DE3337455A1 - Endoskopisches photografiegeraet - Google Patents

Endoskopisches photografiegeraet

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    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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Description

Endoskopisches Photographiegerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein endoskopisches Photographiegerät mit einem Festkörper-Bildsensor.
Es wurde eine Fernsehkamera mit einem Festkörper-Bildsensor verwendet, um ein endoskopisches Bild eines Körperholraumes zu beobachten oder aufzunehmen. Das zu untersuchende Objekt wird durch eine Beobachtungslampe, wie beispielsweise eine Halogenlampe, beleuchtet, um es zur unmittelbaren Diagnose beobachten zu können. Das Objekt muß jedoch durch eine Stroboskop-Lichtquelle, wie beispielsweise eine Xenon-Lampe, beleuchtet v/erden, um es zur Erzeugung eines Stehbildes zur Aufzeichnung oder späteren Diagnose aufnehmen zu können. Auf diese Weise werden Lichtquellen
entsprechend dem Beobachtungsbetrieb und dem Betrieb zur Aufnahme eines Stehbildes geschaltet.
In dem endoskopischen Photographiergerät führt die Fernsehkamera eine Zeilensprungabtastung mit einer Geschwindigkeit von 1/6 0 s (etwa i6,7 ms) durch. Die Stroboskoplichtquelle blitzt in einem Bereich zwischen mehreren 100 \is und 10 ms im automatischen Blitzbetrieb. Wenn die Stroboskoplichtquelle während einer Maximalperiode von 10 ms blitzt, kommt diese Periode nahe an die Abtastzeit (16t7 ms). Wenn der Anfangszeitpunkt des Blitzens der Stroboskoplichtquelle beträchtlich von dem Anfangszeitpunkt des Abtastens eines Teilbildes abweicht, können die Lichtstrahlen von der Stroboskoplichtquelle nicht wirksam verwendet werden. Wenn außerdem von der Lichtquelle für die Diagnose (Beobachtungsbetrieb) auf die Stroboskoplichtquelle (Betrieb zur Aufnahme eines Stehbildes) umgeschaltet wird, werden Strahlen von diesen beiden Lichtquellen gemischt, was zu einem nebeligen bzw. verschwommenen Bild führt. Als Ergebnis kann kein klares Bild erhalten werden. Zusätzlich zu diesem Nachteil entsprechen 90 %.oder mehr der Belichtungszeit (1/60 s) einer Leerlaufzeit, die nicht zur Ladungsspeicherung verwendet werden kann, wenn die Blitzperiode des Stroboskops auf den kürzesten Wert (wenn beispielsweise die Stroboskoplichtquelle während 1/1000 s oder weniger blitzt) eingestellt wird. Während dieser Nichtspeicherzeit ändert sich die ge-
speicherte Ladungsverteilung infolge eines Dunkelstromes.
ι.
Als Ergebnis kann kein gutes Videobild erhalten werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein endoskopisches Photographiegerät anzugeben, durch das die Lichtemission einer Lichtquelle so gesteuert werden kann, daß die Qualität eines sich ergebenden Bildes verbessert wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein endoskopisches Photographiegerät, das einen Kreis aufweist, durch den bewirkt wird, daß eine Quelle für Photographierlicht, d.h. eine elektronische Blitzröhre, Licht synchron mit einem Übertragungsgattersignal emittiert, das nach der Erzeugung eines Auslösesignales geliefert wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein endoskopisches Photographiegerät, das einen Kreis zur Beendigung der Lichtemission der Lichtquelle aufweist, um ein photographisches Gesichtsfeld wenigstens während der Abtastzeit eines Teilbildes (field) oder während der Abtastzeit eines Rahmens (frame) abgedunkelt wird, bevor ein Stehbild aufgenommen wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein endoskopisches Photographiegerät, das einen Kreis
zur Anzeige eines Bildes während einer Periode aufweist, in der das photographische Gesichtsfeld abgedunkelt ist, wobei das Bild erhalten wird, bevor das photographische Gesichtsfeld abgedunkelt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein endoskopisches Photographiegerät mit einem Kreis zur Übertragung von Ladung, die auf dem Festkörper-Bildsensor gespeichert ist, unmittelbar nach dem Blitzen der elektronischen Bildröhre.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen endoskopischen Photographiegerätes;
Fig. 2 ein Blockschaltbild des endoskopischen Photographiegerätes der Fig. 1;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebes des Kreises der Fig. 2;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäiien endoskopischen Photographiegerätes;
Fig. 5 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebes des Gerätes der Fig. 4;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen endoskopischen Photographiegerätes;
Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebes des in der Fig. 6 dargestellten Kreises;
und
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines endoskopischen Photographiegerätes.
