DE10059661B4

DE10059661B4 - Elektronisches Endoskop

Info

Publication number: DE10059661B4
Application number: DE10059661.4A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nakashima
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2020-12-02
Also published as: US20010007051A1; DE10059661A1; US6533722B2

Abstract

Elektronisches Endoskop (1) mit einem Vorderteil (21), das ein in ein zu beobachtendes Objekt einzuführendes Spitzenende besitzt, mit einem im Vorderteil (21) vorgesehenen Abbildungselement (5); einem eine optische Achse (O) besitzenden, im Vorderteil (21) angeordneten optischen Abbildungssystem, das dem Spitzenende näher liegt als das Abbildungselement (5); und einem lichtemittierenden Element (61 bis 66) zur Emission von Licht auf einen Beobachtungsbereich des Objekts, wobei das lichtemittierende Element (61 bis 66) dem Spitzenende näher als das Abbildungselement (5) liegt und so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm, gesehen in Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems, das Abbildungselement (5) überlappt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungselement (5) einen Abbildungsbereich (521) besitzt, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich (522, 523) zum Detektieren eines optischen Schwarz-Bezugspegels besitzt, und dass das lichtemittierende Element (61 bis 66) so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm, gesehen in Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems, den Bildabschattungsbereich (522, 523) des Abbildungselementes (5) überlappt.

Description

AUSGANGSPUNKT DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskop.
Beschreibung des Standes der Technik
Beispielsweise auf medizinischem Gebiet werden elektronische Endoskope als Diagnosesystem zur Untersuchung innerer Teile (beispielsweise der Speiseröhre) des menschlichen Körpers verwendet.
Generell enthalten derartige elektronische Endoskopsysteme eine Lichtquelle und ein an dieser lösbar montiertes (mit dieser verbundenes) Endoskop.
11 zeigt eine Unteransicht und einen Längsschnitt eines Vorderteils des bekannten elektronischen Endoskops.
Gemäß 11 besitzt das bekannte elektronische Endoskop 100 einen Endoskophauptkörper 110. In einem Vorderteil 120 des Endoskophauptkörpers 110 sind ein CCD-Abbildungssensor (Abbildungselement) 130 sowie ein Paar von lichtemittierenden Dioden (lichtemittierenden Elementen) 140 zur Bestrahlung eines Beobachtungsteils eines Patienten vorgesehen.
In diesem bekannten elektronischen Endoskop 100 sind die lichtemittierenden Dioden 140 auf entgegengesetzten Seiten des CCD-Abbildungssensors 130 angeordnet, wie dies in 8 dargestellt ist.
Weiterhin ist vor dem CCD-Abbildungssensor 130 ein optisches Abbildungssystem vorgesehen, das eine Objektivlinse 150 sowie konvexe Linsen 160 und 170 enthält.
Darüber hinaus ist vor den lichtemittierenden Dioden 140 jeweils eine Negativlinse (Lichtverteilungslinse) vorgesehen.
Da beim bekannten elektronischen Endoskop 100 die lichtemittierenden Dioden 140 auf entgegengesetzten Seiten des CCD-Abbildungssensors 130 angeordnet sind, führt dies zu dem Problem, dass der Durchmesser des Endoskophauptkörpers 110 des elektronischen Endoskops 100 groß wird.
Ein elektronisches Endoskop nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der JP 60-088923 A und der EP 0 722 107 A2 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektronisches Endoskop mit einem Endoskophauptkörper vergleichsweise kleinen Durchmessers anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein elektronisches Endoskop nach Anspruch 1 vor.
Gemäß der vorstehend definierten Erfindung ist das lichtemittierende Element im Vorderteil an einer Stelle angeordnet, welche diesem näher als das Abbildungselement liegt. Weiterhin ist das lichtemittierende Element so angeordnet, dass wenigstens ein Teil von ihm gesehen in der optischen Achsrichtung des optischen Abbildungssystems das Abbildungselement überlappt. Aufgrund dieser Ausbildung wird es möglich, den Durchmessers des elektronischen Endoskops, speziell den Durchmesser von dessen Vorderteil zu reduzieren. Wird ein derartiges elektronisches Endoskop mit kleinem Durchmesser als medizinisches Endoskop verwendet, so wird es darüber hinaus möglich, Schmerzen von Patienten während der Untersuchung zu lindern.
Erfindungsgemäß besitzt das Abbildungselement einen Abbildungsbereich besitzt, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich zum Detektieren eines optischen Schwarz-Referenzpegels enthält, wobei das lichtemittierende Element so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm gesehen in der optischen Achsrichtung des optischen Abbildungssystems, den Bildabschattungsbereich überlappt.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das optische Abbildungssystem ein Lichtablenkelement zur Ablenkung vom Beobachtungsbereich des Objekts kommender Lichtstrahlen enthält. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Abbildungselement einen Abbildungsbereich besitzt, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich zum Detektieren eines optischen Schwarz-Bezugspegels enthält, wobei das lichtemittierende Element so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm im Bereich von Lichtstrahlen angeordnet ist, die auf den Bildabschattungsbereich des Abbildungselementes gerichtet sind.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß auch bevorzugt, dass das Abbildungselement einen Abbildungsbereich besitzt, der einen effektiven Abbildungsbereich enthält, auf dem ein Bild durch Lichtstrahlen zu erzeugen ist, die durch das optische Abbildungssystem gelaufen sind.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das lichtemittierende Element eine lichtemittierende Diode enthält.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf ein elektronisches Endoskop nach Anspruch 6 gerichtet.
