoreszenzbild
daten resultiert. Dieses Fluoreszenzbild wird eingefangen, wenn das distale Ende
des Videoendoskops 1 einem Lumen im Inneren des lebenden Körpers zuge
wandt ist. In diesem Fluoreszenzbild ist das Innere des Lumens mit F', eine aus
dem Instrumentenkanal herausragende Zange mit Q, deren Schatten mit Q' und
eine erkrankte Stelle mit T bezeichnet, wobei die Teile P, Q, Q' und T sämtlich
dunkel sind. Fig. 6B zeigt ein zugleich eingefangenes Referenzbild, das aus den
R-Bilddaten, d. h. den Referenzbilddaten resultiert, die aus den Normalbilddaten
extrahiert sind. In diesem Referenzbild sind das Innere P des Lumens, die Zange
Q und deren Schatten Q' dunkel, die erkrankte Stelle T jedoch nicht dunkel. Der
Bildvergleicher 244 subtrahiert den Luminanzwert jedes Pixels der Referenzbild
daten von dem Luminanzwert des entsprechenden Pixels der Fluoreszenzdaten
nach Ausführen eines vorbestimmten Prozesses, um so Monochrombilddaten,
d. h. spezifische Bilddaten zu erzeugen, die nur die erkrankte Stelle T enthalten.
Fig. 6C zeigt ein spezifisches Bild, das aus den spezifischen Bilddaten resultiert.
Die Bildmischschaltung 245 kombiniert die in dem Normalbildspeicher 242 ge
speicherten Normalbilddaten und die von dem Bildvergleicher 244 erzeugten
spezifischen Bilddaten, um so Diagnosebilddaten zu erzeugen. Fig. 6E zeigt ein
Diagnosebild, das aus diesen Diagnosebilddaten erzeugt worden ist. Die Bild
mischschaltung 245 überlagert also das in Fig. 6C gezeigte spezifische Bild dem
in Fig. 6D gezeigten Normalbild, um so das in Fig. 6E gezeigte Diagnosebild zu
erzeugen. Um dieses Kombinieren oder Überlagern zu realisieren, setzt die Bild
mischschaltung 245 den Luminanzwert eines Pixels in den Normalbilddaten, das
der in dem spezifischen Bild enthaltenen erkrankten Stelle T entspricht, auf einen
Luminanzwert, der eine bestimmte Primärfarbe, z. B. Blau darstellt. In dem Dia
gnosebild ist also die erkrankte Stelle T in einer bestimmten Farbe dargestellt, die
einem Farbbild des Objektes überlagert ist. Die Bedienperson kann dieses Dia
gnosebild betrachten und so leicht die Form und die Position der erkrankte Stelle
T erkennen. Das Diagnosebild und das Normalbild können auf dem Bildschirm der
Anzeigevorrichtung 4 nebeneinander dargestellt werden.
Wie oben erläutert, nutzt das beschriebene Videoendoskopsystem die R-
Bildsignalkomponenten in den Normalbilddaten als Referenzbilddaten, die wie
derum zur Erzeugung der Diagnosebilddaten verwendet werden. Der Lichtquel
lenteil 21 sendet wiederholt das grüne Licht, das blaue Licht, das rote Licht und
das Anregungslicht aus, um die Bildsignalverarbeitungsschaltung 24 in die Lage
zu versetzen, Diagnosebilddaten für ein bewegtes Bild zu erzeugen. Da rotes
Licht von lebendem Gewebe und Blut weniger absorbiert wird als blaues oder
grünes Licht, sind die R-Bildsignalkomponenten in den Normalbilddaten unbeein
flusst von lebendem Gewebe oder Blut und so als Referenzbilddaten geeignet. Da
es weiterhin nicht erforderlich ist, dass der Lichtquellenteil 21 Referenzlicht ledig
lich zum Zwecke der Erzeugung eines Referenzbildes aussendet, ist die Optik des
Lichtquellenteils 21 gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht. So läuft das
Anregungslicht bei dem bekannten System nach Fig. 8 über die drei Prismen 85,
88 und 89 zu dem Lichtleiter 87, während das Anregungslicht in dem in Fig. 2
gezeigten Ausführungsbeispiel durch das einzige Prisma 213 zu dem Lichtleiter
14 läuft. In diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb die Anregungslichtmenge
weniger stark abgeschwächt als im Stand der Technik. Das beschriebene Video
endoskopsystem kann so das Objekt mit intensiverem Anregungslicht bestrahlen.