Wie dies aus der Figur 1 ersichtlich ist, ist eine Festkörper-Fernsehkamera 14 auf einem Okularteil 12 eines Endoskops 11 über einen Fernsehadapter 13 befestigt. Ein Verbindungsstecker 17 am körperfernen Ende einer Universalleitung 16, die sich von einem Operationsbereich 15 des Endoskops 11 aus erstreckt, ist mit dem Sockel einer Lichtquelleneinheit 18 verbunden. Eine von der Fernsehkamera
ausgehende Leitung 19 ist mit einer Steuereinheit 20 für die Kamera (CCU) verbunden. Die Steuereinheit 20 ist mit einer Anzeigeeinheit 21 mit einer Kathodenstrahlröhre und der Lichtquelleneinheit 18 verbunden.
Wie dies aus der Figur 2 ersichtlich ist, ist der Festkörper-Bildsensor der Fernsehkamera 14, bei dem es sich beispielsweise um eine CCD-Einheit 22 (ladungsgekoppelte Einheit) handelt, mit dem Eingangsanschluß eines Videosignal-Prozessors 23 der Steuereinheit 20 verbunden. Die CCD-Anordnung ist auch mit dem Ausgangsanschluß eines Zeitkreises 24 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse des Videosignal-Prozessors 23 sind mit der Anzeigeeinheit 21 und mit dem Eingangsanschluß eines Detektors 25 für das Übertragungsgattersignal verbunden. Der Ausgangsanschluß des Detektors ist mit einem Eingangsanschluß eines Folge- bzw. Befehlskreises 26 verbunden. Der Ausgangsanschluß eines Auslösedetektors 27 ist mit einem anderen Eingangsanschluß des Befehlskreises 26 verbunden. Der Auslösedetektor 27 dient dazu, den Betrieb eines Auslöseschalters 28 des Fernsehadapters 13 zu ermitteln.
Die Ausgangsanschlüsse des Befehlskreises 26 sind mit einem Beleuchtungskreis 29 der Lichtquelleneinheit 18
und mit dem Eingangsanschluß eines Spiegelstauer- und Lampen-Beleuchtungskreises 30 jeweils verbunden. Der Beleuchtungskreis 29 ist mit einer elektronischen Blitzröhre 31 (Stroboskopröhre) verbunden, um das Blitzen der Blitzröhre 31 zu steuern. Der Spiegelsteuer- und Lampen-Beleuchtungskreis 30 ist mit einem Solenoid 32 zur Spiegelsteuerung und einer Beobachtungslampe 33 {Halogenlampe) verbunden.
Die Arbeitsweise des zuvor beschriebenen endoskopischen Photographiegerätes wird im folgenden im Zusammenhang mit dem Zeitdiagramm der Figur 3 erläutert.
Der Betreibsschalter der Lichtquelleneinheit 18 und die Beobachtungslampe 33 werden eingeschaltet, so daß Licht auf einen optischen Lichtleiter 11a des Endoskops 11 über einen Spiegel 34 einfällt. Das Beobachtungslicht erleuchtet durch den optischen Lichtleiter 11a ein Objekt 35, das geprüft werden soll. Von dem Objekt 3 5 reflektiertes Licht wird durch einen Bildleiter 11b übertragen und als ein Objektbild auf eine Bildaufnahmeoberfläche der CCD-Einheit 22 der Fernsehkamera 14 fokussiert. Die CCD-Einheit 22 wandelt das Objektbild synchron mit einem Zeitsignal von dem Zeitkreis 24 in ein Videosignal um. In diesem Falle wird die CCD-Einheit 22 entsprechend einer
Zeilensprungabtastung abgetastet. Das Videosignal wird an den Videosignal-Prozessor 23 der Steuereinheit 20 angelegt und in einer bekannten Weise verarbeitet. Das Videosignal von dem Videosignal-Prozessor 23 wird an die Anzeigeinheit mit der Kathodenstrahlröhre angelegt und als ein Objektbild, beispielsweise als das Bild eines Körperhohlraumes, angezeigt. Wenn das Videosignal an den Detektor 25 angelegt wird, wird nur ein Übertragungsgattersignal S1 von dem Videosignal ermittelt. Das Signal SI weist eine Signalkomponente auf, die während der Zeilensprungabtastungsperiode (1/60 s) erzeugt wird. Wenn in diesem Zustand der Arzt oder die Bedienungsperson den Auslöseschalter 28 zur Zeit t1 einschaltet, um ein Stehbild zu photographieren, ermittelt der Auslösedetektor 27 den Betriebszustand des Auslöseschalters 28 und erzeugt ein Auslösesignal S2. Wenn das Auslösesignal S2 an den Befehlskeis 26 angelegt wird, liefert dieser Befehlskreis 26 ein Steuersignal zum Spiegelsteuer- und Lampen-Beleuchtungskreis 30 in Antwort auf die Vorderflanke des Auslösesignales S2. Der Spiegelsteuer- und Lampen-Beleuchtungskreis 30 erregt den Solenoid 32 zur Spiegelsteuerung, um den Spiegel hochzufahren. Zur selben Zeit schaltet der Spiegelsteuer- und Larapen-Beleuchtungskreis 3 0 die Halogenlampe 33 aus. Der ßefehlskreis 26 liefert ein Triggersignal S3 an den Beleuchtungskreis 29