Weiterhin ist es dabei bevorzugt, dass das elektronische Endoskop ein vor dem lichtemittierenden Element angeordnetes Lichtablenkelement zur Ablenkung von vom lichtemittierenden Element emittierten Lichtstrahlen enthält.
Darüber hinaus ist es dabei auch bevorzugt, dass das optische Abbildungssystem ein Lichtablenkelement zur Ablenkung von Lichtstrahlen vom Beobachtungsteil des Objekts enthält.
Es ist dabei weiterhin bevorzugt, dass das Abbildungselement einen Abbildungsbereich besitzt, der einen effektiven Abbildungsbereich enthält, auf dem ein Bild durch Lichtstrahlen erzeugt wird, welche durch das optische Abbildungssystem gelaufen sind.
Es ist dabei ebenfalls bevorzugt, dass das lichtemittierende Element eine lichtemittierende Diode enthält.
Die Erfindung ist ferner auf ein elektronisches Endoskop nach Anspruch 11 und nach Anspruch 18 gerichtet.
Diese und weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden verständlicher bei Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform eines elektronischen Endoskops gemäß der Erfindung sowie den Aufbau einer Lichtquelle zeigt, mit der das elektronische Endoskop verbunden ist;
2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Signalprozessors des elektronischen Endoskops nach 1 zeigt;
3 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Signalprozessorschaltung der Lichtquelle nach 1 zeigt;
4 ist eine Unteransicht und Längsschnittsansicht des Vorderteils des elektronischen Endoskops nach 1;
5 ist eine Unteransicht des Vorderteils des elektronischen Endoskops nach 1, in der ein Endoskophauptkörper, ein CCD-Abbildungssensor, eine Objektivlinse sowie lichtemittierende Dioden, gesehen in Richtung der optischen Achse eines optischen Abbildungssystems, dargestellt sind;
6 ist eine Unteransicht eines Vorderteils der zweiten Ausführungsform des Endoskops gemäß der Erfindung;
7 ist eine Unteransicht des Vorderteils des Endoskops nach 6, in der ein Hauptkörper, ein CCD-Abbildungssensor, eine Objektivlinse sowie lichtemittierende Dioden, gesehen in Richtung der optischen Achse, dargestellt sind;
8 ist eine Längsschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Endoskops gemäß der Erfindung, in der ein Vorderteil des Endoskops dargestellt ist;
9 zeigt einen CCD-Abbildungssensor, eine lichtemittierende Diode sowie ein erstes und ein zweites dreieckiges Prisma, die im Endoskop nach 8 vorgesehen sind;
10 ist eine Längsschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des Endoskops gemäß der Erfindung, in der ein Vorderteil des Endoskops dargestellt ist; und
11 ist eine Unteransicht und Längsschnittsansicht des Vorderteils eines bekannten elektronischen Endoskops.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
An Hand der beigefügten Zeichnungen werden nachfolgend die bevorzugten Ausführungsformen eines elektronischen Endoskops nach der Erfindung beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform eines elektronischen Endoskops gemäß der Erfindung sowie den Aufbau einer Lichtquellenanordnung zeigt, mit der das elektronische Endoskop verbunden ist. 2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Signalprozessors des elektronischen Endoskops nach 1 zeigt. 3 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Signalprozessorschaltung der Lichtquellenanordnung nach 1 zeigt. 4 ist eine Unteransicht und Längsschnittsansicht des Vorderteils des elektronischen Endoskops nach 1. 5 ist eine Unteransicht des Vorderteils des elektronischen Endoskops nach 1, in der ein Endoskophauptkörper, ein CCD-Abbildungssensor, eine Objektivlinse sowie lichtemittierende Dioden, gesehen in Richtung der optischen Achse eines optischen Abbildungssystems, dargestellt sind.
Nachfolgend werden die rechte und die linke Richtung in der Längsschnittsansicht nach 4 der Einfachheit halber als ”optische Achsrichtung” des optischen Abbildungssystems bezeichnet. Weiterhin wird die linke Seite in dieser Figur als ”Spitze” und die rechte Seite als ”Basis” bezeichnet. Darüber hinaus wird ein Ende an der Seite der Spitze des Vorderteils des Hauptkörpers als ”Spitzenende” bezeichnet.
Gemäß 1 enthält ein elektronisches Endoskopsystem (Endoskopsystem) 300 eine Lichtquellenanordnung 8 und ein elektronisches Endoskop 1, das lösbar mit der Lichtquellenanordnung 8 verbunden ist (nachfolgend wird das elektronische Endoskop einfach als ”Endoskop” bezeichnet).
