DE19950840A1

DE19950840A1 - Video-Endoskopiesonde

Info

Publication number: DE19950840A1
Application number: DE19950840A
Authority: DE
Inventors: Jean Rovegno
Original assignee: TOKENDO Sarl LA CIOTAT
Current assignee: Tokendo (sas) La Ciotat Fr
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: FR2785132A1; GB2345606A; GB2345606B; DE19950840B4; US6315712B1; FR2785132B1; GB9925375D0

Abstract

Video-Endoskopiesonde, enthaltend: DOLLAR A ein Untersuchungsrohr (2), dessen distales Ansatzstück (1) einen CCD-Farbsensor enthält; DOLLAR A einen Bedienungsgriff, der einen Videoprozessor (9), einen Farbmonitor (10) und ein Bedienfeld (13) enthält; DOLLAR A ein Verbindungkabel (6), dessen proximales Ende ein Faser-Ansatzstück (8) und mehrpolige Anschlußkontakte (12) aufweist, die den Anschluß der Sonde an eine universelle Lichtquelle bzw. an eine ebenfalls universelle elektrische Energiequelle gestatten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor. Das technische Gebiet der Erfin dung betrifft Endoskopiegeräte.

Mit dem Begriff "Video-Endoskopie" wird eine Untersuchung be zeichnet, mit der auf einem Fernsehbildschirm ein Bild eines Zielgegenstands erfaßt werden kann, der im Inneren eines dunklen Hohlraums liegt, in den das distale Ende einer Video-Endoskopiesonde eingeführt wurde. Bei den bekannten Geräten für farbige Video-Endoskopieaufzeichnungen können zwei Arten von Video-Endoskopen unterschieden werden.

Die erste Art umfaßt alle Geräte, bei denen das Bild des mit tels eines Endoskops oder einer Faseroptik im Inneren eines Hohlraums betrachteten Zielgegenstands- zu einem CCD-Farbsen sor außerhalb des Hohlraums übertragen wird. Dieser ersten Art von Video-Endoskopen entsprechen vor allem Kameras mit CCD-Farbsensor, die mit einem Fokussierungsobjektiv und einer mechanischen Anschlußeinrichtung ausgestattet sind, die eine Verriegelung des Kameraobjektivs auf der Vorsatzlinse ermög licht, die das Okular eines Endoskops oder einer faseropti schen Einrichtung umschließt, wobei die Kamera über ein Ver bindungskabel mit einem externen Videoprozessor verbunden ist, der ein Videosignal generiert, das direkt auf einem Farbmonitor ausgewertet werden kann.

Die zweite Art von Video-Endoskopen umfaßt alle Geräte, bei denen sich der CCD-Sensor direkt im distalen Ende der Video-Endoskopiesonde befindet und somit in das Innere des Hohl raums eingeführt wird, in dem der zu untersuchende Zielgegen stand liegt. Bei den Geräten dieser zweiten Ausführungsart können zwei Kategorien von Video-Endoskopen mit CCD-Sensor unterschieden werden, die ein Video-Farbbild liefern können.

Zur ersten Kategorie gehören alle Geräte, bei denen der CCD-Sensor ein "monochromer" (auch als "schwarz/weiß-Sensor" be zeichneter) Sensor ist, der ein elektrisches Signal liefert, das ausschließlich Luminanz-Informationen enthält. Um in die sem Fall ein Videosignal auf einem Farbmonitor auswerten zu können, sind eine Beleuchtungseinrichtung, die sequentielle Blitze in den drei Primärfarben abgibt, eine Einrichtung zum Erfassen der Videosignale, die sequentiell vom distalen mono chromen CCD-Sensors während der Blitze generiert wurden, und ein Prozessor erforderlich, der die drei letzten monochromen Videobilder permanent speichern und aus den im Speicher ver fügbaren drei monochromen Videobildern ein direkt auf einem Farbmonitor auswertbares Videosignal zusammensetzen kann.

Die zweite Kategorie von Video-Endoskopen mit distalem CCD-Sensor umfaßt alle Geräte, bei denen der CCD-Sensor ein "trichromatischer" (auch als "Farbsensor" bezeichneter) Sen sor ist, der, verbunden mit einer Beleuchtungseinrichtung, die ein permanentes und ununterbrochenes weißes Licht abgibt, ein elektrisches Signal liefert, das die Luminanz- und Farb informationen enthält. Dieses Signal wird zu einem Prozessor übertragen, der ein direkt auf einem Farbmonitor auswertbares Videosignal generiert.

Die vorliegende Erfindung gehört zu dieser zweiten Kategorie von Video-Endoskopen mit distalem CCD-Farbsensor, wobei sich der Aufbau dieser Video-Endoskope aus der Verbindung der nachstehend beschriebenen Elemente ergibt:

Ein Ansatzstück, in dem eine Abbildungseinrichtung angeordnet ist, die ein distales Objektiv, einen CCD-Farbsensor, auf dessen photoelektrischem Substrat sich das reale Bild des vom Objektiv betrachteten Zielgegenstands bildet, und eine Mikro schaltungs-Schnittstelle umfaßt, mit der die vom CCD-Sensor empfangenen oder generierten elektrischen Signale korrigiert werden.

Ein flexibles oder starres Untersuchungsrohr, das eine dista le, gelenkig verbundene Abstützung aufweisen kann, aber nicht muß, und dessen distales Ende mit dem Ansatzstück verbunden ist, in dem die Abbildungseinrichtung angeordnet ist.

Ein Bedienungsgriff, dessen distales Ende mit dem proximalen Ende des Untersuchungsrohrs einstückig ist.

Ein Verbindungskabel, dessen distales Ende mit dem Bedie nungsgriff einstückig ist und dessen proximales Ende aus ei ner Verbindungseinrichtung gebildet wird, mit deren Hilfe die Video-Endoskopiesonde an die externen elektrischen Einrich tungen sowie an die Lichtquelle angeschlossen werden kann, die für ihren Einsatz erforderlich sind.

Eine Beleuchtungseinrichtung, die aus einem ungeordneten Lichtleitfaserbündel gebildet wird, dessen distales Ende, das sich an der distalen Seite des distalen Ansatzstücks befin det, den betrachteten Zielgegenstand beleuchtet, wenn sein proximales Ende, das in der Verbindungseinrichtung des Ver bindungskabels gelagert ist, mit einer Lichtquelle verbunden ist.

Ein Videoprozessor, der die Synchronisation und die Stromver sorgung der distalen Abbildungseinrichtung sowie die Bearbei tung des von der Abbildungseinrichtung generierten elektri schen Signals sicherstellt und ein direkt auf einem Farbmoni tor auswertbares Videosignal liefert.

Ein Farb-Videomonitor, der das Bild des von der distalen Ab bildungseinrichtung betrachteten Zielgegenstands sichtbar macht.

Eine Lichtquelle, deren Farbtemperatur der Einstellung der in den Videoprozessor integrierten Weißpegel-Abgleicheinrichtung entspricht, wobei die Quelle über einen Beleuchtungsanschluß kontakt verfügt, an den die mit dem proximalen Ende des Ver bindungskabels der Sonde einstückige Verbindungseinrichtung angeschlossen wird.

Die Schwierigkeiten bei der Gestaltung eines Video-Endoskops mit distalem CCD-Sensor sind im wesentlichen auf die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten zurückzuführen, für die mehrere verschiedene Sonden erforderlich sind, deren zweckmäßige Län gen zwischen 20 Zentimetern (für Zahnsonden) und 50 Metern (für Sonden zur Untersuchung von Leitungen) liegen können, woraus sich die Notwendigkeit einer Anpassung der Merkmale des Videoprozessors in Abhängigkeit von der Länge des elek trischen Kabels ergibt, das den Prozessor mit dem distalen CCD-Sensor verbindet.