in Antwort auf eine Impulskomponente des übertragungsgattersignales S1, das zur Zeit t? erscheint, nachdem das Auslösesignal S2 erzeugt wurde. Der Beleuchtungskreis 29 erregt die Blitzröhre 31 in Antwort auf das Triggersignal S3. Wenn die Blitzröhre eine vorgegebene Periode lang blitzt, schaltet sie sich aus. Die vorgegebene Periode fällt in die Abtastperiode für ein Feld bzw. Teilbild (field), d.h. in das Impulsintervall (1/60 s) des übertragungsgattersignales S1. Es werden alle Lichtstrahlen von der Blitzröhre 31 als Lichtstrahlen zur Aufnahme eines Stehbildes verwendet. Wenn in diesem Fall der Betrieb des Beleuchtungskreises 29 in Bezug auf das Triggersignal S3 verzögert wird, muß die Verzögerungszeit in eine Differenz (z.B. 6,7 ms) zwischen der Tastperiode (16,7 eines Teilbildes und der Blitzperiode (10,0 ms) fallen.
Wenn die Blitzröhre 31 blitzt und ausgeschaltet wird, liefert der Befehlskreis 26 ein Zurückstellsignal an den Spiegelsteuer- und Lampen-Beleuchtungskreis 30 in Antwort auf einen Übertragungsgatterimpuls. Die Lampe 3 3 wird daher eingeschaltet und der Spiegel 33 kehrt in seine ursprüngliche Position zurück, so daß das Beobachtungslicht in den optischen Lichtleiter 11a geführt wird. Das endoskopische Photographiergerät wird dann in den Beobachtungszustand gebracht bzw. eingestellt.
Die Blitzröhre 31 wird in Antwort auf den Übertragungsgatterimpuls getriggert, der unmittelbar auftritt, nachdem der Auslöseschritt ausgeführt ist. Wenn in diesem Fall der Aus-Betrieb der Beobachtungslampe 33 oder das Hochfahren des Spiegels verzögert wird, kann das Beobachtungslicht in das Blitzlicht eingemischt werden, was zu einem verschwommenen Bild führt. Um diesen Nachteil zu vermeiden, blitzt die Blitzröhre 31 nach wenigstens einer Abtastperiode eines Teilbildes von der Zeit an, zu der der Übertragungsgatterimpuls nach dem Auslöseschritt erscheint. Genauer gesagt erzeugt der Befehlskreis 26, wie dies in der Figur dargestellt ist, zur Zeit t_ ein Triggersignal S4 in Antwort auf einen Gatterimpuls, der als nächstes nach dem Übertragungsgatter-impuls erzeugt wird, der unmittelbar nach dem Auslösesignal S2 auftritt. Der Beleuchtungskreis 29 bewirkt, daß die Blitzröhre 31 in Antwort auf das Triggersignal S4 blitzt. Aus diesem Grunde wird das Beobachtungslicht nicht in das Blitzlicht eingemischt, wodurch ein verschwommenes Bild vermieden wird. Es wird festgestellt, daß die Lichtverteilung durch das Bezugszeichen L2 angezeigt ist.
Entsprechend der obigen Beschreibung wird die Startzeit der Blitzröhre um eine ADtastperiode für ein Teilbild verzögert. Sie kann jedoch um die Abtastzeit für zwei Teilbilder (z.B.
einen Rahmen bzw. ein Vollbild (frame)) oder länger verzögert werden.
Wie dies oben beschrieben wurde, wird, wenn der Dunkelzustand hergestellt ist, bevor ein Stehbild photographiert wird, kein Bild auf der Anzeige 21 angezeigt, so daß der Beobachter über diesen Anzeigezustand oftmals beunruhigt ist. Um den Beobachter zu beruhigen bzw. diesen Zustand zu beseitigen, ist in der Steuereinheit 20 ein Unterspeicher 36 mit einem CCD- oder CTD-Speicher oder einem herkömmlichen digitalen Speicher angeordnet, wie dies in der Figur 4 dargestellt ist. Der Einschreib-Anschluß des Unterspeichers
36 ist mit dem Ausgangsanschluß des Videosignal-Prozessors 23 verbunden. Der Auslese-Anschluß des Unterspeichers ist mit dem einen Eingangsanschluß eines Schaltkreises 37 verbunden. Der andere Eingangsanschluß des Schaltkreises 37 ist mit dem Ausgangsanschluß des Videosignal-Prozessors 23 verbunden. Der gemeinsame Anschluß des Schaltkreises
37 ist mit der Anzeigeeinheit 21 mit der Kathodenstrahlröhre verbunden. Ein Videorekorder 38 ist direkt mit dem Ausgangsanschluß des Videosignal-Prozessors 23 verbunden.