Das Endoskop 1 ist mit einem langen flexiblen (elastischen) Endoskophauptkörper 2 versehen (nachfolgend wird der Endoskophauptkörper einfach als ”Hauptkörper” bezeichnet). Dieser Hauptkörper 2 enthält ein an seinem Basisende vorgesehenes Betätigungsteil 23.
Gemäß 4 sind im zentralen Bereich des Vorderteils 21 des Hauptkörpers 2 ein eine Objektivlinse 33 sowie konvexe Linsen 34 und 35 enthaltendes optisches Abbildungssystem und ein eine transparente Glasabdeckung 51 mit spezifischer Lichtdurchlässigkeit enthaltender CCD(ladungsgekoppelte Anordnung)-Abbildungssensor (Abbildungselement) 5 vorgesehen. Die Objektivlinse 33, die konvexen Linsen 34 und 35 sowie der CCD-Abbildungssensor 5 sind in dieser Reihenfolge von der Spitze (das ist die linke Seite in 4) zur Basis (das ist die rechte Seite in 4) hin angeordnet. In diesem Aufbau ist das optische Abbildungssystem längs der optischen Achse O vor dem CCD-Abbildungssensor 5 angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das optische Abbildungssystem im Vorderteil 21 an einer Stelle angeordnet, die dessen Spitzenende näher als der CCD-Abbildungssensor 5 liegt.
Die Objektivlinse 33 wird durch eine konkave Linse mit dem größten Durchmesser aller Linsen im optischen Abbildungssystem gebildet.
Gemäß den 4 und 5 hat der CCD-Abbildungssensor 5 (ohne Leiterdrähte 54) eine grob rechteckige Quaderform.
Wie 5 weiter zeigt, hat ein Abbildungsbereich 521 des CCD-Abbildungssensors 5 Rechteckform.
Auf gegenüberliegenden kurzen Seiten 53a und 53b (das sind die an beiden Enden angeordneten Seiten längs der horizontalen Abtastrichtung in 5) des Abbildungsbereichs 521 des CCD-Abbildungssensors 5 sind bandförmige Bildabschattungsbereiche 522 und 523 (in 5 schraffiert dargestellt) zur Detektierung eines optischen Schwarz-Bezugspegels vorgesehen. Die Bildabschattungsbereiche 522 und 523 werden als ”optisches Schwarz (optischer Schwarzteil)” bezeichnet. In dieser Hinsicht wirkt der Abbildungsbereich 521, von dem die Bildabschattungsbereiche 522 und 523 ausgeschlossen sind, als effektiver Abbildungsbereich 524.
Bei dieser Ausführungsform haben der Bildabschattungsbereich 522 in Richtung einer Linie parallel zur kurzen Seite 53a und der Bildabschattungsbereich 523 in Richtung einer Linie parallel zur kurzen Seite 53b eine konstante Breite. Weiterhin sind die Breiten des Bildabschattungsbereichs 522 und des Bildabschattungsbereiches 523 einander gleich.
Weiterhin ist der CCD-Abbildungssensor 5 gemäß den 4 und 5 so aufgebaut, dass die optische Achse O des optischen Abbildungssystems durch die Mitte 525 des effektiven Abbildungsbereichs 524 des CCD-Bildsensors 5 läuft und dass die Bildabschattungsbereiche 522 und 523 des Abbildungsbereichs 521 symmetrisch zur optischen Achse O angeordnet sind.
Darüber hinaus sind gemäß 4 im Vorderteil des Hauptkörpers 2 ein Paar Negativlinsen (Lichtverteilerlinsen) 31 und 32 sowie ein Paar lichtemittierender Dioden (lichtemittierender Elemente) 61 und 62 vorgesehen. Die Negativlinsen 31 und 32 sind jeweils vor der entsprechenden lichtemittierenden Diode 61 und 62 angeordnet. Die Negativlinsen 31 und 32 sind also an der Spitzenseite der entsprechenden lichtemittierenden Diode angeordnet.
Die Negativlinsen 31 und 32 werden durch jeweils eine konkave Linse mit dem gleichen Durchmesser wie derjenige der entsprechenden lichtemittierenden Diode gebildet. Speziell sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 so angeordnet, dass ihre Mitte, gesehen in der optischen Achsrichtung des optischen Abbildungssystems, zur Mitte der entsprechenden Negativlinse ausgerichtet ist (nachfolgend wird die optische Achsrichtung des optischen Abbildungssystems einfach als ”optische Achsrichtung” bezeichnet).
In diesem Zusammenhang kann als lichtemittierendes Element bei der Erfindung eine Lampe verwendet werden, welche Licht durch Stromversorgung erzeugt (emittiert), vorausgesetzt, sie hat eine solche Form und Größe, dass sie im Vorderteil des Endoskops untergebracht werden kann. Vorzugsweise wird bei der Erfindung jedoch eine kleine lichtemittierende Diode verwendet, die langzeitig mit geringer Stromversorgung arbeitet.
Nachfolgend wird die Anordnung der lichtemittierenden Dioden 61 und 62 im einzelnen beschrieben.