Das gemeinsame Funktionieren des CCD-Farbsensors und des Vi deoprozessors, an den er angeschlossen ist, ergibt sich tat sächlich im wesentlichen aus einer einwandfreien Steuerung der vom Prozessor generierten und nachstehend beschriebenen Phasenverschiebungen der unterschiedlich schnellen Taktfre quenzen (14,2 MHz bei Standard-PAL).

"Pixel"-Takte - hierbei handelt es sich um Takte, die an den distalen CCD-Sensor übertragen werden, in dem sie einerseits für die Synchronisation beim Ablesen der elektrischen Span nungen verwendet werden, die in den (als Pixel bezeichneten) einzelnen Zellen der licht empfindlichen Schicht des Sensors enthalten sind, und andererseits, um aus diesen einzelnen Spannungen die wesentlichen Informationen auszulesen, die nach ihrer Integration das elektrische Signal bilden werden, das vom CCD-Sensor geliefert und an den Videoprozessor über tragen wird.

"Signalabtast"-Takt - hierbei handelt es sich um einen Takt, der lokal für die Synchronisation der Signalabtastung des vom CCD-Sensor generierten und an den Prozessor übertragenen elektrischen Signals durch den Videoprozessor verwendet wird. Für die einwandfreie Funktion des Prozessors ist eine absolu te Gleichphasigkeit des Signalabtast-Takts mit dem eingehen den elektrischen Signal erforderlich. Die räumliche Verset zung des CCD-Farbsensors im distalen Ende der Video-Endosko piesonde verursacht jedoch aufgrund der Länge der elektri schen Verbindungen zwischen dem Sensor und dem Videoprozes sor, mit dem er verbunden ist, am Prozessor eine redhibitori sche Phasenverschiebung zwischen dem Signalabtast-Takt und dem eingehenden elektrischen Signal. Diese Phasenverschiebung ergibt sich aus der Anhäufung der Verzögerungen der Übertra gung der vom Videoprozessor generierten Pixel-Takte zum CCD-Sensor und der Verzögerungen der Übertragung des vom CCD-Sensor generierten elektrischen Signals zum Videoprozessor. Das Mittel, einer solchen Fehlfunktion abzuhelfen, besteht darin, entweder den Signalabtast-Takt oder die vom Videopro zessor an den distalen CCD-Sensor übertragenen Pixel-Takte zu verzögern, und zwar so, daß die gesamte vorher beschriebene Phasenverschiebung ausgeglichen wird. Die Modalitäten einer Ausführung der einen oder anderen dieser Verzögerungseinrich tungen und die sich daraus ergebenden Anschlußprobleme fallen je nach Integrationsmodus des Videoprozessors unterschiedlich aus, der entsprechend der angegebenen Konstruktionsweise ent weder außerhalb der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Sensor liegt oder integrierter Bestandteil der Sonde ist.

Die Video-Endoskopiesonden der ersten Ausführungsart verfügen über ein Gehäuse, in dem im allgemeinen eine Lichtquelle und ein Videoprozessor enthalten sind, wobei an dieses Gehäuse die mit dem proximalen Ende des Verbindungskabels der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Sensor einstückige Verbin dungseinrichtung angeschlossen ist. Die Austauschbarkeit der verschiedenen Sondenmodelle, die an den gleichen Prozessor angeschlossen werden können, setzt offensichtlich eine ein wandfreie Kompatibilität zwischen Prozessor und der jeweili gen Sonde voraus, und damit die Integration einer spezifi schen Verzögerungseinrichtung in jeder Sonde. Daher sind die Video-Endoskopiesonden mit distalem monochromen CCD-Sensor, die im Patent US 4 539 586 (WELCH ALLYN, September 1985) be schrieben werden, mit einem Anschlußgehäuse versehen, das den Anschluß der Sonden an ein Gehäuse ermöglicht, in dem ein trichromatischer Lichtblitzgenerator und ein Videoprozessor zusammen untergebracht sind. Das Anschlußgehäuse enthält zwei Einrichtungen, mit denen die Merkmale der beiden Pixel-Takte eingestellt werden können, die vom Videoprozessor geliefert- und an den monochromen distalen CCD-Sensor übertragen werden, und einen Verstärker, der die Regulierung des Pegels des elektrischen Signals ermöglicht, das vom monochromen distalen CCD-Sensor generiert und an den Videoprozessor übertragen wird. Das europäische Patent 0 218 226 B1 (OLYMPUS, Oktober 1986) beschreibt einen Videoprozessor mit einem Synchronisa tionsgenerator, der mehrere Arten von Signalabtast-Takten liefern kann, die einer gleichen Anzahl von Endoskopie sondenmodellen mit distalem CCD-Sensor entsprechen, wobei die Steckverbinder der Sonden eine elektronische Codierung ent halten, die nach entsprechender Decodierung durch den Prozes sor diesem die automatische Auswahl des für die angeschlosse ne Sonde richtigen Signalabtast-Takts ermöglichen. Das Patent US 5 434 615 (FUJI OPTICAL, Juli 1995) beschreibt eine Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor, die einen Bedie nungsgriff, in dem die normalerweise mit dem Videoprozessor verbundene Signalabtasteinrichtung untergebracht ist, und ein Verbindungskabel aufweist, dessen proximales Ende mit einem Anschlußgehäuse ausgestattet ist, in dem sich der Signalab tast-Taktgenerator befindet, wobei dessen Taktverzögerung an die Merkmale der jeweiligen Sonde angepaßt ist. Die Sonde ist an einen externen Videoprozessor angeschlossen, der das elek trische Signal direkt empfängt, das von der im Bedienungs griff der Sonde befindlichen Signalabtasteinrichtung gelie fert und vom Signalabtast-Taktgenerator synchronisiert wird, der sich in der Steckverbindung der jeweiligen Sonde befin det. Abgesehen von Sonderkonfigurationen, die in den vorher genannten Patenten beschrieben werden, weisen die an einen externen Videoprozessor anschließbaren Video-Endoskopiesonden sehr häufig eine Verzögerungseinrichtung auf, die in die Steckverbindung oder den Griff der Sonde integriert ist und auf die vom Videoprozessor generierten und an den distalen CCD-Farbsensor übertragenen Pixel-Takte einwirkt. Wie dem auch sei, der hauptsächliche technische Nachteil dieser er sten Bauart liegt in der Unterbrechung der Kontinuität der elektrischen Verbindung (Steckverbindung und Masseband) zum Videoprozessor, die durch den Anschluß der Sonde verursacht wird, wobei sich die Übertragung des vom distalen CCD-Farb sensor generierten elektrischen Signals aufgrund des schwa chen Pegels und des großen Durchlaßbandes als schwach er weist. Außerdem muß angemerkt werden, daß selbst, wenn diese Bauart die Verzögerung der Pixel-Signaltakte ermöglicht, die von einem Videoprozessor so an einen distalen CCD-Farbsensor übertragen werden, daß Video-Endoskopiesonden unterschiedli cher Längen mit einem gleichen Prozessor kompatibel sind, trotzdem nicht die Korrekturen ausgeführt werden können, die einen Ausgleich der Streuung der Merkmale der CCD-Farbsen soren ermöglichen würden, die in diesen Sonden vorhanden ist.