Der Betrieo des in der Figur 4 dargestellten Kreises wird im folgenden im Zusammenhang mit dem Zeitdiagramm der Figur 5 erläutert. Im Beobachtungsbetrieb, wenn der Auslöseschalter
betätigt ist, wird das Auslösesignal an den Befehlskreis 26 geliefert. Der Befehlskreis 26 bewirkt, daß die Beobachtungslampe 33 in Antwort auf das Auslösesignal ausgeschaltet wird, und daß sich der Spiegel 34 anhebt. Die Halogenlampe 33 und der Spiegel 34 können infolge einer Betriebsverzögerung nicht unmittelbar in Antwort auf das Auslösesignal betätigt werden. Aus diesem Grunde wird die CCD-Einheit 22 durch reflektiertes Licht des Beobachtungslichtes von dem Objekt während einer Zeitperiode von t1 bis t. beleuchtet. In diesem Fall liefert der Befehlskreis 26 das Einschreib-Signal an den Unterspeicher 36, um das Teilbild-Videosignal entsprechend der Zeit t.. in dem Unterspeicher 36 zu speichern und zur selben Zeit bewirkt der Befehlskreis 26, daß der Schaltkreis 37 zu dem Anschluß schaltet, der mit dem Unterspeicher 36 verbunden ist. Aus diesem Grunde wird das Auslese-Videosignal vom Unterspeicher 36 an die Anzeigeeinheit 21 angelegt. Das Videosignal wird dann als ein Bild auf der Anzeigeeinheit 21 angezeigt. Die Bildladung, die durch das Beobachtungslicht während der Zeitperiode von t bis t„ erhalten wird, wird während einer Zeitperiode von t„ bis t~ übertragen. Das entsprechende Videosignal wird in dem Unterspeicher 36 gespeichert. Das gespeicherte Videosignal wird zur Zeit t. über den Schaltkreis 37 an die Anzeigeeinheit 21 geliefert. Dieses Videosignal wird auf der Anzeigeeinheit 21
angezeigt. Das Beobachtungslicht wird zur Zeit t. völlig ausgelöscht und der Körperhohlraum wird wenigstens während der Abtastperiode eines Tcilbildes nicht durch ein Licht beleuchtet, um ein verschwommenes Bild zu vermeiden. Auf diese Weise wird der Körperhohlraum im dunklen Zustand gehalten. Nur ein dem dunklen Zustand entsprechendes Videosignal wird von der CCD-Einheit 22 während dieser Zeitperiode erzeugt, so daß der Ausgang von der CCD-Einheit 22 ein Signal istf das kein Bild anzeigt. Wenn dieses Signal an die Anzeigeeinheit 21 geliefert wird, wird kein Bild auf dieser Anzeigeinheit 21 angezeigt. Wie dies zuvor beschrieben wurde, wird jedoch das Videosignal des Teilbildes, das dem Teilbild zur Zeit des Auslöseschrittes entspricht, von dem Unterspeicher 36 ausgelesen und an die Anzeigeeinheit 21 geliefert. Als ein Ergebnis wird ein Bild auf der Anzeigeeinheit 21 angezeigt.
Wenn ein vorbestimmtes Zeitintervall, d.h. die Abtastperiode eines Teilbildes, abgelaufen ist, liefert der Befehlskreis 26 ein Triggersignal an den Beleuchtungskreis 29, weshalb die Blitzröhre 31 blitzt. Die CCD-Einheit 22 speichert die Bildladung entsprechend dem Betrag des Blitzlichtes. Die gespeicherte Ladung wird während einer Zeitperiode von t,- bis t, übertragen und wird verarbeitet. In diesem Falle wird das Videosignal in dem Unterspeicher 36 gespeichert
und auf der Anzeigeeinheit 21 über den Schaltkreis 37 angezeigt. Nachdem die Blitzröhre 31 ihr Aufblitzen beendet, wird die Halogenlampe 33 wieder eingeschaltet, und der Spiegel 34 kehrt in die ursprüngliche Position zurück.