Gemäß 4 sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 vor dem CCD-Abbildungssensor 5 längs der optischen Achse O vorgesehen. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 im Vorderteil 21 an einer Stelle angeordnet, die dessen Spitzenende näher als der CCD-Abbildungssensor 5 liegt. Weiterhin sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 auf entgegengesetzten Seiten des CCD-Abbildungssensors 5 so angeordnet, dass das optische Abbildungssystem (das die Objektivlinse 33 sowie die konvexen Linsen 34 und 35 enthält), gesehen in der optischen Achsrichtung, zwischen ihnen liegt.
Die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 sind gemäß 5 speziell so angeordnet, dass ein Teil der jeweiligen lichtemittierenden Diode 61 (62), in optischer Achsrichtung gesehen, den CCD-Abbildungssensor 5, nicht aber das optische Abbildungssystem (das die Objektivlinse 33 und die konvexen Linsen 34 und 35 enthält) und den effektiven Abbildungsbereich 524 des CCD-Abbildungssensors 5 überlappt.
Mit anderen Worten ausgedrückt sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 im erfindungsgemäßen Endoskop außerhalb von Lichtstrahlen angeordnet, welche durch das optische Abbildungssystem ein Bild auf dem effektiven Abbildungsbereich 524 des CCD-Abbildungssensors 5 erzeugen. Weiterhin sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 so angeordnet, dass ein Teil der jeweiligen lichtemittierenden Diode 61 bzw. 62, in optischer Achsrichtung gesehen, den CCD-Abbildungssensor 5 überlappt.
Speziell sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 bei dieser Ausführungsform so angeordnet, dass ein Teil der lichtemittierenden Diode 61, in optischer Achsrichtung gesehen, den Bildabschattungsbereich 522 und ein Teil der lichtemittierenden Diode 62, in optischer Achsrichtung gesehen, den Bildabschattungsbereich 523 überlappt.
Weiterhin sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 bei dieser Ausführungsform zu einer ersten Mittellinie (gerade Linie) 55 angeordnet, die senkrecht auf der horizontalen Abtastrichtung des CCD-Abbildungssensors 5 steht und durch die Mitte 525 seines effektiven Abbildungsbereichs 524 verläuft. Darüber hinaus sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 auch symmetrisch zu einer zweiten Mittellinie (gerade Linie) 56 angeordnet, die parallel zur horizontalen Abtastrichtung des CCD-Abbildungssensors 5 und durch die Mitte 525 seines effektiven Abbildungsbereichs 524 verläuft.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung hat das Endoskop eine gerade Anzahl von lichtemittierenden Dioden (zwei lichtemittierende Dioden bei dieser Ausführungsform), welche symmetrisch in Bezug auf die erste und die zweite Mittellinie 55 und 56 angeordnet sind. Bei diesem Aufbau des Endoskops wird es möglich, einen Beobachtungsteil eines Objekts (beispielsweise eines Patienten) gleichförmiger zu beleuchten.
Gemäß 1 ist ein Ende eines Universalkabels (kabelförmige Kupplung) 25 mit dem Basisendteil des Hauptkörpers 2 verbunden.
Das andere Ende des Universalkabels 25 ist mit einem mit einem Verbindungsstück 27 ausgestatteten Verbindungsteil 26 versehen. Mittels des Verbindungsstücks 27 ist das Endoskop 1 lösbar mit der Lichtquellenanordnung 8 elektrisch verbunden.
Weiterhin ist ein im Verbindungsteil 26 befindlicher Signalvorprozessor 7 mit dem Verbindungsstück 27 elektrisch verbunden, während der CCD-Abbildungssensor 5 über Signalleitungen 47 und 48 elektrisch mit dem Signalvorprozessor 7 verbunden ist.
Darüber hinaus sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 über die Leitungsdrähte 41 und 42 elektrisch mit dem Verbindungsstück 27 verbunden.
Gemäß 2 enthält der Signalvorprozessor 7 des Endoskops 1 eine Abtast- und Halte-Farbtrennschaltung 71, eine CCD-Prozessorschaltung (Klemmschaltung) 72, einen TV-Zeittaktgenerator 73, einen CCD-Zeittaktgenerator 74 und einen Puffer 75.
Gemäß 1 enthält die Lichtquellenanordnung 8 eine Lampenspannungsquelle 81, eine Systemsteuerschaltung (Steueranordnung) 85, eine Lichtregelschaltung 86 sowie eine Signalprozessorschaltung 9, die alle in einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Gehäuse untergebracht sind.
Gemäß 3 enthält die Signalprozessorschaltung 9 der Lichtquellenanordnung 8 eine Matrixschaltung 91, eine Gammakorrekturschaltung 92, eine Aperturkorrekturschaltung 93, einen A/D-Umsetzer 94, einen Zeittaktgenerator 95, einen Speicher 96, einen D/A-Umsetzer 97, einen Puffer 98 sowie eine Matrix-Codiererpufferschaltung 99.
Weiterhin ist ein TV-Monitor (Sichtgerät) 400 zum Darstellen von Bildern eines Beobachtungsteils (beispielsweise eines befallenen Körperteils eines Patienten) lösbar mit der Lichtquellenanordnung 8 verbunden.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des elektronischen Endoskopsystems 300 an Hand der 1 bis 3 beschrieben.
