DE3432391A1

DE3432391A1 - Endoskopanordnung

Info

Publication number: DE3432391A1
Application number: DE19843432391
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Hachioji Tokio/Tokyo Fujimori; Tatsuo Musashino Tokio/Tokyo Nagasaki
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1985-04-04
Also published as: US4593313A; JPH0785135B2; DE3432391C2; JPS6053918A

Description

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OLYMPUS OPTICAL CO.,LTD., Tokyo/Japan

Endoskopanordnung

Die Erfindung betrifft eine Endoskopanordnung, in der ein optisches Bild eines beleuchteten Objekts durch ein an einem Endbereich des Endoskops vorgesehenes Aufnahmeelement aufgenommen wird, in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, zu einem Videosignal verarbeitet wird und auf einem Bildschirm dargestellt wird.

Endoskopanordnungen werden benutzt, um das Innere von Körperhöhlungen eines lebenden Körpers oder^von mechanischen Bauteilen zu untersuchen und zu beobachten.

Üblicherweise wird in derartigen Endoskopanordnungen das Bild eines Objekts durch ein optisches Glasfaserbündel aufgenommen und das optische, auf der strahlenden Endfläche des optischen Glasfaserbündels entstehende Bild durch ein System aus Linsen mit dem Auge beobachtet. In einer weiteren Anordnung, die bereits entwickelt wurde, ist ein Bildaufnahmeelement, wie z.B. ein Ladungsverschiebeelement (CCD) an dem Endbereich der Endoskopachse anstelle des optischen Glasfaserbündels angeordnet und das auf der Empfangsfläche des Lichtaufnahmeelements aufgenommene optische Bild wird in elektrische Signale umgeformt, aus der Höhlung in dem Körper oder in dem mechanischen Bauteil über einen Signalweg herausgeführt und nach der dazu notwendigen Signalverarbeitung auf einem Fernsehbildschirm dargestellt. In derartigen Endoskopanordnungen ist die Lichtquelleneinheit

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zur Beleuchtung des Objekts üblicherweise außerhalb des Endoskops angeordnet und das Licht der Lichtquelleneinheit wird über eine Verbindung mit der Lichtquelle und über eine Lichtführung des Endoskops in das Ende eines Einführungsteils des Endoskops geführt.

In derartigen Endoskopvorrichtungen weist das von der Lichtquelleneinheit über die Lichtführung abgestrahlte Licht jedoch Wellenlängenbereiche von 400 nm bis 3000 nm auf und die vom Objekt erhaltene Information entspricht ebenfalls diesen verschiedenen Wellenlängenbereichen. Es ist daher in diesen Anordnungen nicht möglich, eine auf einen bestimmten Wellenlängenbereich beschränkte Bildbetrachtung vorzunehmen.

Das heißt: im Fall der früheren Aufnahme des Objekts durch Betrachten des Objekts durch eine Linse hindurch mit dem bloßen Auge, umfaßt die so erhaltene Bildinformation entsprechend einen Wellenlängenbereich, der dem Bereich des sichtbaren Anteils des Beleuchtungslichtes entspricht. Bei Bildaufnahme mit einem Bildaufnahmeelement, das Licht in Bereichen außerhalb des sichtbaren Lichts aufnehmen kann, wie z.B. im infraroten Bereich, entspricht die erhaltene Bildinformation einem Bereich, der neben sichtbarem Licht derartige , in der Bildinformation enthaltene, nicht sichtbare Strahlung einschließt.

Außerdem unterscheidet sich z.B. die Energie des abgestrahlten Lichts bei einer Lichtreflexion oder Absorption für jeden Wellenlängenbereich , wenn der zu betrachtende Teilbereich ein inneres menschliches Organ ist, und es ergibt sich z.B. ein Unterschied zwischen Magen und Blut. Soll ein blutähnliches Gerinsel im Magen oder in einem anderen stark bluthaltigen Organ festgestellt werden, so können auf -

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tretende Unterschiede z.B. klarer erkannt werden, indem sie im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich verglichen werden.