Die vorher genannten Nachteile wurden in den Video-Endoskopen der genannten zweiten Bauart beseitigt, bei denen jede Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor über einen eige nen Videoprozessor verfügt, wobei diese Sonden an ein exter nes Gehäuse angeschlossen sind, das eine Beleuchtungslampe und eine Einrichtung zur Erzeugung der verschiedenen Strom spannungen für den Videoprozessor enthält. Jeder Prozessor kann daher unter diesen Bedingungen einwandfrei eingestellt werden, sowohl in Abhängigkeit von der Länge der Sonde, in die er integriert ist (Verzögerungsregulierung des Signalab tast-Takts oder der Pixel-Takte), als auch in Abhängigkeit von den spezifischen Merkmalen des distalen CCD-Farbsensors, an den er angeschlossen ist (Kolorimetrieregulierungen zur möglichen Korrektur der Parameterstreuung des CCD-Sensors) Daher beschreiben die amerikanischen Patente 5 701 155 (WELCH ALLYN, Dezember 1997) sowie 5 441 043 (WELCH ALLYN, September 1992) und die europäischen Patente 0 587 514 A1 (WELCH ALLYN, September 1993) sowie 0 587 512 A2 (WELCH ALLYN, September 1993) Video-Endoskopiesonden mit distalem CCD-Farbsensor, die mit einem Anschlußgehäuse ausgestattet sind, das mit dem proximalen Ende des Verbindungskabels der Sonden einstückig ist und als Aufnahme für einen Videoprozessor dient. Dieses Gehäuse ist mit einem Verbundstecker ausgestattet, der an ein externes Gehäuse angeschlossen ist, das eine Beleuchtungslam pe, die Stromversorgung des in das Anschlußgehäuse integrier ten Videoprozessors und die Mittel enthält, die den Anschluß eines Farb-Videomonitors an dieses Gehäuse ermöglichen. Der hauptsächliche Nachteil, den das in diesen beiden Patenten beschriebene Konzept aufweist, ergibt sich aus der Notwendig keit, die Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor an ein bestimmtes externes Gehäuse anzuschließen, in dem sich insbesondere eine Beleuchtungslampe befindet, auf deren Farb temperatur die Weißpegel-Abgleicheinrichtung der Videoprozes soren fest eingestellt ist, die in die Sondensteckverbindun gen integriert sind, wobei diese Lösung natürlich dem Benut zer keine freie Wahl bei der verwendeten Lichtquelle läßt.

Wie dem auch sei, die mit dem proximalen Ende des Verbin dungskabels einer Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Sensor einstückige Verbindungseinrichtung muß unter diesen Bedingungen gleichzeitig die Kontinuität einer bestimmten An zahl elektrischer Verbindungen und die Übertragung des von einer Beleuchtungslampe abgegebenen Lichts zu einem Licht leitfaserbündel sicherstellen. Die Verbindungseinrichtung von Video-Endoskopiesonden, die nur an ein einziges Gehäuse ange schlossen werden können, (in dem sich eine Beleuchtungslampe und Einrichtungen der Stromversorgung oder eine Beleuchtungs lampe und ein Videoprozessor befinden), wird im allgemeinen eine "Verbund"-Struktur darstellen, die sich von der "Y"-Struktur der Verbindungseinrichtungen von Sonden unterschei det, die an zwei verschiedene Gehäuse angeschlossen werden können (Zum Beispiel: eine Lichtquelle und ein Videoprozes sor).

Die sechs nachstehend genannten Patente betreffen Verbin dungseinrichtungen, die den Anschluß von Video-Endoskopie sonden mit distalem CCD-Sensor an ein einzelnes externes Ge häuse ermöglichen. Das europäische Patent EP 0 131 971 B1 (OLYMPUS, Juli 1984) beschreibt eine Faseroptik-Verbindungs vorrichtung, die gleichzeitig die Durchgängigkeit einer Licht- und mehrerer elektrischer Leitungen sicherstellen kann, eine Einrichtung, die also leicht an eine Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Sensor angepaßt werden könnte. Diese Ein richtung besteht aus einer Steckverbindung in zylindrischer Form, die ein axiales Faseransatzstück und mehrere seitliche elektrische Anschlußstellen aufweist, die ringförmig um das Ende der Steckverbindung verteilt sind. Das Patent US 4 539 586 (WELCH ALLYN, September 1985) beschreibt ein mit dem proximalen Ende des Verbindungskabels einer Video-Endoskopie sonde mit monochromem distalem CCD-Sensor einstückiges Gehäu se, in das eine Platine integriert ist; welche die Austausch barkeit der Sonden sicherstellen soll, wobei die proximale Seite des Gehäuses eine Reihe von Steckverbindungen aufweist, an die gleichzeitig eine Lichtleitung und mehrere elektrische oder pneumatische Leitungen angeschlossen werden können. Die Besonderheit dieses Patents liegt in der Tatsache, daß es gleichzeitig das Prinzip einer Verbund-Steckverbindung und die Integration eines elektronischen Schaltkreises in diese Steckverbindung beschreibt, wobei dieses Konzept in den ame rikanischen Patenten 5 701 155 (WELCH ALLYN, Dezember 1997) sowie 5 441 043 (WELCH ALLYN, September 1992) und in den eu ropäischen Patenten 0 587 512 A2 (WELCH ALLYN, September 1993) sowie 0 587 514 A1 (WELCH ALLYN, September 1993) wieder aufgegriffen wurde, die Video-Endoskopiesonden mit distalem CCD-Farbsensor betreffen, die mit einem Verbund-Steckergehäu se ausgestattet sind, in das ein Videoprozessor integriert ist. Der vorher beschriebene Anschlußmodus wird insbesondere von der Firma WELCH ALLYN (SYSTEM 2000 und SYSTEM XT) sowie von der Firma PENTAX (SYSTEM EPM 3000) verwendet.

Das europäische Patent EP 0 730 844 A1 (OLYMPUS, September 1996) beschreibt eine Verbindungseinrichtung, mit der eine Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor an zwei verschiedene Gehäuse angeschlossen werden kann, und daher um so mehr auch an ein einziges Gehäuse. Die in diesem Patent beschriebene Einrichtung besteht aus einer zylindrischen Steckverbindung, die ein axiales Faseransatzstück aufweist, das direkt in die Anschlußbefestigungsfläche einer Lichtquel le eingesteckt werden kann, wobei die Steckverbindung eine seitliche mehrpolige Elektroanschlußkontakte aufweist, an die ein mehradriges Elektrokabel angeschlossen ist, dessen ande res Ende an den Anschlußkontakten eines Videoprozessors ein gesteckt ist. Der Nachteil einer solchen Verbindungseinrich tung, die von der Firma OLYMPUS (SYSTEM EVIS 100) verwendet wird, liegt in der Vielfalt der Verbindungen, die sich auf die elektrischen Leitungen auswirkt, von denen einige elek trische Signale übertragen, die gleichzeitig einen niedrigen Pegel und ein großes Durchlaßband aufweisen. Andere Varianten von Verbindungseinrichtungen, die den Anschluß einer Video-Endos kopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor an zwei verschie dene Gehäuse ermöglichen, wurden ebenfalls von der Firma OLYMPUS entwickelt: diese Varianten bestehen entweder darin, eine Beleuchtungs-Anschlußstelle fest an eine elektrische Verbindungseinrichtung anzuschließen oder eine elektrische Anschlußstelle fest mit einer Lichtverbindungseinrichtung zu verbinden.