Da demzufolge das Objekt Autofluoreszenzstrahlung ausreichender Intensität
abgibt, erzeugt das beschriebene Videoendoskopsystem klare Fluoreszenz- und
Diagnosebilder. Der vereinfachte Aufbau des Lichtquellenteils 21 führt ferner zu
einer Verringerung der Zahl der benötigten Teile sowie der Zahl der für die Ferti
gung erforderlichen Montageschritte. Außerdem vereinfacht er die Einstellung der
optischen Achsen der optischen Elemente und senkt die Fertigungskosten. Wie in
Fig. 3B gezeigt, erstreckt sich die in dem zweiten Rad W2 des Lichtquellenteils 21
ausgebildete Ausnehmung A länger längs des Umfangs als die in dem zweiten
Rad 90 des bekannten Systems nach Fig. 9B ausgebildete Ausnehmung. Ver
gleicht man die beiden Räder W2 und 90 unter der Annahme gleicher Rotations
geschwindigkeit, so stellt man fest, dass die Dauer, während der das Anregungs
licht durch das Rad W2 gemäß erläutertem Ausführungsbeispiel tritt, länger ist,
als die für das herkömmliche Rad 90. Die Zeit (Zeit der "F-Anhäufung"), während
der die Autofluoreszenzstrahlung in der CCD 15 gesammelt wird, ist deshalb in
dem erläuterten Ausführungsbeispiel länger als im Stand der Technik. Die längere
Zeit der "F-Anhäufung" führt zu klaren Fluoreszenz- und Diagnosebildern.
Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Videoendoskopsystems
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch den Aufbau des mit
51 bezeichneten Lichtquellenteils der externen Vorrichtung 2. Fig. 7 zeigt den
Aufbau des Lichtquellenteils 51 in schematischer Darstellung. Wie dort gezeigt,
hat der Lichtquellenteil 51 eine Lichtquelle 511 zum Aussenden von kollimiertem,
d. h. parallelem Licht, das Komponenten des sichtbaren Spektrums und eines als
Anregungslicht nutzbaren Spektrums enthält. Der Lichtquellenteil 51 hat ferner
einen dichroitischen Spiegel 512, der in dem Strahlengang des von der Lichtquelle
511 ausgesendeten Strahlenganges angeordnet ist. Der dichroitische Spiegel 512
lässt nur die Komponenten des sichtbaren Spektrums, die in dem von der Licht
quelle 511 ausgesendeten Licht enthalten sind, als Weißlicht durch, während er
die Komponenten des als Anregungslicht nutzbaren Spektrums reflektiert. Das an
dem dichroitischen Spiegel 512 reflektierte Anregungslicht läuft in eine vorbe
stimmte Richtung senkrecht zum Weg des von dem dichroitischen Spiegel 512
durchgelassenen Weißlichtes weiter. Der dichroitische Spiegel 512 bildet eine
Trennvorrichtung.
Ein erstes Rad W1, ein erstes Blendenelement S1, ein Prisma 513, eine Blende
514 und eine Kondensorlinse C sind in dieser Reihenfolge längs des Strahlen
ganges des durch den dichroitischen Spiegel 512 tretenden Weißlichtes angeord
net. Das erste Rad W1 und das erste Blendenelement S1 sind die gleichen Kom
ponenten wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Das in das erste Rad W1 ge
langende Weißlicht wird so nacheinander und wiederholt in grünes Licht, blaues
Licht und rotes Licht gewandelt, welches dann jeweils zum ersten Blendenelement
S1 weiterläuft. Das grüne, das blaue und das rote Licht laufen nur in der Zeit zu
dem Prisma 513, während der das erste Blendenelement S1 das auftreffende
Licht durchlässt. Auf der geneigten Fläche des Prismas 513 ist ein UV-
Reflexionsfilm aufgebracht, der sichtbares Licht durchlässt, während er Anre
gungslicht reflektiert. Das sichtbare Licht, d. h. das grüne, das blaue und das rote
Licht, welches in das Prisma 513 gelangt, wird von diesem durchgelassen und
läuft weiter zu der Blende 514. Die Blende 514 stellt die einfallende Menge an
grünem Licht, blauem Licht und rotem Licht auf einen geeigneten Wert ein. Das
grüne, das blaue und das rote Licht werden dann durch die Kondensorlinse C auf
die proximale Endfläche des Lichtleiters 14 gebündelt.