Aus den oben genannten Gründen ist bei ge bräuchlichen Endoskopanordnungen, die in einem, den sichtbaren Bereich des Lichts einschließenden, weiten Wellenlängenbereich untersuchen, ein hoher Grad von Erfahrung und Fertigkeit und ein beträchtlicher Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich, um Unterschiede zwischen gefährdeten, abnormalen Bereichen und normalen Bereichen eines lebenden Körpers mit Hilfe der Bildbetrachtung festzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Endoskopanordnung anzugeben, die eine genaue, einfache und schnelle Unterscheidung von abnormalen und normalen Teilbereichen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterführende Ausbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Die erfindungsgemäße Endoskopanordnung benutzt eine Aufnahmevorrichtung, die das Licht der Lichtquelle in zahlreiche Wellenlängenbereiche zerlegt, strahlt diese Wellenlängenbereiche auf das Objekt, korrigiert die Spektralcharakteristik der von einem in der Aufnahmevorrichtung

vorgesehenen Aufnahmeelements gelieferten Bildsignale und stellt das Bild in Abhängigkeit von dem vom Objekt abgestrahlten und analysierten Wellenlängenbereich und in Abhängigkeit der analysierten Wellenform dar.

Die Endoskopanordnung kann aufeinanderfolgend Licht, das..in verschiedene Wellenlängenbe reiche aufgespalten ist, auf das Objekt strahlen und so_f die oben beschriebenen Unterscheidungen durch die wellenlangenabhangige Bildanalyse ermöglichen.Bei einer Betrachtung des Inneren eines lebenden Körpers können daher krankhafte Teilveränderungen leicht durch verschieden artige Bilddarstellung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen von normalen, gesunden Teilbereichen unterschieden werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. 20

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Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Endoskopanordnung zeigt;

Fig. 2 eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Anordnung eines in der Fig. 1 gezeigten Lichtaufnahmeelements;

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das ein im einzelnen ausgeführtes Beispiel einer Anordnung des in der Fig. 1 gezeigten Spektroskops darstellt;

Fig. 4 eine Ansicht von vorn auf ein in der Fig. 3 gezeigtes drehbares Filter, die dessen Aufbau wiedergibt.

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines im einzelnen ausgeführten Beispiels für den Aufbau einer in der Fig. 1 gezeigten Signalverarbeitungsvorrichtung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines im einzelnen ausgeführten Beispiels für den Aufbau einer in der Fig. 1 gezeigten Korrekturvorrichtung für die Spektralcharakteristik;

Fig. 7 eine Ansicht von vorn auf einen Bildschirm, der ein Beispiel eines durch die erfindungsgemäße Anordnung aufgenommenen Bildes darstellt; und 30

Fig. 8 eine Ansicht von vorn auf einen Bildschirm, der ein weiteres Beispiel eines durch die erfindungegemäße Anordnung aufgenommenen Bildes darstellt.
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- Io -

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In Fig. 1 trennt eine Endoskopanordnung das Licht einer Lichtquelle 1 mit einem Spektroskop 2, bündelt dann das Licht jedes getrennten Wellenlängenbereichs mit einer Sammellinse 3 und strahlt dieses durch eine Lichtleitung 4, wie z.B. ein Glasfaserbündel und eine Beleuchtungslinse 5, die sich am Ende des Einführungsteils der Endoskopanordnung befindet, auf ein Objekt. Das Soektroskop 2 kann Licht des infraroten bis sichtbaren Wellenlängenbereichs und auch von der Lichtquelle 1 ausgesandte ultraviolette Strahlung trennen und umschalten und in jedem Wellenlängenbereich aufgespaltenes Licht ausgeben und zwar synchron mit einem Halbbildumschaltsignal f. Daraufhin wird das Licht vom Objekt reflektiert, welches mit dem in Wellenlängenbereiche aufgespaltenen Licht bestrahlt wurde, und auf der Licht-Empfangsseite eines Bildaufnahmeelementes 7 durch eine Bildaufnahmelinse 6, die sich um Ende des Einführungsteils der Endoskopeinrichtung befindet, aufgenommen, in elektrische Signale umgewandelt und diese werden auf einen Verstärker variabler Verstärkung 8 (einen Multiplizierer) gegeben. Der Verstärker 8 ermöglicht eine automatische Änderung der Verstärkung durch ein Spektralcharakteristik-Korrektursignal und gewährleistet so, eine Spektralanalyse unter konstanten Beleuchtungsbedingungen durchzuführen, indem Intensitätsschwankungen bzw. Amplitudenschwankungen des in jeden Wellenlängenbereich aufgespaltenen Lichts, die durch die Lichtquelle 1 verursacht werden, korrigiert werden.Diese Korrektur erfolgt, indem das durch das Spektroskop in jeden Wellenlängenbereich zerlegte Licht (d.h.das in einzelne Spektralfarben zerlegte Licht) von einem Licht empfangselement 9 empfangen wird, das die gleiche Kennlinie wie das Aufnahmeelement 7 aufweist, jiann durch einen Verstärker 10 verstärkt wird und daraufhin in einer Abtast- und Halteschaltung 11 abgeta-