Der Einsatz einer Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farb sensor setzt offensichtlich voraus, daß das Bild des vor dem distalen Ende der Sonde gelegenen Zielgegenstands auf ei nem Farb-Videomonitor sichtbar gemacht wird, wobei dieser Mo nitor am häufigsten mit dem externen Gehäuse verbunden ist, das an die Sonde angeschlossen ist. Die kürzliche Miniaturi sierung von Videobildschirmen mit LCD-Technologie ermöglicht die beabsichtigte Integration eines Videomonitors mit kleinen Abmessungen in den Bedienungsgriff einer Video-Endoskopie sonde mit distalem CCD-Farbsensor. Der in den Bedienungsgriff integrierte Farb-Videomonitor kann auch zu anderen Zwecken als nur für die einfache Darstellung des Videobilds genutzt werden, das von der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor geliefert wird: daher beschreibt das Patent US 5 373 317 (WELCH ALLYN, Dezember 1994) eine Video-Endoskopie sonde mit distalem CCD-Farbsensor, deren Bedienungsgriff ei nen Farb-Videomonitor und einen Griffhebel aufweist, wobei dieser Griffhebel entweder zum Steuern des elektrischen Moto risierungssystems verwendet werden kann, das in den Griff in tegriert ist und zur Ausrichtungsänderung der distalen gelen kigen Abstützung der Sonde bestimmt ist, oder aber zum Ver schieben der Anzeigen in dem am Videomonitor sichtbar gemach ten Bild, mit denen ein Verarbeitungsprogramm für das am Mo nitor sichtbare Bild gesteuert werden kann. Der ästhetische Aspekt eines solchen Bedienungsgriffs mit integriertem Video monitor und Griffhebel zum Steuern der Abstützung ist im Pa tent US DES.358 471 (WELCH ALLYN, Mai 1995) beschrieben. Die beiden vorgenannten Patente wurden in den Video-Endoskopie sonden des Modells SYSTEM XT eingesetzt, das von WELCH ALLYN entwickelt wurde, wobei der elektronische Aufbau der Sonden übrigens auf das europäische Patent 0 587 514 A1 (WELCH ALLYN, September 1993) zurückgeht. Wie dem auch sei, die In tegration eines Farb-Videomonitors in den Bedienungsgriff ei ner Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor setzt als Bedingung voraus, daß in das mit dem Griff einstückige Verbindungskabel zusätzliche elektrische Leitungen zwischen Videoprozessor und Griff integriert werden, wobei diese Lei tungen dem Monitor das Videosignal und die für den Betrieb erforderlichen Versorgungsspannungen liefern sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Video-Endo skopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor zu schaffen, die ihre eigenen Verarbeitungs- und Visualisierungsmittel für das Vi deosignal integriert enthält und für deren vollautomatischen Betrieb, analog zum Betrieb einer herkömmlichen faseropti schen Vorrichtung, nur noch der Anschluß der Sonde an eine universelle Lichtquelle und eine ebenfalls universelle elek trische Energiequelle erforderlich ist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine noch unabhängigere Ausfüh rung einer Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor zu schaffen, in die zusätzlich ihre eigenen Beleuchtungsmit tel integriert sind und für deren Betrieb unter diesen Bedin gungen daher nur noch der einfache Anschluß an eine univer selle elektrische Energiequelle erforderlich ist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 1. Unteran sprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, wobei auch andere Kombinationen von Merkmalen als in den Unteransprüchen beansprucht möglich sind.

Die Grundausführung der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor als Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Ergebnis der Kombination folgender Elemente:

I. Ein distales Ansatzstück, in dem eine Abbildungseinrich tung mit einem distalen Objektiv fest angeordnet ist, das auf der lichtempfindlichen Schicht eines CCD-Farbsensors, mit dem sie verbunden ist, ein reelles Bild des betrachteten Zielge genstands erzeugt, wobei die proximale Seite des CCD-Farbsen sors fest einstückig mit einer Mikroschaltungs-Schnittstelle ist, mit der die vom CCD-Farbsensor empfangenen oder gene rierten elektrischen Signale korrigiert werden sollen.
II. Ein flexibles oder starres Untersuchungsrohr, das eine distale, gelenkig verbundene Abstützung aufweisen kann, aber nicht muß, und dessen distales Ende fest mit dem distalen An satzstück nach Punkt I verbunden ist.
III. Ein Bedienungsgriff, dessen distales Ende mit dem proxi malen Ende des Untersuchungsrohrs nach Punkt II fest einstüc kig ist. Der Griff kann mechanische Mittel zur Steuerung der Ausrichtung der distalen, gelenkig verbundenen Abstützung des Untersuchungsrohrs nach Punkt II aufweisen.
IV. Ein Gehäuse in der Form eines Quaders, das mechanisch einstückig ist mit dem proximalen Ende des Bedienungsgriffs nach Punkt III.
V. Ein rohrförmiger Griff, dessen distales Ende mechanisch einstückig ist mit dem unteren Teil des proximalen Endes des Bedienungsgriffs nach Punkt III.
VI. Ein flexibles Verbindungskabel, dessen distales Ende fest einstückig ist mit dem proximalen Ende des rohrförmigen Griffs nach Punkt V.
VII. Eine zylindrische Verbindungseinrichtung ohne jede elek trische Anpassungseinrichtung, deren distales Ende fest ein stückig ist mit dem proximalen Ende des Verbindungskabels nach Punkt VI und deren proximale Seite ein zylindrisches axiales Anschlußstück aufweist, das den Anschluß des Verbin dungskabels nach Punkt VI an die Anschlußkontaktfläche einer externen universellen Lichtquelle ermöglicht. Die Verbin dungseinrichtung ist ferner mit einem seitlichen elektrischen Verbindungs-Ansatzstück für den Anschluß einer externen uni versellen elektrischen Energiequelle ausgestattet, die eine Gleichspannung mit einem Wert von beispielsweise 12 V liefert und die einzige Stromversorgung der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor darstellt.
VIII. Eine Beleuchtungseinrichtung, die aus einem durch gehenden Bündel von nicht ausgerichteten Lichtleitfasern ge bildet wird, die nacheinander, ohne Unterbrechung der Konti nuität, in das Untersuchungsrohr nach Punkt II, in den Bedie nungsgriff nach Punkt III, den rohrförmigen Griff nach Punkt V und schließlich in das Verbindungskabel nach Punkt VI füh ren. Das distale Ende des Lichtleitfaserbündels, das zweck dienlicherweise um die im distalen Ansatzstück nach Punkt I angeordnete Abbildungseinrichtung angeordnet ist, beleuchtet den betrachteten Zielgegenstand, wenn sein proximales Ende, das fest im zylindrischen axialen Ansatzstück befestigt ist, das auf der proximalen Seite der Verbindungseinrichtung nach Punkt VII angeordnet ist, an eine Lichtquelle angeschlossen wird.
IX. Ein Videoprozessor, der im distalen Teil des Gehäuses nach Punkt IV untergebracht und mit der Abbildungseinrich tung, die sich im distalen Ansatzstück nach Punkt I befindet, über ein mehradriges elektrisches Kabel verbunden ist, das ohne Unterbrechung der Kontinuität in den Bedienungsgriff nach Punkt III und anschließend in die Untersuchungssonde nach Punkt II führt. Die Phasenverschiebung des Pixel-Takts, der vom Videoprozessor-generiert und über das Verbindungska bel zur distalen Abbildungseinrichtung übertragen wird (oder gemäß einer anderen Lösung die Phasenverschiebung der Schnelltaktung, mit der die Signalabtastung des vom distalen CCD-Farbsensor generierten eingehenden elektrischen Signals durch den Videoprozessor synchronisiert wird), ist in Abhän gigkeit von der Länge des Verbindungskabels mit Hilfe von Verzögerungsleitungen fest und dauerhaft geregelt. Die Verar beitung des elektrischen, vom distalen CCD-Farbsensor gene rierten und über das Verbindungskabel übertragenen Signals durch den Videoprozessor ist übrigens den spezifischen Merk malen des distalen CCD-Farbsensors dauerhaft und einwandfrei angepaßt. Die Regulierung des Empfindlichkeitspegels des Vi deoprozessors nach einem Regelungsmodus, der gleichzeitig auf die automatische Verstärkungsregelung sowie die Öffnung der elektronischen Blende des CCD-Farbsensors (Shutter) wirkt, ermöglicht den automatischen Ausgleich großer Schwankungen in der Beleuchtungsstärke des Zielgegenstands und nimmt dem Be nutzer jede Sorge um die Regulierung der Empfindlichkeitsein stellung des Videoprozessors und/oder der Intensität der von der Lichtquelle gelieferten Beleuchtung ab. Der oben be schriebene Aufbau ermöglicht daher die permanente Optimierung der Funktionsweise des Videoprozessors in Abhängigkeit von der Länge der Untersuchungssonde, den spezifischen Merkmalen des distalen CCD-Farbsensors und der Ausleuchtungsstärke des betrachteten Zielgegenstands. Dieser Aufbau erweist sich ins besondere von Vorteil hinsichtlich der elektrischen Isolie rung der Leitungen, welche die im distalen Ansatzstück nach Punkt I befindliche Abbildungseinrichtung mit dem Videopro zessor ohne Unterbrechung der Kontinuität verbinden. Der Vi deoprozessor verfügt über eine Stromversorgung, die unter schiedlich starke Gleichspannungen liefert, die je nach sei ner sowie nach der Funktionsart des Videomonitors nach Punkt x und derjenigen der Abbildungseinrichtung, die sich im di stalen Ansatzstück nach Punkt I befindet, geregelt werden. Die Stromversorgung selbst wird durch eine elektrische Gleichspannung gespeist, die vom distalen Ende eines elektri schen Kabels geliefert wird, das durchgehend in den Bedie nungsgriff nach Punkt III, in den rohrförmigen Griff nach Punkt V und schließlich in das Verbindungskabel nach Punkt VI führt und dessen proximales Ende über die elektrischen An schlußkontakte der Verbindungseinrichtung nach Punkt VII ge speist wird. Diese Einrichtungen bestätigen die Vorteile hin sichtlich einer unabhängigen Funktionsweise der Video-Endo skopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor, die der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
X. Ein flacher Farb-Videomonitor, beispielsweise mit LCD-Technologie, der im proximalen Teil des Gehäuses nach Punkt IV untergebracht ist und das von dem im gleichen Gehäuse be findlichen Videoprozessor nach Punkt IX bearbeitete Videosi gnal empfängt und damit das Bild des betrachteten Zielgegen stands über die im distalen Ansatzstück nach Punkt I befind liche Abbildungseinrichtung sichtbar macht. Die Integration eines leichtgewichtigen Farb-Videomonitors in den Bedienungs griff nach Punkt III der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ermöglicht den Verzicht auf einen externen Videomonitor und erhöht damit die Vorteile der Video-Endoskopiesonde hin sichtlich ihrer unabhängigen Funktionsweise.
XI. Ein Bedienfeld mit Drucktasten, das in die proximale Seite des Gehäuses nach Punkt IV integriert und mit dem nume rischen Mikrosteuerbaustein verbunden ist, der die Steuerung des Videoprozessors nach Punkt IX sicherstellt, das dem Be nutzer die Änderung der Funktionsparameter des Videoprozes sors ermöglicht. Dieses Bedienfeld enthält insbesondere eine Taste "AUTO LOCK", die eine automatische Blockierung der Weißpegel-Abgleicheinrichtung des Videoprozessors in Abhän gigkeit von den chromatischen Merkmalen des Videobilds des über das distale Ansatzstück nach Punkt I betrachteten Ziel gegenstands und vom distalen Endes des Lichtleitfaserbündels der Beleuchtungseinrichtung nach Punkt VIII beleuchteten Zielgegenstands ermöglicht. Diese Einrichtungen ermöglichen es dem Benutzer, sich von der Farbtemperatur der an die Vi deo-Endoskopiesonde angeschlossenen Lichtquelle unabhängig zu machen und damit jede gängige Quelle zu benutzen.