In dem Strahlengang des an dem dichroitischen Spiegel 512 reflektierten Anre
gungslichtes ist ein erster Spiegel 515 angeordnet. Der erste Spiegel 515 reflek
tiert das auftreffende Anregungslicht so, dass dieses parallel zu dem von dem
dichroitischen Spiegel 512 durchgelassenen Weißlicht in der gleichen Richtung
wie dieses weiterläuft. Das zweite Rad W2 und der zweite Spiegel 516 sind in
dieser Reihenfolge in dem Strahlengang des an dem ersten Spiegel 515 reflek
tierten Anregungslichtes angeordnet. Das zweite Rad W2 ist das gleiche wie in
dem ersten Ausführungsbeispiel. Das durch die Ausnehmung in dem zweiten Rad
W2 tretende Anregungslicht läuft so weiter auf den zweiten Spiegel 516, der das
auftreffende Anregungslicht so reflektiert, dass der Strahlengang des reflektierten
Anregungslichtes an der geneigten Fläche des Prismas 513 den Strahlengang
des durch das erste Blendenelement S1 tretenden grünen, blauen und roten
Lichtes senkrecht kreuzt. Das zweite Blendenelement S2 ist in dem Strahlengang
zwischen dem zweiten Spiegel 516 und dem Prisma 513 angeordnet. Das zweite
Blendenelement S2 ist das gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Das
durch das zweite Blendenelement S2 tretende Anregungslicht wird an dem Prisma
513 reflektiert und läuft anschließend durch denselben Strahlengang wie das
grüne, das blaue und das rote Licht, worauf es schließlich in den Lichtleiter 14
gelangt.
Die Räder W1, W2 und die Blendenelemente S1, S2 arbeiten in der gleichen
Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Folglich gelangen das grüne Licht,
das blaue Licht, das rote Licht und das Anregungslicht nacheinander und wieder
holt in den Lichtleiter 14. In dem Videoendoskopsystem des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels werden Diagnosebilder in der gleichen Weise wie in dem ersten
Ausführungsbeispiel erzeugt und dargestellt.
Der Lichtquellenteil 51, der in dem Videoendoskopsystem des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels eingesetzt wird, hat nur eine Lichtquelle 511. Der Lichtquellenteil
51 ist somit einfacher aufgebaut als derjenige, der eine Quelle für Anregungslicht
sowie eine Quelle für sichtbares Licht enthält. Dadurch kann die Zahl der benö
tigten Teile sowie die Zahl der für die Fertigung erforderlichen Montageschritte
verringert sowie die Einstellung der optischen Achsen der optischen Elemente
vereinfacht werden. Dies senkt die Fertigungskosten.
Das Videoendoskopsystem nach der Erfindung, das wie oben erläutert aufgebaut
ist, hat in dem Lichtquellenteil ein vereinfachtes Strahlengangsystem zum Aus
senden von sichtbarem Licht und Anregungslicht, um bewegte Diagnosebilder zu
erhalten. Mit dem beschriebenen System kann das Objekt mit ausreichender
Lichtintensität und ohne signifikante Lichtschwächung in dem Strahlengangsystem
mit sichtbarem Licht und Anregungslicht bestrahlt werden, wodurch man klare
bewegte Diagnosebilder des Objektes erhält.
Claims (6)
1. Videoendoskopsystem mit
einer ersten Quelle zum Aussenden von sichtbarem Licht,
einer zweiten Quelle zum Aussenden von Anregungslicht, dass lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz anregt, wobei die zweite Quelle so angeordnet ist, dass das von ihr ausgesendete Anregungslicht den Strahlengang des von der ersten Quelle ausgesendeten sichtbaren Lichtes in einem vorbe stimmten Schnittpunkt kreuzt,
einem Lichtleiter, der das Licht so führt, dass ein Objekt bestrahlt wird, einem in dem Schnittpunkt angeordneten optischen Element, welches das sichtbare Licht und das Anregungslicht längs desselben Strahlenganges zu dem Lichtleiter führt,
einem Umschaltmechanismus, der das dem optischen Element zuzuführen de Licht zwischen sichtbarem Licht und Anregungslicht umschaltet,
einer Objektivoptik, die aus dem Licht, das von der über den Lichtleiter bestrahlten Objektoberfläche stammt, diejenigen Komponenten, die nicht das Anregungslicht bilden, zu einem Bild der Objektoberfläche bündelt,
einer Bildaufnahmevorrichtung, die das Bild aufnimmt und in ein Bildsignal wandelt, und
einem Prozessor, der den Umschaltmechanismus so steuert, dass das sichtbare Licht und das Anregungslicht abwechselnd und wiederholt in den Lichtleiter eingekoppelt werden, auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsi gnals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das sichtbare licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Normalbilddaten und auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsignals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das Anre gungslicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Fluoreszenzbilddaten erzeugt, aus den Normalbilddaten Referenzbilddaten ermittelt, auf Grundlage der Referenzbilddaten und der Fluoreszenzbilddaten einen einen erkrankten Be reich darstellenden Teil extrahiert und diesen Teil den Normbilddaten über lagert, um Diagnosebilddaten zu erzeugen, die als bewegtes Bild dargestellt werden.