stet und gehalten wird und in Abhängigkeit von dem so gewonnenen Abtast- und Haltesignal wird das Spektralchrakteristik-Korrektursignal in einer Spektralcharakteristik-Korrekturvorrichtung 12 erzeugt, und zwar unter Berücksichtigung eines Korrektur betrages der Lichtleitung und des Linsensystems. Das so erzeugte Korrektursignal und das von dem Bildaufnahmeelement 7 aufgenommene Bildsignal werden im Verstärker 8 multipliziert, so daß dieser ein korrigiertes Signal ausgibt. Die vom Verstärker 8 ausgegebenen Signale werden durch eine Umschaltvorrichtung umgeschaltet und so die Bildinformation für jeden Wellenlängenbereich aufeinanderfolgend in zahlreichen (n-Einheiten) Bildsp eichern M₁, M₂, M₅, ,M_nBUf-

gespeichert, Die Umschaltung durch die Umschaltvorrichtung 13 erfolgt synchron, wie auch die Umschaltung des Spektroskops 2 mit dem Bildumschaltsignal f. Das in den Bildspeichern M^-M_n gespeicherte Bildsignal jedes Wellenlängenbereichs wird für jeden Bildspeicher ausgelesen, in einer Signalverarbeitungsvorrichtung verarbeitet und auf einen Monitor 15 gegeben. Um die Signale in die Bildspeicher M₁-M^ einzulesen, werden sie durch Analog/Digitalumwandlung in digitale Signale umgewandelt und beim Auslesen entsprechend durch Digital/Analogumwandlung in analoge Signale umgewandelt.

Auf dem Bildschirm des Monitors 15 wird durch spezielle Farbsignale ein Bild des jeweiligen Wellenlängenbereichs dargestellt. In diesem Fall kann außer der Bilddar stellung jedes einzelnen Wellenlängenbereichs zusätzlieh eine Kombination von Bildern verschiedener Wellenlängenbereiche dargestellt werden und darüber hinaus werden Spektralwellenreflexion und Absorption an bestimmten Punkten des Objekts dargestellt. Auf den Eingang des Monitors 15 werden R-(Rot), G-(Grün) und B-(Blau) Signale gegeben, um eine Farbdarstellung zu ermöglichen.

Wenn das Lichtempfangselement 9 zwischen der Beleuchtungslinse 5 und der Lichtleitung 4 angeordnet

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wird, die sich am Einführungsteil der Endoskopanordnung befinden, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, kann man das Spektralcharakteristik-Korrektursignal bei Berücksichtigung der spektralen Durchlaßkennlinie der Lichtleitung auf. einfache Weise erhalten.