Eine weitere Ausführungsform der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor, die Gegenstand der vorliegenden Er findung ist, ergibt sich aus den nachstehend beschriebenen spezifischen Anordnungen.

Das Verbindungskabel nach Punkt VI und die Verbindungsein richtung nach Punkt VII entfallen.

Das proximale Ende des Lichtleitfaserbündels der Beleuch tungseinrichtung der Video-Endoskopiesonde ist in das distale Ende des rohrförmigen Griffs nach Punkt V integriert.

Eine Beleuchtungslampe mit einem Reflektor, der die von der Lampe abgegebenen Lichtstrahlen auf das proximale Ende des Lichtleitfaserbündels der Beleuchtungseinrichtung konzen triert, wird in den rohrförmigen Griff nach Punkt V inte griert.

Eine elektronische Einrichtung für die Stromversorgung der Beleuchtungslampe wird in den rohrförmigen Griff nach Punkt V integriert, wobei die Einrichtung mit einer Gleichspannung mit einem Wert gespeist wird, der demjenigen der Versorgungs spannung des Videoprozessors nach Punkt IX entspricht.

In das proximale Ende des rohrförmigen Griffs nach Punkt V werden mehrpolige elektrisches Anschlußkontakte integriert, die an die Stromquelle der Video-Endoskopiesonde anzuschlie ßen sind.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.

Fig. I stellt den funktionellen Aufbau der Grundausführung der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor dar, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. II stellt den funktionellen Aufbau einer Ausführungs form mit Beleuchtung dar, die in die Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor integriert ist, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. I stellt schematisch den funktionellen Aufbau der Grundausführung der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor dar, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Ein distales Ansatzstück 1, das fest mit dem distalen Ende einer gelenkig verbundenen Abstützung 15 verbunden ist, ent hält eine Abbildungseinrichtung mit einem Objektiv 25, einem CCD-Farbsensor 26 und einer Mikroschaltungs-Schnittstelle 27 für die Korrektur der vom CCD-Sensor empfangenen oder gene rierten elektrischen Signale. Die Mikroschaltung stellt vor allem das Filtern der Versorgungsspannungen des CCD-Sensors, die Bildung der Schnell-Synchronisationstaktung des Sensors und die Impedanzanpassung des vom Sensor erzeugten elektri schen Signals sicher.

Die Abstützung 15, deren proximales Ende fest einstückig mit dem distalen Ende eines flexiblen Untersuchungsrohrs 2 ist, wird aus einer Reihe von Ringen 16 gebildet. Jeder Ring ist mit den beiden angrenzenden Ringen gelenkig so verbunden, daß das distale Ende der Abstützung in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen ausrichtbar ist. Das proximale Ende des Un tersuchungsrohrs ist fest einstückig mit dem distalen Ende eines Bedienungsgriffs 3.

Die Ausrichtung der Abstützung 15 wird von zwei Kabelpaaren 17 gesteuert, die im flexiblen Untersuchungsrohr 2 verlaufen. Von den zwei mechanischen Stellantrieben 18, die im Mittel teil des Bedienungsgriffs 3 gehaltert sind, wirkt einer auf das Kabelpaar, das die Ausrichtung der Abstützung in einer Ebene vornimmt, und der andere auf das Kabelpaar, das die Ausrichtung der Abstützung senkrecht zur vorherigen Ebene ausführt. Zwei konzentrische Schalträder 19, die sich innen im Griff 3 befinden und deren Achsen fest und mechanisch mit den Stellantrieben 18 verbunden sind, ermöglichen dem Benut zer die Steuerung der Ausrichtung der Abstützung.

Das proximale Ende des Bedienungsgriffs 3 ist fest einstückig mit der distalen Seite eines Gehäuses 4. Dieses Gehäuse dient zur Aufnahme eines Videoprozessors 9, der in dessen distalem Teil gelagert ist, und eines flachen Farb-Videomonitors 10, der im proximalen Teil gelagert ist. Die Funktionsparameter des Videoprozessors 9 werden über ein Bedienfeld mit Druckta sten 13 eingestellt, das sich an der proximalen Seite des Ge häuses befindet.

Der untere Teil des proximalen Endes des Bedienungsgriffs 3 ist fest einstückig mit einem zylindrischen Stück 50, das zwei längliche Öffnungen 51 und 52 aufweist, die jeweils als Durchlaß für die optischen Fasern bzw. Lichtleitfasern 20 und die mehradrigen elektrischen Kabel 35 und 40 dienen, die den Bedienungsgriff mit den Anschlußeinrichtungen der Video-Endo skopiesonde verbinden.