Wird in der Anordnung nach 1 die Stromversorgung eingeschaltet, so erhalten die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 Spannung von der Lampenspannungsquelle 81 und emittieren Licht. Der Wert der durch die Lampenspannungsquelle 81 erzeugten Spannung wird durch die Systemsteuerschaltung 85 und die Lichtregelschaltung 86 zwischen einem hohen Wert und einem tiefen Wert (das ist ein Wert von Null Volt) geregelt. Die Regelung der Lampenspannungsquelle 81 wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.
Das von den lichtemittierenden Dioden 61 und 62 emittierte Licht wird zunächst in die Negativlinsen 31 und 32 geführt. In diesen wird das Licht zunächst gebündelt und sodann divergiert, um einen Beobachtungsbereich (das ist der zu beobachtende Körperteil) gleichförmig zu beleuchten.
Das vom Beobachtungsteil reflektierte Licht wird durch das optische Abbildungssystem (das die Objektivlinse 33 und die konvexen Linsen 34 und 35 enthält) auf die Lichtempfangsfläche 52 des CCD-Abbildungssensors geführt (siehe 1, 4 und 5), um dort ein Bild zu erzeugen.
Gemäß 2 wird im TV-Zeittaktgenerator 73 des Signalvorprozessors 7 des Endoskops 1 ein Horizontalsynchronsignal (HS) und ein Vertikalsynchronsignal (VS) erzeugt, die sowohl in die CCD-Prozessorschaltung 72 als auch den CCD-Zeittaktgenerator 74 eingespeist werden.
Weiterhin wird im TV-Zeittaktgenerator 73 ein in den 1 und 3 dargestelltes Synchronsignal (Sync) erzeugt und sowohl in die Systemsteuerschaltung 85 als auch den Zeittaktgenerator 95 der Signalprozessorschaltung 9 der Lichtquellenanordnung 8 eingespeist.
Gemäß 2 werden im CCD-Zeittaktgenerator 74 auf der Basis des Horizontalsynchronsignals (HS) und des Vertikalsynchronsignals (VS) vom TV-Zeittaktgenerator 73 Treibersignale zur Ansteuerung des CCD-Abbildungssensors 5 erzeugt und vom Signalvorprozessor 7 über den Puffer 75 ausgegeben.
Weiterhin wird im CCD-Zeittaktgenerator 74 ein Abtast- und Haltesignal (SHP) erzeugt, das in die Abtast- und Halte-Farbtrennschaltung 71 eingespeist wird.
Gemäß 1 werden die vom Signalvorprozessor 7 ausgegebenen Treibersignale über die Signalleitung 47 in den CCD-Abbildungssensor 5 eingespeist, der durch diese Signale angesteuert wird. Durch Ansteuerung des CCD-Abbildungssensors 5 kann dieser Bilder des Beobachtungsteils (nämlich auf der Lichtempfangsfläche 52 erzeugte Bilder) aufnehmen und CCD-Signale ausgeben, die über die Signalleitung 48 in den Signalvorprozessor 7 eingespeist werden.
Gemäß 2 trennt die Abtast- und Halte-Farbtrennschaltung 71 des Signalvorprozessors 7 die CCD-Signale in ein R(Rot)-, G(Grün)- und B(Blau)-Signal in Abhängigkeit von den Abtast- und Haltesignalen (SHP) vom CCD-Zeittaktgenerator 74. Das R-, G- und B-Signal werden in die CCD-Prozessorschaltung 72 eingespeist.
Weiterhin werden im CCD-Zeittaktgenerator 74 synchron mit dem Zeittakt, mit dem das R-, G- und B-Signal von den Bildpunkten der Bildabschattungsbereiche 522 und 523 (in 5 dargestellt) der CCD-Prozessorschaltung 72 zugeführt werden, Klemmimpulssignale (Clamp) erzeugt. Diese werden in die CCD-Prozessorschaltung 72 eingespeist.
Die CCD-Prozessorschaltung 72 führt einen Klemmprozess in einer Horizontalabtastung (d. h. pro Horizontalabtastung) synchron mit den Klemmimpulssignalen aus.
In jedem Klemmprozess wird das R-, G- und B-Signal jeweils synchron mit den entsprechenden Klemmimpulssignalen vom CCD-Zeittaktgenerator 74 abgetastet. Durch Abtastung des R-, G- und B-Signals von den Bildpunkten des Bildabschattungsbereichs 522 (523) kann ein optischer Schwarz-Bezugspegel detektiert und der detektierte Bezugspegel gehalten werden (nachfolgend wird der optische Schwarz-Bezugspegel einfach als ”Bezugspegel” bezeichnet).
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die CCD-Prozessorschaltung 72 einen (nicht dargestellten) Kondensator, welcher als Halteglied zum Halten des Bezugspegels verwendet wird. Weiterhin dient der Kondensator zum Halten der Ladungsmenge (Spannung), welche dem Bezugspegel entspricht. Der Bezugspegel kann daher aus dem Spannungswert am Kondensator gewonnen werden.