Im dunklen Zustand wird das Bild zur Verhinderung eines verschwommenen Bildes auf der Anzeigeeinheit angezeigt, um den Beobachter zu beruhigen, wodurch eine endoskopische Diagnose glatt und ruhig ausgeführt werden kann.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform blitzt die Blitzröhre während einer maximalen Periode (10,0 ms). Die Blitzröhre kann jedoch eine kürzere Zeitperiode lang blitzen, wenn Nahaufnahmen aufgenommen werden.
Wie dies eingangs erläutert wurde, blitzt die Blitzröhre in einem Bereich zwischen 1/60 s und 1/1000 s im automatischen Blitzbetrieb. Insbesondere wenn eine Verschlußgeschwindigkeit vergrößert wird, ändert sich die Ladungsverteilung der CCD-Einheit infolge des Einflusses des Dunkelstromes. Der Dunkelstrom der CCD-Einheit wird vergrößert, wenn die Umgebungstemperatur vergrößert wird. Wenn die CCD-Einheit am körperfernen Bereich des Endoskops angeordnet ist, der hohen Temperaturen unterworfen ist, kann der Dunkelstrom
333745S
- 19 nicht vernachlässigt werden.
Gemäß der Ausführungsform der Figur 6 wird, wenn die Bedienungsperson einen Auslöseschalter 28 drückt, ein Auslösesignal E12 vom Auslösedetektor 112 zur Zeit t*Q erzeugt, wie dies in der Figur 7 dargestellt ist. Wenn die Bedienungsperson eine motorgesteuerte Photographie ausführen möchte, drückt sie ununterbrochen den Auslöseschalter 28 ο Während der Auslöseschalter 28 im eingeschalteten Zustand gehalten wird, wird das Signal E12 auf den logischen Pegel "1" eingestellt.
Die Vorderflanke des Auslösesignales E12 setzt ein R-S-Flip-Flop 114 (FF). Ein Q-Ausgangssignal E14 vom Flip-Flop 114 wird auf den logischen Pegel "1" gebracht. Ein Spiegelantrieb 116 steuert einen Spiegel 34, um diesen in Antwort auf E14 = "1" anzuheben. Das Licht von einer Beobachtungslampe 33 wird nicht zu einem optischen Lichtleiter 11a geführt, so daß der Schirm der Kathodenstrahlröhre zeitweise dunkel wird (Zeit t.. Q bis t...) . Das Signal E12 wird an ein NOR-Gatter 118 geliefert. Da E12 = "1" gilt, wird ein Rücksetz-Ausgangssignal E18 vom NOR-Gatter 118 auf einen logischen Pegel "0" eingestellt. Wenn das Flip-Flop 114 in Antwort auf E12 = "1" gesetzt wird, kann
- 20 es nicht zurückgesetzt werden, solange E18 = "0" gilt.
Die Vorderflanke des Auslösesignales E12 triggert einen Verzögerungskreis 120, wie einen monostabilen Multivibrator. Der Verzögerungskreis 120 erzeugt dann einen Verzögerungsimpuls E20 mit dem logischen Pegel "1". Wenn ein vorbestimmtes Zeitintervall, das durch eine Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators vorgegeben ist, abgelaufen ist, nimmt der Impuls E20 den logischen Pegel "0" an (Zeit t12).
Die Hinterflanke des Verzögerungsimpulses E20 triggert einen Zähler 122 für einen Rahmen bzw. ein Vollbild (Zeit t12)· Der Zähler 122 beginnt Impulse zu zahlen, die einem Rahmen (einem Schirm) des CCD-Bildsensors 22 entsprechen und erzeugt ein Übertragungsgattersignal E22 des logischen Pegels "1" während der Periode des einen Rahmens (t12 bi-s
Das Gattersignal E22 wird an ein CCD-Steuergerät 138 angelegt. Das CCD-Steuergerät 138 tastet die CCD-Einheit 22 während der Periode eines Rahmens in Antwort auf das Signal E22 ab und führt die Ladungsübertragung von den Zellen der CCD-Einheit 22 aus, um die CCD-Einheit 22 vollständig zu entladen. Während dieser Periode (Zeit t-2 bis t14) wird durch die CCD-Einheit 22 kein optisches Bild
gebildet. Ein Bildsignal E40 von der CCD-Einheit 22 zeigt Dunkelheit an. Wenn die Ladungsübertragung beendet ist, nimmt das Gattersignal E22 den logischen Pegel "0" an.