Das zylindrische Stück 50 dient als Halterung für das distale Ende eines rohrförmigen zylindrischen Griffs 5, dessen proxi males Ende fest einstückig mit dem distalen Ende eines Ver bindungskabels 6 ist. Das proximale Ende des Verbindungska bels 6 ist fest einstückig mit der Verbindungseinrichtung 7. Das proximale Ende der Verbindungseinrichtung weist ein zy lindrisches axiales Anschlußstück 8 auf, das den Anschluß der Video-Endoskopiesonde an eine universelle externe Lichtquelle ermöglicht. Die Verbindungseinrichtung verfügt ferner über drei mehrpolige elektrische Anschlußkontakte 12, 37 und 39. Der Anschlußkontakt 12 ermöglicht den Anschluß der Video-En doskopiesonde an eine elektrische Energiequelle. Über den An schlußkontakt 37 kann ein externer Farb-Videomonitor an die Video-Endoskopiesonde angeschossen werden. Der Anschlußkon takt 39 ermöglicht den Anschluß der Video-Endoskopiesonde an die Schnittstelle RS 232T eines externen Computers.

Die Beleuchtungseinrichtung der Video-Endoskopiesonde wird aus einem durchgehenden ungeordneten Lichtleitfaserbündel 20 gebildet, das nacheinander, ohne Unterbrechung der Kontinui tät, in das Untersuchungsrohr 2, in den Bedienungsgriff 3, in die längliche Öffnung 51 des zylindrischen Stücks 50, in den Griff 5, in das Verbindungskabel 6 und in die Verbindungsein richtung 7 führt. Das distale Ende 21 des Faserbündels, das praktischerweise um das im distalen Ansatzstück 1 angeordnete Objektiv 25 angeordnet ist, beleuchtet den betrachteten Ziel gegenstand, wenn das proximale Ende, das fest im zylindri schen Ansatzstück 8 der Verbindungseinrichtung 7 gehaltert ist, an eine Lichtquelle angeschlossen wird.

Der Videoprozessor 9, der sich im Gehäuse 4 befindet, ist di rekt mit der Mikroschaltungs-Schnittstelle 27 verbunden, die über ein mehradriges elektrisches Kabel 28 an den distalen CCD-Sensor angeschlossen ist, wobei das Kabel nacheinander und durchgehend in den Bedienungsgriff 3 und in das Untersu chungsrohr 2 führt. Durch das Kabel werden die Versorgungs spannung für den CCD-Sensor, die langsamen "Leitungs"-Syn chronisationstaktungen des CCD-Sensors (darunter vor allem der Steuertakt der elektronischen Blende des CCD-Sensors), die schnelle "Pixel"-Synchronisationstaktung des CCD-Sensors und in umgekehrter Richtung das elektrische Signal geführt, das vom CCD-Sensor generiert wird. Der Videoprozessor 9 weist eine Verzögerungsleitung auf, mit der die vom Videoprozessor generierte und an die elektrische, mit dem distalen CCD-Sen sor 26 verbundene Mikroschaltungs-Schnittstelle 27 (wobei die Mikroschaltungs-Schnittstelle lokal die Integrationstak tung generiert), übertragene Pixel-Taktung so verschoben wer den kann, daß die Taktung, welche die Signalabtastung des vom CCD-Sensor generierten elektrischen Signals durch den Video prozessor synchronisiert, einwandfrei in Phase mit dem einge henden elektrischen Signal ist.

Das vom Videoprozessor 9 gelieferte Videosignal wird direkt zum Videoeingang eines flachen Farbmonitors 10 übertragen, der sich auf der proximalen Seite des Gehäuses 4 befindet. Das Videosignal wird über eine Koaxialleitung 36 ebenfalls an die elektrischen Anschlußkontakte 37 der Verbindungseinrich tung 7 übertragen, die in das mehradrige elektrische Kabel 35 integriert ist, das den Videoprozessor mit der Verbindungs einrichtung verbindet und nacheinander durchgehend in die längliche Öffnung 52 des zylindrischen Stücks 50, in den Griff 5 und in das Verbindungskabel 6 führt.

Die Funktion des Videoprozessors 9 wird von einer in den Vi deoprozessor integrierten Steuereinrichtung gesteuert, die einen numerischen Mikrosteuerbaustein, einen Speicher und ei ne Standardschnittstelle RVS 232T umfaßt. Der Mikrosteuerbau stein ist mit einem Bedienfeld mit Drucktasten 13 verbunden, das sich an der proximalen Seite des Gehäuses 4 befindet und dem Bediener die Änderung der Funktionsparameter des Video prozessors ermöglicht. Das Bedienfeld verfügt vor allem über eine Taste, mit der im "AUTO LOCK"-Modus automatisch die Weißpegel-Abgleicheinrichtung des Videoprozessors blockiert werden kann, und zwar abhängig von den chromatischen Merkma len des Farb-Videobilds des über das distale Ansatzstück 1 betrachteten und vom distalen Ende 21 des Lichtleitfaserbün dels 20 beleuchteten Zielgegenstands. Diese Einrichtungen er möglichen daher den Anschluß der Video-Endoskopiesonde an ei ne beliebige Lichtquelle. Die Schnittstelle RVS 232T der in den Videoprozessor eingebauten Steuereinrichtung ist an die mehrpoligen elektrischen Anschlußkontakte 39 der Verbindungs einrichtung 7 über mehrere Leitungen 39 angeschlossen, die in das mehradrige Kabel 35 integriert sind, das den Videoprozes sor mit der Verbindungseinrichtung verbindet und nacheinander durchgehend in die längliche Öffnung 52 des zylindrischen Stücks 50, in den zylindrischen Griff 5 und anschließend in das Verbindungskabel 6 führen.

Der Videoprozessor 9 weist eine Stromversorgung auf, welche die verschiedenen geregelten Gleichspannungen liefert, die für den Betrieb des Videoprozessors, des Videomonitors 10, des distalen CCD-Farbsensors 26 und der mit dem CCD-Sensor verbundenen Mikroschaltungs-Schnittstelle 27 erforderlich sind. Die Stromversorgungseinheit selbst wird von einer ein heitlichen Gleichspannung gespeist, deren Wert stark vom Nennwert abweichen kann. Diese Stromversorgungseinheit wird über ein elektrisches Kabel 40 gespeist, das in die längliche Öffnung 52 des zylindrischen Stücks 50, in den zylindrischen Griff 5 und anschließend in das Verbindungskabel 6 führt und ohne Unterbrechung der Kontinuität den Videoprozessor 9 mit den Anschlußkontakten 12 der Verbindungseinrichtung 7 verbin det. Die Kontakte können an eine universelle elektrische Energiequelle angeschlossen werden, wie beispielsweise an ei nen Akkumulator, der eine Nennspannung von 12 V liefert, die zwischen 9 und 15 V schwanken kann.

Fig. II stellt schematisch den funktionellen Aufbau einer Ausführungsform mit in die Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor integrierter Beleuchtung dar, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.

Diese Ausführungsform ist gekennzeichnet durch das Fehlen des Verbindungskabels 6 und der Verbindungseinrichtung 7, durch die Integration einer Beleuchtungseinrichtung in den zylin drischen Griff und durch die Integration von mehrpoligen elektrischen Anschlußkontakten in das proximale Ende des zy lindrischen Griffs, wodurch die einzige Schnittstelle dieser Ausführungsform einer Video-Endoskopiesonde gebildet wird. Al le anderen Einrichtungen dieser Ausführungsform sind übrigens mit den vorher im Text zu Fig. I beschriebenen identisch.