Gemäß 2 können in der CCD-Prozessorschaltung 72 geeignete R-, G- und B-Signale durch Subtraktion der Bezugspegelkomponente von den R-, G- und B-Signalen der Bildpunkte des effektiven Bereichs 524 gewonnen werden. Auf der Basis derartiger geeigneter Signale werden zwei Farbdifferenzsignale (R – Y, B – Y) sowie ein Luminanzsignal (Y) erzeugt. Auf diese Weise wird es durch Subtraktion der Bezugspegelkomponente von den R-, G- und B-Signalen beispielsweise möglich, unbrauchbare Signalkomponenten (wie etwa die Dunkelstromkomponente u. ä.) aus diesen Signalen zu entfernen, wodurch die Gewinnung geeigneter Bilder möglich wird.
Gemäß den 2 und 3 werden das Farbdifferenzsignal (R – Y), das Farbdifferenzsignal (B – Y) sowie das Luminanzsignal (Y) von der CCD-Prozessorschaltung 72 ausgegeben und dann in die Matrixschaltung 91 der Signalprozessorschaltung 9 der Lichtquellenanordnung 8 eingespeist.
Gemäß 1 wird das Luminanzsignal (Y) in die Lichtregelschaltung 86 eingespeist und dient zur Regelung der Lichtmenge. Es wird nämlich eine Bezugsspannung (Vref) zur Regelung des Lichtes von der Systemsteuerschaltung 85 in die Lichtregelschaltung 86 eingespeist, wobei die Lichtregelschaltung 86 auf der Basis der Bezugsspannung (Vref) und des Luminanzsignals (Y) ein Steuersignal erzeugt. Unter Verwendung dieses Steuersignals steuert die Lichtregelschaltung 86 die Wirkungsweise der Lampenspannungsquelle 81. Auf diese Weise wird das Tastverhältnis, das ist das Verhältnis der Zeit des Hochvoltpegels (während der der Spannungswert der Lampenspannungsquelle 81 groß ist) in Bezug auf die Zeit des Niedervoltpegels (während der der Spannungswert der Lampenspannungsquelle 81 klein, d. h. Null Volt ist) eingestellt, wodurch es möglich wird, die von den lichtemittierenden Dioden 61 und 62 emittierte Lichtmenge richtig einzustellen.
Gemäß 3 werden in der Matrixschaltung 91 das Farbdifferenzsignal (R – Y), das Farbdifferenzsignal (B – Y) und das Luminanzsignal (Y) in ein R-, G- und B-Signal umgesetzt.
Sodann werden dieses R-, G- und B-Signal nach einer Korrektur durch die Gammakorrekturschaltung 92 und die Aperturkorrekturschaltung 93 in den A/D-Umsetzer 94 eingespeist.
Im A/D-Umsetzer 94 werden die als Analogsignale gelieferten R-, G- und B-Signale in Digitalsignale umgesetzt.
Diese digitalen R-, G- und B-Signale werden im Speicher 96 zwischengespeichert. In diesem Zusammenhang ist es auf der Basis von den im Speicher 96 gespeicherten Signalen entsprechenden Daten möglich, beispielsweise einen Einfrierprozess zum Fangen eines gewünschten stehenden Bildes durchzuführen.
Sodann werden die R-, G- und B-Signale aus dem Speicher 96 ausgelesen und in den D/A-Umsetzer 97 eingegeben.
Im D/A-Umsetzer 97 werden die als Digitalsignale gelieferten R-, G- und B-Signale in Analogsignale umgesetzt. Sodann werden die analogen R-, G- und B-Signale sowohl in den Puffer 98 als auch die Matrix-Codiererpufferschaltung 99 eingegeben.
In der Matrix-Codiererpufferschaltung 99 werden auf der Basis der analogen R-, G- und B-Signale vom D/A-Umsetzer 97 und des Synchronsignals (Sync) vom Zeittaktgenerator 96 ein Luminanzsignal (Y), ein Chromasignal (C) und ein zusammengesetztes Signal (Composite) erzeugt, welche auf einen (nicht dargestellten) Ausgangsanschluss gegeben werden.
Die R-, G- und B-Signale vom D/A-Umsetzer 97 und das Synchronsignal (Sync) vom Zeittaktgenerator 95 werden in den TV-Monitor 400 über den Puffer 98 eingegeben.
Sodann wird ein durch den CCD-Bildsensor 5 aufgenommenes Farbbild, nämlich ein Farbbild in Form eines sich bewegenden Bildes auf dem TV-Monitor 400 dargestellt.
Wie oben beschrieben, sind im Endoskop 1 gemäß der Erfindung die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 im Vorderteil 21 an einer Stelle angeordnet, welche dem Spitzenende des Vorderteils 21 näher als die des CCD-Bildsensors 5 liegt. Darüber hinaus sind die lichtemittierenden Dioden 61 und 62 im Vorderteil 21 so angeordnet, dass ein Teil der lichtemittierenden Diode 61 (62), in optischer Achsrichtung gesehen, den Bildabschattungsbereich 522 (523) überlappt. Aufgrund dieser Anordnung wird es möglich, den Durchmesser des Hauptkörpers 2, speziell den Durchmesser des Vorderteils 21 des Hauptkörpers 2, zu reduzieren.