Fig, 3 zeigt ein im einzelnen ausgeführtes Beispiel des in der Fig. 1 gezeigten Spektroskops. Das Licht der Lichtquelle 1 tritt durch die Sammellinse 3 und dann in die rückwärtige Endfläche der Lichtleitung 4. Gegenüber der rückwärtigen Endfläche der Lichtleitung 4 ist ein drehbares Filter 16 angebracht, welches Licht für Jeden Wellenlängenbereich hindurchlassen kann. Das drehbare Filter 16 kann mit einem '15 Antriebsmotor 17 mit konstanter Geschwindigkeit gedreht werden. Es besteht, wie in Fig. 4 dargestellt ist, aus η Spektralfiltern F₁, F₂, F,, ....,F_n mit Lichtdurchlässigkeiten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche, die auf einer lichtabschirmenden Scheibe 18 auf einem Kreisring auf demselben Kreisumfang angeordnet sind.Die Spektralfilter F₁ - F_n können bestimmte Wellenlängenbereiche von infraroter Strahlung über sichtbare Strahlung bis zu ultravioletter Strahlung hindurchlassen und sind zueinander in lichtabgeschirmten Intervallen angeordnet. Auf einem Kreisumfang in der Nähe des Scheibenrandes der Scheibe 18 sind Drehlage-Feststellöffnungen H₁, H₂, ...,H_n an Stellen vorgesehen, die der Lage der lichtabgeschirmten Intervalle zwischen den Filtern entsprechen. Außerdem"* ist auf dem drehbaren Filter 16 eine Anfangsimpuls-Feststellöffnung H_ vorgesehen, die eine Drehung des Filters feststellt. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, ist am unteren Rand des drehbaren Filters 16 ein photoelektrischer Unterbrecher 19 vorgesehen, der die beschriebenen Drehlage-Feststellöffnungen H₁-H_n und die Anfangsimpuls-Feststellöffnung H_g erfaßt. Als photoelektrischer Unterbrecher 19 wird ein optoelek-

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tronischer Koppler verwendet, der zusammen mit einem Verstärker 20 eine Drehlage-Feststellvorrichtung bildet. Wenn das drehbare Filter 16 rotiert, erfaßt die Drehlage-Feststellvorrichtung die Öffnungen H₁ und H_ und gibt ein Feststellsignal auf einen Torimpulsgenerator zum Umschalten 21. Dieser erzeugt das Bildumschaltsignal f in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Eingang des Feststellsignals der Öffnungen und gibt das Bildumsehaltsignal an die in Fig. 1 gezeigte Umschaltvorrichtung 13 weiter.

Von den speziellen Spektralfiltern F₁ - F_n für bestimmte Wellenlängenbereiche können z.B.. für die Filter F_n-2, F_n-1 und F_n R-, G- und B-Filter mit Durchlaßbereichen für R-, G- und B-Licht zur Aufnahme eines Farbbildes einer Farbe: R, G oder blau oder einer Dreifarb-Kombination verwendet werden.

Fig. 5 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 gezeigten Signalverarbeitungsvorrichtung 14. Die Bildsignale jedes Wellenlängenbereichs, die in den Bildspeichern M₁-M_n gespeichert sind, werden durch ein Steuersignal S_c von einer Steuerschaltung 22 simultan ausgelesen und durch D/A-Wandler DA₁ - DA^ wieder in analoge Signale umgeformt, wobei die D/A-Wandler mit den Bildspeichern verbunden sind. Die so D/A umgeformten Bildsignale jedes Wellenlängenbereichs werden auf RGB-Farbdecoder DC₁ - DC gegeben, die jeweils aus drei parallel geschalteten Widerstandsketten bestehen. Der DC₁ besteht z.B. aus einer Widerstandsschaltung mit den Widerständen T₁₁ und T₁^ in Serie, r₁, und r..^ in Serie und T₁C und r..g in Serie geschaltet, wobei diese Serienwiderstände zueinander parallel geschaltet sind. Der DC_n besteht entsprechend aus einer Widerstandsschaltung mit den Widerständen T₁ und r ρ in Serie, r, und r ^ in Serie und r c und r g in Serie geschaltet, wobei diese Serienwiderstände