einer ersten Quelle zum Aussenden von sichtbarem Licht,
einer zweiten Quelle zum Aussenden von Anregungslicht, dass lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz anregt, wobei die zweite Quelle so angeordnet ist, dass das von ihr ausgesendete Anregungslicht den Strahlengang des von der ersten Quelle ausgesendeten sichtbaren Lichtes in einem vorbe stimmten Schnittpunkt kreuzt,
einem Lichtleiter, der das Licht so führt, dass ein Objekt bestrahlt wird, einem in dem Schnittpunkt angeordneten optischen Element, welches das sichtbare Licht und das Anregungslicht längs desselben Strahlenganges zu dem Lichtleiter führt,
einem Umschaltmechanismus, der das dem optischen Element zuzuführen de Licht zwischen sichtbarem Licht und Anregungslicht umschaltet,
einer Objektivoptik, die aus dem Licht, das von der über den Lichtleiter bestrahlten Objektoberfläche stammt, diejenigen Komponenten, die nicht das Anregungslicht bilden, zu einem Bild der Objektoberfläche bündelt,
einer Bildaufnahmevorrichtung, die das Bild aufnimmt und in ein Bildsignal wandelt, und
einem Prozessor, der den Umschaltmechanismus so steuert, dass das sichtbare Licht und das Anregungslicht abwechselnd und wiederholt in den Lichtleiter eingekoppelt werden, auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsi gnals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das sichtbare licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Normalbilddaten und auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsignals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das Anre gungslicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Fluoreszenzbilddaten erzeugt, aus den Normalbilddaten Referenzbilddaten ermittelt, auf Grundlage der Referenzbilddaten und der Fluoreszenzbilddaten einen einen erkrankten Be reich darstellenden Teil extrahiert und diesen Teil den Normbilddaten über lagert, um Diagnosebilddaten zu erzeugen, die als bewegtes Bild dargestellt werden.
2. Videoendoskopsystem mit
einer Quelle zum Aussenden von Licht, die Komponenten eines Spektrums sichtbaren Lichtes und Komponenten eines Spektrums von Anregungslicht enthält, das lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz anregt,
einem Lichtleiter, der das Licht so führt, dass ein Objekt bestrahlt wird,
einer Trennvorrichtung zum Trennen des von der Quelle ausgesendeten Lichtes in sichtbares Licht und Anregungslicht,
einer Lichtleitoptik, die das sichtbare Licht und das durch die Trennvorrich tung davon getrennte Anregungslicht getrennt voneinander so führt, dass das sichtbare Licht und das Anregungslicht einander in einem vorbestimmten Schnittpunkt kreuzen,
einem in dem Schnittpunkt angeordneten optischen Element, welches das sichtbare Licht und das Anregungslicht zu dem Lichtleiter führt,
einem Umschaltmechanismus, der das dem optischen Element zuzuführen de Licht zwischen sichtbarem Licht und Anregungslicht umschaltet,
einer Objektivoptik, die aus dem Licht, das von der über den Lichtleiter bestrahlten Objektoberfläche stammt, diejenigen Komponenten, die nicht das Anregungslicht bilden, zu einem Bild der Objektoberfläche bündelt,
einer Bildaufnahmevorrichtung, die das Bild aufnimmt und in ein Bildsignal wandelt, und
einem Prozessor, der den Umschaltmechanismus so steuert, dass das sichtbare Licht und das Anregungslicht abwechselnd und wiederholt in den Lichtleiter eingekoppelt werden, auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsi gnals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das sichtbare Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Normalbilddaten und auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsignals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das Anre gungslicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Fluoreszenzbilddaten erzeugt, aus den Normalbilddaten Referenzbilddaten ermittelt, auf Grundlage der Referenzbilddaten und der Fluoreszenzbilddaten einen einen erkrankten Be reich darstellenden Teil extrahiert und diesen Teil den Normbilddaten über lagert, um Diagnosebilddaten zu erzeugen, die als bewegtes Bild dargestellt werden.