Wird ein Endoskop mit einem derartigen Hauptkörper kleinen Durchmessers als medizinisches Endoskop verwendet, so wird es möglich, die Schmerzen eines Patienten während einer Untersuchung zu lindern.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endoskops beschrieben.
6 zeigt eine Unteransicht des Vorderteils der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endoskops. 7 zeigt eine Unteransicht des Vorderteils des Endoskops nach 6, in der ein Hauptkörper, ein CCD-Abbildungssensor, eine Objektivlinse und lichtemittierende Dioden in optischer Achsrichtung gesehen dargestellt sind. Elemente und Merkmale der zweiten Ausführungsform, welche derjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, werden im einzelnen nicht beschrieben; es werden lediglich die Hauptpunkte beschrieben, welche sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Gemäß den 6 und 7 sind im Vorderteil 21 des Hauptkörpers 2 des Endoskops 1 vier Negativlinsen (Lichtverteilungslinsen) 36 bis 39 und vier lichtemittierende Dioden (lichtemittierende Elemente) 63 bis 66 vorgesehen, welche weißes Licht emittieren können. Die Negativlinsen 36 bis 39 sind vor den entsprechenden lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 angeordnet. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform sind die Negativlinsen 36 bis 39 an der Spitzenseite der entsprechenden lichtemittierenden Diode vorgesehen.
Die Negativlinsen 36 bis 39 werden jeweils durch eine konvexe Linse gebildet und besitzen im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die entsprechende lichtemittierende Diode. Speziell sind die lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 so angeordnet, dass ihre Mitte in optischer Achsrichtung gesehen auf die Mitte der entsprechenden Negativlinse ausgerichtet ist.
Nachfolgend wird die Anordnung der lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 dieser Ausführungsform im einzelnen beschrieben.
Gemäß 7 sind die lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 im Vorderteil 21 längs der optischen Achse O vor dem CCD-Abbildungssensor 5 angeordnet (d. h. an einer Stelle, welche dem Spitzenende des Vorderteils 21 näher als die des CCD-Bildsensors 5 liegt). Speziell sind im Vorderteil 21 die lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 so angeordnet, dass sie, in optischer Achsrichtung gesehen, jeweils an einer entsprechenden Ecke des CCD-Abbildungssensors 5 liegen.
Weiterhin sind die lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 bei dieser Ausführungsform so angeordnet, dass sie, in optischer Achsrichtung gesehen, den folgenden Stellungszusammenhängen (i) bis (iv) genügen.

(i) Die lichtemittierende Diode 63 liegt im Bereich des CCD-Abbildungssensors 5 an einer Stelle, dass ein Teil von ihr den Bildabschattungsbereich 522, nicht jedoch das optische Abbildungssystem und den effektiven Abbildungsbereich 524 überlappt.
(ii) Die lichtemittierende Diode 64 liegt im Bereich des CCD-Abbildungssensors 5 an einer Stelle, dass ein Teil von ihr den Bildabschattungsbereich 523, nicht jedoch das optische Abbildungssystem und den effektiven Abbildungsbereich 524 überlappt.
(iii) Die lichtemittierende Diode 65 liegt im Bereich des CCD-Abbildungssensors 5 an einer Stelle, dass ein Teil von ihr den Bildabschattungsbereich 523, nicht jedoch das optische Abbildungssystem und den effektiven Abbildungsbereich 524 überlappt.
(iv) Die lichtemittierende Diode 66 liegt im Bereich des CCD-Abbildungssensors 5 an einer Stelle, dass ein Teil von ihr den Bildabschattungsbereich 522, nicht jedoch das optische Abbildungssystem und den effektiven Abbildungsbereich 524 überlappt.

Weiterhin sind bei dieser Ausführungsform die lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 außerhalb von Lichtstrahlen angeordnet, welche über das optische Abbildungssystem ein Bild auf dem effektiven Abbildungsbereich 524 des CCD-Abbildungssensors 5 erzeugen.
Darüber hinaus sind die bei dieser Ausführungsform verwendeten lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie (gerade Linie) 55 angeordnet, welche senkrecht auf der Horizontalabtastrichtung im CCD-Abbildungssensor 5 steht und durch die Mitte 525 des effektiven Abbildungsbereichs 524 des CCD-Abbildungssensors 5 verläuft. Darüber hinaus sind die lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 auch symmetrisch in Bezug auf eine zweite Mittellinie (gerade Linie) 56 angeordnet, welche parallel zur Horizontalabtastrichtung im CCD-Abbildungssensor 5 und durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereichs 524 des CCD-Abbildungssensors 5 verläuft.
Mit dem vorstehend beschriebenen Endoskop 1 ist es möglich, die gleichen Ergebnisse wie bei seiner ersten Ausführungsform zu erzielen.
Darüber hinaus sind bei einem derartigen Endoskop alle lichtemittierenden Dioden 63 bis 66 so angeordnet, dass sie, in optischer Achsrichtung gesehen, den CCD-Abbildungssensor 5 überlappen. Durch eine derartige Anordnung der lichtemittierenden Dioden wird es möglich, ein Endoskop mit einem Hauptkörper zu realisieren, welcher einen kleineren Durchmesser als der der oben beschriebenen Ausführungsform besitzt.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform des Endoskops gemäß der Erfindung an Hand der 8 und 9 beschrieben.