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zueinander parallel geschaltet sind. Von den Teilerpunkten dieser Widerstandsserienschaltungen werden jeweils aus jedem DC R-, G- und B-Signale entnommen. Es wird z.B. aus dem DC₁ vom Verbindungspunkt der Widerstände T₁₁ und r₁₂ ein R₁-Signal abgegriffen, von dem Verbindungspunkt der Widerstände r..·* und T₁^ ein Gf-Signal und vom Verbindungspunkt der Widerstände T₁C und T₁^ ein Β,,-Signal. Entsprechend erhält man im DC am Verbindungspunkt der Widerstände r_n1 und r ₂ ein R -Signal, am Verbindungspunkt der Widerstände ^rn3 ^^{10 r}n4 ^ein ^_n-Signal und am Verbindungspunkt der Widerstände r c und r g ein B_n-Signal. Das Teilerverhältnis der Widerstände in der Widerstandeserienschaltung in den RGB-Farbdecodern DC₁ - DC_n ändert sich von Decoder zu Decoder und wenn ein Bild in jedem Wellen längenbereich in einer speziellen darzustellenden Farbe , d.h. in einer einzigen Farbe, darzustellen ist, ist es möglich, die Signalbeträge für R, G und B für jeden Decoder einzustellen, um R-,G- und B-Signale zu erhalten, die die Ausstrahlung der gewünschten Spezialfarbe liefern. Werden z.B. die R₁- ,G₁ - und B₁ -Signale des Decoders DC₁ direkt über Trennstufen usw. auf den Monitor 15 gegeben, kann Bildinformation, die einem Wellenlängenbereich entspricht, in einer speziellen Farbe dargestellt werden. Ähnlich kann, wenn R₂- G₂- und B₂ -Signale des Decoders DC₂ direkt dem Monitor 15 zugeführt werden, eine einem anderen Wellenlängenbereich entsprechende Bildinformation in einer von der obigen speziellen Farbe verschiedenen Farbe dargestellt werden.Weiterhin kann ebenso von den R_n- , G_n- und B_n Signalen des η-ten Decoders DC eine zu den vorangehenden Darstellungen verschiedene Farbdarstellung erhalten werden. Um jeden Signalsatz (R₁, G₁, B₁), (R₂, G₂ ,B₂) ·.·., (R_n , G , B) selektiv zu empfangen und dem Monitor 15 zuzuführen, ist eine Multiplexvorrichtung 23 zwischengeschaltet. Die Multiplexvorrichtung 23 weist Eingänge T_{R1 f} T_Q1 und T_ß1 für die Signale R₁, G₁, B₁ auf, Eingänge T_R2, T_Q2, T_ß2 für die Signale R₂,G₂,B₂

ο 4 J ζ ο ο ι und Eingänge T^, T_Qn, Tg_n für die Signale R_n, G_n,B_n

Durch Umschaltung der Multiplexvorrichtung 23 können darin vorgesehene Ausgangsanschlüsse T_Rq, Tq₀, Tg₀ mit jedem der Eingänge (T_R1, T_Q1, T_ß1) , (T^, T_Q2, T₃₂),.... (T_11n, T_Qn, T_Bn) verbunden werden, um Bildinformation mit jeder Wellenlänge in einer einzigen Farbe auf dem Monitor 15 darzustellen. Die Ausgangsanschlüsse T_R0, T_GQ ,T₅₀ der Multiplexvorrichtung 23 sind jeweils mit den RGB-Eingängen des Monitors 15 über Trennstufen 24, 25 und 26 verbunden» Außerdem sind in der Multiplexvorrichtung 23 Eingangsanschlüsse T_R, T_G, Tg vorgesehen, Auf den Eingangs anschluß T_R werden die in einem Addierer 27 summierten Signale R₁ , R₂ ,....R_n von den RGB-Decodern DC₁, DC₂, ....DC_n gegeben, auf den Eingangsanschluß T_Q die G₁, G₂, ...G_Q-Signale der Decoder DC₁, DC₂,...DC_n, die in einem Addierer 28 zuvor summiert wurden und auf einen Eingangsanschluß Tg die von einem Addierer summierten B₁-, B₂- ,....B -Signale der Decoder DC₁ , DC₂,...DC_n. Durch Umschalten der Eingangsanschlüsse T_R, T„, Tg durch die umschaltende Multiplexvorrichtung 23 werden diese Anschlüsse mit den Ausgangsanschlüssen T_Rq, T_G0, Tg₀ verbunden, so daß das Bild jedes Wellenlängenbereichs dem Bild jedes anderen Wellenlängenbereichs überlagert werden kann und so in Farbe auf dem Monitor 15 dargestellt werden kann .