Die Hinterflanke des Gattersignals E22 triggert einen Impulsgeber 124, wie beispielsweise einen monostabilen Multivibrator, der eine sehr kleine Zeitkonstante besitzt. Der Impulsgeber 124 erzeugt dann einen Impuls E24 mit dem logischen Pegel "1" (Zeit t14). Der Impuls E24 dient über ein OR-Gatter 126 als ein Stroboskop-Triggerimpuls E26 (Zeit t...). Der Impuls E26 triggert einen Stroboskop-Beleuchtungskreis 128. Der Beleuchtungskreis 128 wird in Antwort auf die Vorderflanke des Impulses E26 getriggert und erregt eine Stroboskopsröhre 130 (nach der Zeit t14).
Wann der Belichtungspegel der CCD-Einheit 22, der in Übereinstimmung mit den Leuchtdichte-Daten der CCD-Einheit 22 berechnet wird, einen vorbestimmten Wert nach dem Blitzen der Stroboskopröhre 130 erreicht hat, erzeugt ein Autobelichtungskreis 13 2 einen Impuls E32 "Stoboskop-Aus" mit dem logischen Pegel "1" (Zeit tlg). Wenn der Beleuchtungskreis 128 den Impuls E32 empfängt, entregt er die Stroboskopröhre 130 (Zeit t.g). In diesem Augenblick ist die Aufzeichnung einer dem optischen Bild des Objektes entsprechende Ladungsverteilung beendet.
Der Impuls E32 "Stroboskop-Aus" triggert einen Zähler für einen Rahmen (Zeit t..,) . Der Zähler 134 erzeugt ein Übertragungsgattersignal E34 mit dem logischen Pegel "1" während einer Periode, die einem Rahmen der CCD-Einheit entspricht (Zeit tlg bis tlg).
Das Gattersignal E34 wird als ein CCD-Steuergerät 138 angelegt. Wenn E34 = "1" gilt, tastet das Steuergerät 138 Zellen eines Rahmens der CCD-Einheit 22 ab, um die für einen Rahmen in der CCD-Einheit 22 gespeicherte Bildladung zu übertragen. Ein dem Bildsignal E40 entsprechendes Videosignal E38 wird von der CCD-Einheit 22 an einen Videosignal-Prozessor 142 über das Steuergerät 138 angelegt. In diesem Zustand sind die Zellen der CCD-Einheit 22 nicht geladen.
Der Prozessor 142 verarbeitet das Signal E38, das dann in ein NTSC-Farbvideosignal E4 2 umgewandelt wird. Dieses Videosignal E42 wird an einen Magnetscheiben-Videorekorder angelegt. Der Rekorder 144 zeichnet das Videosignal E42 in Übereinstimmung mit einem Gatterisgnal E34 auf. Auf diese Weise wird die Aufzeichnung eines Rahmens vervollständigt.
Wenn der Schalter 28 zur Zeit t-g im eingeschalteten Zustand gehalten wird, wird das Auslösesignal E12 auf dem
logischen Pegel "1" gehalten. In diesem Fall gilt E18 = "0" weiter, ein Flip-Flop 114 wird nicht gesetzt und das Beobachtungslicht fällt nicht auf den optischen Lichtleiter 11a.
Die Hinterflanke des Gattersignals E34 triggert zur Zeit t-o einen monostabilen Impulsgeber 136 über ein AND-Gatter 135, das in Antwort auf E12 = "1" durchgeschaltet wird. Ein Impuls E36 des logischen Pegels "1" wird von dem Impulsgeber 136 erzeugt (Zeit t.g). Der Impuls E36 wird über das OR-Gatter 126 zum Triggerimpuls E26. Der Beleuchtungskreis 128 wird in Antwort auf den Triggerimpuls E26 getriggert. Das zweite Stroboskoplicht wird nach der Zeit
t1Q emittiert.
ι ο
Wenn der vorbestimmte Belichtungsbetrieb beendet ist, wird ein Impuls E3 2 "Stroboskop-Aus" von dem Autobelichtungskreis 13 2 erzeugt (Zeit t2Q). Das Blitzen des Strobokopes wird in Antwort auf den Impuls E32 beendet (Zeit t»0). In diesem Moment vollendet die CCD-Einheit 22 die Aufzeichnung der Ladungsverteilung des zweiten Objektbildes.
Der Zähler 134 wird in Antwort auf den Impuls E32 wieder getriggert und erzeugt das Gattersignal E34 (Zeit t2Q bis t22) während der Periode eines Rahmens. Die das zweite Ob-
jektbild darstellende Ladung wird in dem Rekorder 144 in Antwort auf das Gattersignal E34 aufgezeichnet.
Wenn zur Zeit t22 E12 = "1" ist, wird derselbe Schritt wie in der Zeitperiode von tlg bis t„2 ausgeführt und das dritte Objektbild wird aufgezeichnet.