Die Beleuchtungseinrichtung dieser Ausführungsform der Video-Endoskopiesonde wird von einem ungeordneten Lichtleitfaser bündel 20 gebildet, dessen proximales Ende fest in der läng lichen Öffnung 51 gehaltert ist, die im zylindrischen Stück 50 ausgespart ist, das mit dem proximalen unteren Teil des Bedienungsgriffs 3 der Video-Endoskopiesonde fest einstückig ist. Der zylindrische Griff 5, dessen distales Ende das zy lindrische Stück 50 fest umschließt, dient als Aufnahme für eine Beleuchtungslampe 53 mit einem Reflektor, der so berech net ist, daß die von der Lampe abgegebene Lichtstrahlung auf die proximale, vorzugsweise polierte Seite 30 des proximalen Endes des Lichtleitfaserbündels 20 konzentriert wird. Die Be leuchtungslampe 53 wird von einer geregelten Stromversorgung 54 gespeist, die ebenfalls im zylindrischen Griff 5 gelagert ist und deren Stromspannung derjenigen des Videoprozessors 9 entspricht.

Das proximale Ende des zylindrischen Griffs 5 weist mehrpoli ge elektrische Anschlußkontakte 55 auf. Diese Kontakte sind mit dem proximalen Ende eines innenliegenden elektrischen Ka bels 42 elektrisch fest verbunden, das eine Abzweigung 41 aufweist, welche die Stromversorgung der elektronisch gere gelten Einspeisung der Beleuchtungslampe 53 sicherstellt, und eine Abzweigung 40, welche die Stromversorgung des Videopro zessors 9 gewährleistet. Die Abzweigung 40 führt dazu in den zylindrischen Griff 5, in die längliche Öffnung 52 des zylin drischen Stücks 50 und in den Bedienungsgriff 3. Die mehrpo ligen elektrischen Anschlußkontakte 55 sind ebenfalls elek trisch leitend fest mit dem proximalen Ende eines innen ver laufenden mehradrigen elektrischen Kabels 35 verbunden, das die Kontakte mit dem Videoprozessor 9 verbindet und dazu in den zylindrischen Griff 5, in die längliche Öffnung 52 des zylindrischen Stücks 50 und in den Bedienungsgriff führt. Das mehradrige Kabel stellt die Übertragung des vom Videoprozes sor generierten Videosignals sowie die RS 232T-Verbindung des Prozessors sicher.

Es versteht sich von selbst, daß die Anwendungsmöglichkeiten der Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, sowohl im techni schen als auch medizinischen Untersuchungsbereich liegen kön nen.

Claims

1. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor, ent haltend einen optoelektronischen Aufbau aus der Kombination der nachfolgend beschriebenen Elemente:
ein distales Ansatzstück (1), das ein Objektiv (25), einen CCD-Farbsensor (26) und eine elektrische Mikroschal tungs-Schnittstelle (27) enthält;
ein durchgehendes Bündel von Lichtleitfasern (20), dessen di stales Ende (21), das im distalen Ansatzstück (1) gehaltert ist, den Zielgegenstand beleuchtet, wenn das proximale Ende an eine Lichtquelle angeschlossen ist;
ein Videoprozessor (9), der über ein mehradriges elektrisches Kabel (28) mit der elektrischen Mikroschaltungs-Schnittstelle (27) verbunden ist, die an den distalen CCD-Farbsensor (26) angeschlossen ist; wobei die Funktion des Videoprozessors in der Stromversorgung und Synchronisation des CCD-Farbsensors (26), der Verarbeitung des vom CCD-Sensor generierten elek trischen Signals und in der Weiterleitung eines von einem Farb-Videomonitor direkt auswertbaren Videosignals besteht;
ein Farb-Videomonitor (10);
dadurch gekennzeichnet, daß
das distale Ansatzstück (1) einstückig ist mit dem distalen Ende einer rohrförmigen Sonde (2), deren proximales Ende ein stückig ist mit einem Bedienungsgriff (3), in den der Video prozessor (9) und der Farb-Videomonitor (10) integriert sind, wobei das mehradrige elektrische Kabel (28) in die Sonde (2) führt und den Videoprozessor (9) direkt und ohne Unterbre chung der Kontinuität mit der elektrischen Mikroschal tungs-Schnittstelle (27) verbindet, die an den distalen CCD-Farb sensor (26) angeschlossen ist, und der Farb-Videomonitor (10) das vom Videoprozessor (9) bearbeitete Videosignal auf direk tem Weg empfängt;
der Videoprozessor (9) über eine geregelte Stromversorgung verfügt, die unterschiedliche, stabilisierte Gleichspannungen liefert, die zu seinem Betrieb und zu dem des Videomonitors (10), der elektrischen Mikroschaltungs-Schnittstelle (27) und des CCD-Farbsensors (26) erforderlich sind, wobei die Strom versorgung selbst mit einer elektrischen Gleichspannung über ein elektrisches Kabel (40) gespeist wird, dessen distales Ende elektrisch einstückig ist mit dem Videoprozessor (9) und die Stromzufuhr so berechnet ist, daß die über das elektri sche Kabel (40) eingespeiste Gleichspannung großzügig von ih rem Nennwert abweichen kann (beispielsweise von 9 V bis 16 V bei einer Nennspannung von 12 V);
ein zylindrisches Stück (50) fest mit dem proximalen unteren Teil des Bedienungsgriffs (3) verbunden ist, wobei das zylin drische Stück vom distalen Ende eines rohrförmigen zylindri schen Handgriffs (5) fest umschlossen wird, dessen proximales Ende als Auflage für die Verbindungseinrichtung der Video-En doskopiesonde dient, welches zylindrische Stück (50) eine er ste längliche Öffnung (51) für die Durchführung des Licht leitfaserbündels (20) und eine Zweite längliche Öffnung (52) für die Durchführung des elektrischen Kabels (40) aufweist.

2. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das proximale Ende des Handgriffs (5) fest einstückig ist mit dem distalen Ende eines rohrförmigen Verbindungskabels (6), dessen proximales Ende fest einstückig ist mit dem distalen Ende einer Verbindungseinrichtung (7), die keine interne Ein richtung zur elektrischen Anpassung aufweist;
das proximale Ende der Verbindungseinrichtung (7) ein axiales Ansatzstück (8) aufweist, in dem das proximale Ende des Lichtleitfaserbündels (20) fest gehaltert ist, wobei das Fa serbündel nacheinander in das Verbindungskabel (6), in den Handgriff (5), in die längliche Öffnung (51) des zylindri schen Stücks (50), in den Bedienungsgriff (3) und in die Son de (2) führt und das Faserbündel die Verbindungseinrichtung (7) direkt und ohne jede Unterbrechung mit dem distalen An satzstück (1) verbindet, welches axiale Ansatzstück (8) der Verbindungseinrichtung direkt in die Anschlußkontakte einer universellen externen Lichtquelles einsteckbar ist;
die Verbindungseinrichtung (7) seitliche elektrische An schlußkontakte aufweist, die mit dem proximalen Ende des elektrischen Kabels (40) elektrisch verbunden sind, welches Kabel nacheinander in das Verbindungskabel (6), in den Hand griff (5), in die längliche Öffnung (52) des zylindrischen Stücks (50) und in den Bedienungsgriff (3) führt, wobei das Kabel die Verbindungseinrichtung (7) direkt und ohne Unter brechung der Kontinuität mit dem Videoprozessor (9) verbin det, wobei die Anschlußkontakte (12) an eine externe univer selle elektrische Energiequelle anschließbar sind.

3. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Videoprozessor (9) ein Videosignal an das distale Ende eines Koaxialkabels (36) liefert, das in ein mehradriges Ka bel (35) integriert ist;
die Verbindungseinrichtung (7) seitliche Koaxialanschlußkon takte (37) aufweist, die mit dem proximalen Ende des Koaxial kabels (36) elektrisch einstückig sind; das mehradrige Kabel (35) nacheinander in das Verbindungskabel (6), in den Hand griff (5), in die längliche Öffnung (52) des zylindrischen Stücks (50) und in den Bedienungsgriff (3) führt und das Koa xialkabel (36) die Verbindungseinrichtung (7) direkt und ohne Unterbrechung der Kontinuität mit dem Videoprozessor (9) ver bindet; und die Anschlußkontakte (37) an einen externen uni versellen Videomonitor anschließbar sind.

4. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betrieb des Videoprozessors (9) durch einen numerischen Mikrosteuerbaustein gesteuert wird, der eine RS 232T-Stan dardschnittstelle aufweist, mittels der die Funktionspa rameter geändert werden können, welche Schnittstelle elek trisch einstückig mit dem distalen Ende einer Verbindungslei tung RS 232T (38) ist, die sich aus mehreren, in das mehrad rige Kabel (35) integrierten Leitungen zusammensetzt;
die Verbindungseinrichtung (7) seitliche, mehrpolige An schlußkontakte (39) aufweist, die mit dem proximalen Ende der Verbindung RS 232T (38) elektrisch einstückig sind, wobei das mehradrige Kabel (35) nacheinander in das Verbindungskabel (6), in den Handgriff (5), in die längliche Öffnung (52) des zylindrischen Stücks (50) und in den Bedienungsgriff (3) führt und die Verbindungsleitung RS 232T (38) die Verbin dungseinrichtung (7) direkt und ohne Unterbrechung der Konti nuität mit dem Videoprozessor (9) verbindet, wobei die An schlußkontakte (39) an die RS 232T-Schnittstelle eines exter nen Computers anschließbar sind.

5. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Beleuchtungslampe (53), die fest im distalen Teil des rohrförmigen Handgriffs (5) gehaltert ist, einen Reflektor aufweist, der so berechnet ist, daß die von der Lampe abgege bene Lichtstrahlung auf die proximale, vorzugsweise polierte Seite (30) des proximalen Endes des Lichtleitfaserbündels (20) konzentriert wird, das fest in der länglichen Öffnung (51) des zylindrischen Stücks (50) gehaltert ist;
die Beleuchtungslampe (53) mit der stabilisierten Spannung gespeist wird, die von einer geregelten Stromversorgung (54) geliefert wird, die sich ebenfalls fest in dem rohrförmigen Handgriff (5) befindet und deren Speisespannung mit der des Videoprozessors (9) identisch ist;
das proximale Ende des rohrförmigen Handgriffs (5) mehrpolige elektrische Anschlußkontakte (55) aufweist, die mit dem proximalen Ende eines innenliegenden elektrischen Kabels (42) elektrisch einstückig sind, das eine Abzweigung aufweist, welche die elektrische Stromversorgung der geregelten Strom versorgung (54) der Beleuchtungslampe (53) sicherstellt, und eine Abzweigung (40), welche die elektrische Stromversorgung der geregelten Stromversorgung des Videoprozessors (9) ge währleistet, wobei die Abzweigung (40) nacheinander in den rohrförmigen Handgriff (5), in die längliche Öffnung (52) des zylindrischen Stücks (50) und in den Bedienungsgriff (3) führt;
der mehrpolige elektrische Anschlußkontakt (55) unter Umstän den auch mit dem proximalen Ende eines innenliegenden mehrad rigen elektrischen Kabels (35) elektrisch einstückig sein kann, das den Anschlußkontakt direkt mit dem Videoprozessor (9) verbindet, wobei das Kabel nacheinander in den Handgriff (5), in die längliche Öffnung (52) des zylindrischen Stücks (50) und in den Bedienungsgriff (3) führt und das Kabel die Übertragung eines Videosignals, das vom Videoprozessor (9) und/oder von der Verbindungsleitung RS 232T zusammen mit dem Videoprozessor generiert wird, sicherstellt.

6. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betrieb des Videoprozessors (9) von einem numerischen Mi krosteuerbaustein gesteuert wird, der mit einem Bedienfeld mit Drucktasten (13) verbunden ist, das sich auf dem Bedie nungsgriff (3) befindet und die Änderung der Funktionsparame ter des Prozessors ermöglicht; und
das Drucktastenbedienfeld (13) eine spezielle Taste aufweist, die eine automatische Blockierung der Weißpegel-Abgleichein richtung des Videoprozessors (9) in Abhängigkeit von den chromatischen Merkmalen des Videobilds des vom distalen Ende des Lichtleitfaserbündels (20) beleuchteten Zielgegenstands ermöglicht.

7. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung der Empfindlichkeit des Videoprozessors (9) in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke des betrachteten Zielgegenstands nach einem Regelungsmodus erfolgt, der gleichzeitig auf die Verstärkungsregeleinrichtung des Video prozessors sowie die Öffnung der elektronischen Blende des distalen CCD-Farbsensors wirkt, wobei diese Anordnung den au tomatischen Ausgleich großer Schwankungen der Beleuchtungs stärke des Zielgegenstands ermöglicht.

8. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregeleinrichtung, die einen Ausgleich der Verzöge rungen bei der Übertragung der elektrischen Signale ermög licht, die das mehradrige elektrische Kabel (28) durchlaufen, das den Videoprozessor (9) mit der elektrischen Mikroschal tungs-Schnittstelle (27) verbindet, die an den distalen CCD-Farbsensor (26) angeschlossen ist, aus einer Verzögerungslei tung gebildet wird, die auf die Pixel-Taktung wirkt, die vom Videoprozessor (9) generiert und an die elektrische Schnitt stellenschaltung (27) übertragen wird.

9. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregeleinrichtung, die einen Ausgleich der Verzöge rungen bei der Übertragung der elektrischen Signale ermög licht, die das mehradrige elektrische Kabel (28) durchlaufen, das den Videoprozessor (9) mit der elektrischen Mikroschal tungs-Schnittstelle (27) verbindet, die an den distalen CCD-Farbsensor (26) angeschlossen ist, aus einer Verzögerungslei tung gebildet wird, die auf die Synchronisation der Signalab tast-Taktung des eingehenden elektrischen Signals durch den Videoprozessor wirkt, das vom distalen CCD-Farbsensor gene riert und über das Kabel (28) übertragen wird.

10. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das distale Ende des Untersuchungsrohrs (2) mit einer Ab stützeinrichtung (15) einstückig ist, deren distalem Ende das distale Ansatzstück (19) abstützt;
die Abstützeinrichtung aus einer Reihe von Ringen (16) gebil det wird, wobei jeder Ring mit den beiden benachbarten Ringen gelenkig so verbunden ist, daß die Abstützeinrichtung in zwei zueinander senkrechten Ebenen ausgerichtet werden kann;
in jeder dieser Ebenen die Bewegungen der Abstützeinrichtung von den in umgekehrter Richtung verlaufenden Verschiebebewe gungen der beiden flexiblen Kabel (17) gesteuert werden, die in das Untersuchungsrohr (2) führen, wobei jedes Kabelpaar, das den Bewegungen der Abstützeinrichtung in einer Ebene zu geordnet ist, von einem im Bedienungsgriff (3) befindlichen Stellantrieb (18) angetrieben wird.

11. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellantriebe (18) ausschließlich mechanische Ein richtungen sind und jeder dieser Stellantriebe direkt und me chanisch mit einem externen Schaltrad verbunden ist.

12. Video-Endoskopiesonde mit distalem CCD-Farbsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellantriebe (18) motorgetriebene Einrichtungen sind, bei welchen Start und Drehrichtung der beiden Elektro motoren der Stellantriebseinrichtung über einen Steuerhebel mit vier Freiheitsgraden steuerbar sind, der sich auf dem Be dienungsgriff befindet, und die Versorgungsspannung der bei den Gleichstrommotoren, die mit den Stellantrieben verbunden sind, mit der Versorgungsspannung des Videoprozessors (9) identisch ist.