Wenn die in den Bildspeichern M₁-M_n gespeicherten Bildsignale ausgelesen werden und dabei die Auslesegeschwindigkeit einige Male durch das Steuersignal S_c der Steuerschaltung 22 auf größere Werte als die der Normalgeschwindigkeit erhöht wird, um die Signale aufeinanderfolgend auszulesen, und gleichzeitig die Umschaltung in der Multiplexvorrichtung 23 nacheinander für die Eingangsanschlüsse (T_R1, T_Q1, T_ß1), (T_R2, T_Q2, und (T_11n, T_Gn, Tg_n) ausgeführt wird, kann das Bild

J 4 ο i ο . / für jeden Wellenlängenbereich getrennt werden und so können farblich getrennte Bilder in verschiedenen Farben dargestellt werden.

Wenn die in den Bildspeichern M-J-M_n nacheinander bei Auswahl einer bestimmten Adresse durch das Steuersignal Sp der Steuerschaltung 22 ausgelesen werden und die Darstellung unter Benutzung dieser Adresse ausgeführt wird, ist es darüberhinaus möglieh, die Spektralwellenreflexion und Absorption für einen bestimmten Objektpunkt darzustellen.

Fig. 6 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel der Spektralcharakteristik-Korrekturvorrichtung 12 der Fig. 1. Das in jeden Wellenlängenbereich aufgespaltene Licht wird von einem Lichtempfangselement 9 (Fig. 1 oder Fig. 2) empfangen und in elektrische Signale umgewandelt, die dann der Abtast- und Halteschaltung 11 durch den Verstärker 10 zugeführt werden. Das so abgetastete und gehaltene Signal wird in einem AD-Wandler 30 in ein digitales Signal umgeformt und dem programmierbaren Speicher ROM 31 zugeführt. Der programmierbare ROM 31, in dem bereits zuvor Spektralkorrekturdaten gespeichert wurden, kann die Korrekturdaten entsprechend den Werten des oben erwähnten digitalen zugeführten Signals auswählen und ausgeben. Die Eingabe/Ausgabe-Operation des ROM 31 wird mit Hilfe des Bildumschaltsignals f entsprechend für jeden Wellenlängenbereich durchgeführt. Die Korrekturdaten des ROM 31 werden in einem DA-Wandler 32 wieder in Analogsignale überführt und einem Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 8 zugeführt.

Im Verstärker 8 wird die Verstärkung so durch das Korrektursignal aus dem DA-Wandler 32 automatisch eingestellt, daß die Höhe des aufgenommenen Bildsignals des Bildaufnahmeelements 7 für jeden Wellenlängenbereich auf einen geeigneten Pegel geregelt wird.