einer Quelle zum Aussenden von Licht, die Komponenten eines Spektrums sichtbaren Lichtes und Komponenten eines Spektrums von Anregungslicht enthält, das lebendes Gewebe zur Autofluoreszenz anregt,
einem Lichtleiter, der das Licht so führt, dass ein Objekt bestrahlt wird,
einer Trennvorrichtung zum Trennen des von der Quelle ausgesendeten Lichtes in sichtbares Licht und Anregungslicht,
einer Lichtleitoptik, die das sichtbare Licht und das durch die Trennvorrich tung davon getrennte Anregungslicht getrennt voneinander so führt, dass das sichtbare Licht und das Anregungslicht einander in einem vorbestimmten Schnittpunkt kreuzen,
einem in dem Schnittpunkt angeordneten optischen Element, welches das sichtbare Licht und das Anregungslicht zu dem Lichtleiter führt,
einem Umschaltmechanismus, der das dem optischen Element zuzuführen de Licht zwischen sichtbarem Licht und Anregungslicht umschaltet,
einer Objektivoptik, die aus dem Licht, das von der über den Lichtleiter bestrahlten Objektoberfläche stammt, diejenigen Komponenten, die nicht das Anregungslicht bilden, zu einem Bild der Objektoberfläche bündelt,
einer Bildaufnahmevorrichtung, die das Bild aufnimmt und in ein Bildsignal wandelt, und
einem Prozessor, der den Umschaltmechanismus so steuert, dass das sichtbare Licht und das Anregungslicht abwechselnd und wiederholt in den Lichtleiter eingekoppelt werden, auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsi gnals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das sichtbare Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Normalbilddaten und auf Grundlage desjenigen Teils des Bildsignals, der auf die Zeit bezogen ist, während der das Anre gungslicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, Fluoreszenzbilddaten erzeugt, aus den Normalbilddaten Referenzbilddaten ermittelt, auf Grundlage der Referenzbilddaten und der Fluoreszenzbilddaten einen einen erkrankten Be reich darstellenden Teil extrahiert und diesen Teil den Normbilddaten über lagert, um Diagnosebilddaten zu erzeugen, die als bewegtes Bild dargestellt werden.
3. Videoendoskopsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
ein erstes Rad, entlang dessen Umfang ein grünes Licht durchlassendes
Grün-Filter, ein blaues Licht durchlassendes Blau-Filter und ein rotes Licht
durchlassendes Rot-Filter ausgebildet sind und das so gedreht wird, dass
nacheinander das Grün-Filter, das Blau-Filter und das Rot-Filter in den
Strahlengang des sichtbaren Lichtes eingeführt werden,
wobei der Prozessor die Normalbilddaten aus einem Teil des Bildsignals, der auf eine Zeit bezogen ist, während der das Grün-Filter in den Strahlengang eingeführt ist, aus einem Teil des Bildsignals, der auf eine Zeit bezogen ist, während der das Blau-Filter in den Strahlengang eingeführt ist, und aus ei nem Teil des Bildsignals erzeugt, der auf eine Zeit bezogen ist, während der das Rot-Filter in den Strahlengang eingeführt ist.
wobei der Prozessor die Normalbilddaten aus einem Teil des Bildsignals, der auf eine Zeit bezogen ist, während der das Grün-Filter in den Strahlengang eingeführt ist, aus einem Teil des Bildsignals, der auf eine Zeit bezogen ist, während der das Blau-Filter in den Strahlengang eingeführt ist, und aus ei nem Teil des Bildsignals erzeugt, der auf eine Zeit bezogen ist, während der das Rot-Filter in den Strahlengang eingeführt ist.
4. Videoendoskopsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Prozessor die Referenzbilddaten aus dem Teil des Bildsignals erzeugt,
der auf die Zeit bezogen ist, während der das Rot-Filter in den Strahlengang
eingeführt ist.
5. Videoendoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch ein zweites Rad, entlang dessen Umfang eine Licht
durchlassende Ausnehmung vorbestimmter Länge ausgebildet ist und das
gedreht wird, um diese Ausnehmung intermittierend in den Strahlengang des
Anregungslichtes einzuführen,
wobei der Prozessor die Fluoreszenzbilddaten aus dem Teil des Bildsignals erzeugt, der auf die Zeit bezogen ist, während der diese Ausnehmung in den Strahlengang des Anregungslichtes eingeführt ist.
wobei der Prozessor die Fluoreszenzbilddaten aus dem Teil des Bildsignals erzeugt, der auf die Zeit bezogen ist, während der diese Ausnehmung in den Strahlengang des Anregungslichtes eingeführt ist.
6. Videoendoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung zum Darstellen des bewegten
Bildes entsprechend den von dem Prozessor erzeugten Bilddaten.
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