Wenn der Schalter 28 ausgeschaltet wird, unmittelbar nachdem der dritte Blitzbetrieb vervollständigt ist, nimmt das Auslösesignal E12 den logischen Pegel "0" an (Zeit t26). Ein Eingangsanschlub des NOR-Gatters 118 wird auf den Pegel "0" gesetzt (E12 = "0"). Wenn der Zähler 134 den dritten Zählbetrieb vervollständigt und der Rekorder 144 die Aufzeichnung des dritten Objektbildes beendet, nimmt das Gattersignal E34 den logischen Pegel "0" an (Zeit t2„). Die beiden Eingangsanschlüsse des NOR-Gatters 118 werden auf den logischen Pegel "0" gesetzt und das Rücksetz-Ausgangssignal E18 wird auf den logischen Pegel "1" gesetzt (Zeit t28). Das Flip-Flop 114 wird in Antwort auf das Signal E18 = "1" zurückgesetzt und das Q-Ausgangssignal E14 nimmt den logischen Pegel "0" an (Zeit T28). Als Ergebnis wird das Objekt wieder durch das Beobachtungslicht wieder beleuchtet (nach der Zeit t28).
Da zur Zeit t2Q E12 = "O" ist, wird das AND-Gatter 135 geschlossen. Der Impulsgeber 136 wird durch das Gattersignal 34 nicht getriggert und die Impulse E36 und E26 werden nicht erzeugt (Zeit t„o). Aus diesem Grunde tritt kein Blitzen des Stroboskopes auf, nachdem der Schalter 28 ausgeschaltet ist (nach der Zeit t~c) sofern der Schalter 28 nicht wieder
Zo
gedrückt wird.
Die obige Beschreibung betraf einen Betrieb mit Motorantrieb. Ein einziges Bild kann jedoch auf die folgende Weise aufgenommen werden. Der Auslösedetektor 112 umfaßt einen monostabilen Multivibrator, der getriggert wird, wenn der Auslöseschalter 28 eingeschaltet wird. Der monostabile Multivibrator erzeugt ein Auslösesignal E12, das den logischen,Pegel "1" annimmt, unmittelbar, nachdem der Schalter 28 eingeschaltet wird. Wenn danach ein vorbestimmtes Zeitintervall abgelaufen ist, nimmt das Signal E12 den logischen Pegel "0" an. Die Zeitkonstante des Multivibrators wird so bestimmt, daß das Signal E12 den logischen Pegel "0" während einer Zeitperiode von t1, bis t.g annimmt. Dadurch wird ein einziges Bild aufgenommen.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann Ladung unmittelbar, nachdem sie gespeichert ist (z.B. zur
Zeit t1fi der Figur 2) unabhängig von dem Betrieb mit Motorantrieb oder dem Betrieb für ein einziges Bild übertragen werden, so daß die CCD-Einheit dazu neigt, nicht durch den Dunkelstrom beeinfluß zu werden. Aus diesem Grunde ist das endoskopische Photographiergerät der vorliegenden Erfindung auch zum Photographieren mit hohen Geschwindigkeiten geeignet.
Die Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein endoskopisches Photographiergerät verwendet ein Endoskop 111 mit einer CCD-Einheit 22, die in den körperfernen Endbereich eingebaut ist. Bei dieser Ausführungsform ist die CCD-Einheit 22 mit dem CCD-Steuergerät 138 einer Steuereinheit 20 über eine Leitung 113 verbunden, die durch das Endoskops 111 verläuft. Eine Xenonlampe 115 mit einem kurzen Bogen (d.h. eine Lichtquelle) , die als eine Blitzröhre wirken kann, ist in einer Lichtquelleneinheit 18 vorgesehen. Ein Verschluß 117 ist zwischen dieser Lampe 115 und dem optischen Lichtleiter 11a des Endoskops 111 angeordnet. Der Verschluß 117 wird durch einen Antrieb 119 für den Verschluß betätigt, der in Antwort auf ein Ausgangssignal von einem Flip-Flop 114 tätig wird.