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Die Figuren 7 und 8 zeigen Beispiele eines auf dem Monitor 15 dargestellten Bildes. Fig. 7 zeigt ein Darstellungsbeispiel für ein Bild, das in zahlreichen Wellenlängenbereichen aufgenommen wurde, dann zu einem Bild in verschiedenen Wellenlängenbereichen zusammengesetzt wurde und als Farbbild dargestellt ist. Jeder Punkt des Objekts weist für jeden Wellenlängenbereich unterschiedliche Reflexions- und Absorptionsfaktoren auf und es können ein Teilbereich A, der in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufgenommen ist, und ein Teil B, der in einem anderen Wellenlängenbereich aufgenommen ist, gleichzeitig dargestellt werden.Rechts neben dem Bild sind Spektren der Spektralanalyse dargestellt, die Absorptionsspektren in Punkten P₁ und Pp aus dem dargestellten Bild zeigen. Fig. 8 zeigt einen unterteilten Bildschirm, um die Aufnahmen in den verschiedenen Wellenlängenbereichen zu zeigen, wobei entsprechend vier in vier unter schiedlichen Wellenlängenbereichen aufgenommene Bilder E,F,G und H jeweils einzeln in Farbe dargestellt sind. Rechts neben dieser Darstellung sind wie bei der Fig.7 Spektren der Spektralanalyse gezeigt, die Absorptionsspektren an Punkten P, und P^ darstellen. Wie zuvor beschrieben wurde, ist es möglich, wenn die BiIdinformation unter Beleuchtung eines Objekts in verschiedenen Wellenlängenbereichen aufgenommen, für jeden Wellenlängenbereich im Bildspeicher gespeichert wird und dann ausgelesen und wie gewünscht verarbeitet wird, die Bilder in Farbe in verschiedenen überlagerten, gleichzeitig dargestellten Wellenlängenbereichen darzustellen oder auch, den Schirm aufzuteilen und die Bilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen auf dem unterteilten Schirm in unterschiedlichen Farben darzustellen. Darüberhinaus kann in beiden Fällen zusätzlich für einen bestimmten Punkt das Absorptionsspektrum dargestellt werden. Auf der Grundlage dieser Informationsanalyse ist es möglich, gefährdete, abnormale Teilbereiche von normalen Teilbereichen zu

unterscheiden und so Abnormitäten, wie krankhafte Teilveränderungen, leicht und schnell festzustellen.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel strahlt die Lichtquelle 1 Licht mit einem breiten Spektrum von infrarotem Licht über sichtbares Licht bis zu ultraviolettem Licht ab, es ist jedoch ebenfalls möglich, eine größere Anzahl von Leuchtdioden mit verschiedenen Wellenlängenbereichen anstelle der beschriebenen Lichtquelle zu benutzen.

Darüberhinaus sind zahlreiche andere Ausführungsbeispiele der Erfindung denkbar, die auf der Grundlage der durch die Ansprüche festgelegten Erfindungsidee basieren und die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.

- Leerseite -

Claims

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ReicheltLB^ch«

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6000 Frankfurt σ. M. I

10793

OLYMPUS OPTICAL CO.,LTD., Tokyo,Japan

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P a tentansprüche

Endoskopanordnung, in der ein optisches Bild eines beleuchteten Objekts durch ein an einem Endbereich des Endoskops vorgesehenes Aufnahmeelement aufgenommen wird, in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, zu einem Videosignal verarbeitet wird und auf einem Bildschirm dargestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Endoskopanordnung eine Beleuchtungsvorrichtung (1-7, 16-21) zum Beleuchten des Objekts, die in zeitlicher Aufeinanderfolge in zahlreiche Wellenlängenbereiche aufgespaltenes Licht auf das Objekt strahlt, aufweist, ein Lichtempfangselement (9) aufweist mit der gleichen Kennlinie wie das in der Beleuchtungsvorrichtung vorgesehene Bildaufnahmeelement (8), um das in zahlreiche Wellenlängenbereiche aufgespaltene Licht zu empfangen und in elektrische Signale umzuformen, und eine Korrektureinrichtung (8-11) aufweist zum Steuern der elektrischen Signale vom Ausgang des oben erwähnten Bildaufnahmeelements (8) auf der Grundlage der elektrischen Signale, die das Lichtempfangselement (9) liefert, und zum Korrigieren der Spektralcharakteristik, und eine Signalverarbeitungseinrichtung (13, M₁ - M_n, 14) aufweist, um für jeden Wellenlängenbereich die in der Korrekturvorrichtung (8-12) korrigierten elektrischen Signale zu verarbeiten und zum Erzeugen von Signalen für die Darstellung auf dem Bildschirm und die das Bild in jedem Wellenlängenbereich darstellt, unter Benutzung der Signale der Signalverarbeitungseinrichtung mit Hilfe bestimmter Farbsignale und mit Hilfe der Form der Spektralwellen.