333 7A 55
Wenn das Gerät der Figur 8 auf den Beobachtungsbetrieb eingestellt wird, wird die Lampe 115 durch einen Beleuchtungskreis 128 eingeschaltet und emittiert einen vorbestimmten Lichtbetrag. Wenn ein Auslöseschalter 28 im Beobachtungsbetrieb gedrückt wird, wird das Flip-Flop 114 durch ein Signal von einem Auslösedetektor 112 gesetzt. Der Antrieb für den Verschluß steuert den Verschluß 117 in Antwort auf ein Setzsignal vom Flip-Flop 114, wodurch verhindert wird, daß Licht den optischen Lichtleiter 111a erreicht. Zu dieser Zeit wird das Gesichtsfeld des Endoskops dunkel und die Restladung wird wie bei der Ausführungsform der Figur 6 von der CCD-Einheit 22 entfernt. In dem Moment, in dem der Verschluß 117 geöffnet wird, verursacht der Beleuchtungskreis 128, daß die Lampe 115 blitzt. Das Licht von der Lampe 115 wird durch den optischen Lichtleiter 111a in den Körperhohlraum des Patienten geführt. Das Bild des Objektes in dem Körperhohlraum wird auf diese Weise auf der CCD-Einheit 22 gebildet. Wenn die Belichtung des Objektes einen vorbestimmten Wert erreicht, erzeugt ein Autobelichtungskreis 132 ein Ausgangssignal. In Antwort auf dieses Ausgangssignal wird das Blitzen der Lampe 115 unterbrochen und wird der Verschluß 117 geschlossen. Die in der CCD-Einheit 22 eingesammelte Ladung wird dann unmittelbar als ein Bildsignal zu einem CCD-Steuergerät 138
übertragen. Dieses Bildsignal wird in derselben Weise wie bei der Ausführungsform der Figur 6 verarbeitet. Auf diese Weise wird ein Videosignal gebildet. Das Videosignal wird einem Videorekorder . 114 eingegeben und auf diese Weise aufgezeichnet.
Wie dies oben bereits erwähnt wurde, wird in der Ausführungsform der Figur 8 die in der CCD-Einheit 22 angesammelte Ladung direkt nach dem Photographieren zu einem CCD-Steuergerät 138 übertragen. Das Photographieren wird daher überhaupt nicht durch einen Dunkelstrom schädlich beeinflußt.

Claims (12)

  1. OLYMPUS OPTICAL CO., Ltd.
    43-2, 2-chome, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo, Japan
    Patentansprüche
    Uy Endoskopisches Photographiegerät, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (31, 33, 115) zum selektiven Aussenden von Beobachtungslicht und von Licht zum Photographieren und zum Anlegen von ausgewähltem Licht an ein Endoskop (11, 111), das einen körperfernen Bereich aufweist, eine Photographieeinrichtung, die einen Festkörper-Bildsensor (22) zur Umwandlung eines an das Endoskop gelieferten optischen Bildes in ein Videosignal und zur Erzeugung des Videosignales in der Einheit von wenigstens einer Abtastperiode eines Teilbildes synchron mit einer Synchronkomponente, eine Auslöseeinrichtung (27, 28, 112)
    zur Erzeugung eines Auslösesignales, die betätigt wird, um ein Stehbild des optischen Bildes aufzunehmen, und eine Einrichtung (29, 30, 128) zur Erregung der Lichtquelle in Antwort auf das Auslösesignal und die Synchronkomponente, um das Licht zum Photographieren zu erzeugen.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Quelle (33) für Beobachtungslicht zum ununterbrochenen Aussenden des Beobachtungslichtes und eine Quelle (31) zur Erzeugung des Photographierlichtes aufweist.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Quelle (33) für das Beobachtungslicht eine Halogenlampe enthält.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (31) für das Photographierlicht eine elektronische Blitzröhre enthält.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erregung der Lichtquelle eine Einrichtung (29, 128) zum Aussenden des Photographierlichtes in Antwort auf die Synchronkomponente, wenn
    wenigstens eine Abtastperiode eines Teilbildes abgelaufen ist, nachdem die Synchronkomponente unmittelbar nach der Erzeugung des Auslösesignales erzeugt wird, enthält.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung (36) zum Speichern des auf der Grundlage des Beobachtungslichtes zur Zeit der Erzeugung des Auslösesignales in Antwort auf das Auslösesignal von der Auslöseeinrichtung erhaltenen Videosignales und eine Anzeigeeinrichtung (21) vorgesehen sind, um das in der Speichereinrichtung gespeicherte Videosignal anzuzeigen, bis wenigstens das Stehbild photographiert ist.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (134) zur Ermittlung des Endes des Aussendens des Photographierlichtes und eine Leseeinrichtung (138) vorgesehen sind, um Informationskomponenten des Bildes aus dem Festkörper-Bildsensor auszulesen, unmittelbar nachdem der Detektor die Ermittlung vervollständigt.
  8. 8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Videorekorder (38, 144) zum Aufzeichnen des Videosignales der Photographieeinrichtung vorgesehen ist.
    • * M
  9. 9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper-Bildsensor (22) einen CCD-Bildsensor enthält.
  10. 10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photographiereinrichtung eine Fernsehkamera (14) enthält, die auf einem Okularbereich des Endoskops (11) angeordnet ist.
  11. 11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper-Bildsensor (22) an dem körperfernen Bereich des Endoskops angeordnet ist.
  12. 12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Xenon-Lampe (115) mit einem kurzen Bogen zur selektiven Erzeugung des Beobachtungslichtes
    und des Photographierlichtes enthält.
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