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2. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (8-12) aus einer Korrektursignal-Erzeugungsschaltung (9-12) zum Erzeugen eines Spektralcharakteristik-Korrektursignals, basierend auf dem elektrischen Signal des Lichtempfangselements (9) und aus einer Verstärkerschaltung (8) variabler Verstärkung besteht zum Verstärken des elektrischen Signals des Bildaufnahmeelements (9) und zum automatischen Steuern der Verstärkung mit Hilfe des Korrektursignals der Korrektursignal-Erz eugungs schal tung (9-12).
3. Endoskopanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektursignal-Erzeugungsschaltung (9-12) <=ine Abtast- und Halteschaltung (11) zum Abtasten und Halten der elektrischen Signale, die das Lichtempfangselement (9) liefert und eine A/D-Wandlervorrichtung

(30) aufweist, um die abgetasteten und gehaltenen Signale in digitale Signale umzuformen und ferner eine Speichervorrichtung (31) enthält, die die digitalen Signale aufnimmt und auswählt und entsprechend dem Wert des digitalen Signals Spektralkorrekturdaten ausgibt und eine D/A-Wandlervorrichtung (32) aufweist, um die Spektralkorrekturdaten der Speichervorrichtung in analoge Signale umzuformen und diese der Verstärkerschaltung (8) variabler Verstärkung zuzuführen.
4. Endoskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Signalverarbeitungseinrichtung (13,M₁-M ,14) eine Umschaltvorrichtung (13) aufweist zum Umschalten ^ und Ausgeben der durch die beschriebene Korrektureinrichtung (8-12) korrigierten elektrischen Signale in Übereinstimmung mit dem Wellenlängenbereich und zahlreiche Signalhaltevorrichtungen (M^-NL) aufweist,

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um die elektrischen Signale der Umschaltvorrichtung für jeden Wellenlängenbereich aufeinanderfolgend anzusammeln, und eine Signalverarbeitungsvorrichtung (14) enthält zum wahlweisen Auslesen der angesammelten elektrischen Signale aus den zahlreichen Signalhaltevorrichtungen (M^ - M_n) und ziis Erzeugen von Signalen für die Bildschirmdarstellung,,
5. Endoskopanordnung nach Anspruch 4, dadu.rch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsvorrichtung (14) eine Steuerschaltung (22) aufweist zum Steuern der Signalauslesung aus den zahlreichen Signalhaltevorrichtungen (M₁ - M_n) _t und zahlreiche D/A-Umwandlervorrichtungen (DA- - DA^) aufweist, um die Signale von den Haltevorrichtungen (M>. - KL) für jeden Wellenlängenbereich in analoge Signale umzuformen,und eine Vielfarbsignal-Wandlervorrichtung (DC^ - DC_n) aufweist, um diese analogen Signale für jeden Wellenlängenbereich in rote, grüne und blaue Signale eines Wertes umzusetzen, der für jeden Wellenlängenbereich dessen jeweiliger Farbdarstellung entspricht , und drei Additionsvorrichtungen (27, 28, 29) aufweist zum Überlagern der Farbsignale der bestimmten, für jeden Wellenlängenbereich durch Rot-, Grün- oder Blausignale umgesetzten , Farben,und einen Umschaltkreis (23) aufweist zum Umschalten der von den drei Addiervorrichtungen (27, 28,29) gelieferten überlagerten Rot-, Grün- und Blau-Signale und der für jeden WeI-lenlängenbereich von der Vielfarbsignal-Wandleranordnung (DC-J - DC_n) gelieferten Rot-,Grün- und Blausignale und zur Abgabe dieser Signale an die Bildschirmvorrichtung (15).

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6. Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (1-7, 16-21) ein drehbares Filter (16) mit zahlreichen Spektralfiltern (F₁ - F_n) mit einer Durchlässigkeit gegenüber der Lichtquellenstrahlung für unterschied liehe Wellenlängenbereiche aufweist, die auf demselben Kreisumfang kreisförmig angeordnet sind und daß die Beleuchtungsvorrichtung Umsehaltsignale (f) für die Signalhalterorrichtung (M^ - M_n) liefert, indem die Drehlage des drehbaren Filters (16) bezüglich jedes Spektralfilters (F^ - F_n) festgestellt wird.