8 zeigt eine Längsschnittsansicht der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endoskops, in der ein Endoskopvorderteil dargestellt ist. 9 zeigt einen CCD-Abbildungssensor, eine lichtemittierende Diode sowie ein erstes und ein zweites dreieckförmiges Prisma im Endoskop nach 8.
Nachfolgend wird die linke Seite in den 8 und 9 einfach als ”Spitze” und die rechte Seite als ”Basis” bezeichnet. Weiterhin wird ein Ende an der Seite der Spitze des Vorderteils des Hauptkörpers als ”Spitzenende” bezeichnet. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen, dass bei dieser Ausführungsform die optische Achse in 8 durch eine gestrichelte Linie ”O” dargestellt ist.
Elemente und Merkmale der dritten Ausführungsform, welche mit denen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, werden nicht im einzelnen beschrieben; es werden lediglich Punkte beschrieben, welche sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Gemäß den 8 und 9 sind im vorderen Ende 21 des Hauptkörpers 2 eine lichtemittierende Diode 61 und ein CCD-Abbildungssensor 5 vorgesehen. Die lichtemittierende Diode 61 und der CCD-Abbildungssensor 5 sind in Längsrichtung des Hauptkörpers 2 (d. h. in Richtung von links nach rechts in 8) nebeneinander angeordnet. Darüber hinaus ist der CCD-Abbildungssensor 5 im Vorderteil 21 an einer Stelle angeordnet, welche dem Spitzenende des Vorderteils 21 näher als der CCD-Abbildungssensor 5 liegt.
Der CCD-Abbildungssensor 5 und die lichtemittierende Diode 61 sind auf einer im Vorderteil 21 vorgesehenen Schaltungsplatte montiert. Darüber hinaus sind weitere Teile, wie beispielsweise ein integrierter Schaltkreis 12 nach 8, ebenfalls auf der Schaltungsplatte 11 montiert.
Der CCD-Abbildungssensor 5 ist auf der Schaltungsplatte 11 so montiert, dass eine Lichtempfangsfläche 52 gemäß 8 nach oben weist. Darüber hinaus ist gemäß den 8 und 9 an einer Stelle, wo der CCD-Abbildungssensor 5 montiert ist, eine Öffnung 111 in der Schaltungsplatte 11 vorgesehen.
Die lichtemittierende Diode 61 ist auf der Schaltungsplatte 11 so montiert, dass ihre lichtemittierende Seite gemäß 8 nach oben weist. Darüber hinaus ist gemäß den 8 und 9 an einer Stelle, an der die lichtemittierende Diode 61 montiert ist, in der Schaltungsplatte 11 eine Öffnung 112 vorgesehen.
Darüber hinaus ist im Vorderteil 21 des Hauptkörpers 2 eine Linsenfassung 14 an einer Stelle vorgesehen, welche dem Spitzenende des Vorderteils 21 näher als die Öffnung 111 der Schaltungsplatte 11 liegt. In dieser Linsenfassung 14 sind eine Objektivlinse 33 und konvexe Linsen 34 und 35 montiert.
Auf der Seite des Basisteils der Linsenfassung 14, d. h. an der Stelle der Öffnung 111 in der Schaltungsplatte 11, ist ein erstes dreieckiges Prisma (lichtablenkendes Element) 13 vorgesehen. Auf der Fläche 131 dieses ersten dreieckigen Prismas 13 ist ein reflektierender Film 132 vorgesehen. Das erste dreieckige Prisma 13, die Objektivlinse 33 und die konvexen Linsen 34 und 35 bilden bei dieser Ausführungsform ein optisches Abbildungssystem.
Darüber hinaus ist im vorderen Teil 21 des Hauptkörpers 2 eine weitere Linsenfassung 16 an einer Stelle vorgesehen, welche dem Spitzenende des Vorderteils 21 näher als die Öffnung 112 in der Schaltungsplatte 11 liegt. In dieser Linsenfassung sind Negativlinsen 151 und 152 montiert.
Auf der Seite des Basisteils der Linsenfassung 16, d. h. an der Stelle der Öffnung 112 in der Schaltungsplatte 11, ist ein zweites dreieckiges Prisma (lichtablenkendes Element) 17 vorgesehen. Auf der Fläche 171 des zweiten dreieckigen Prismas ist ein reflektierender Film 172 vorgesehen.
Die Negativlinsen 151 und 152 sowie das zweite dreieckige Prisma 17 bilden bei dieser Ausführungsform ein optisches Beleuchtungssystem.
Weiterhin ist am Spitzenende des Vorderteils 21 eine transparente Glasabdeckung 18 vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform sind das erste und das zweite dreieckige Prisma 13 und 17 aus einem rechteckigen Prisma gebildet.
Im Endoskop 1 der oben beschriebenen Art sind die lichtemittierende Diode 61 und der CCD-Abbildungssensor 5 so angeordnet, dass ein projiziertes Bild 613 (in den 8 und 9 gestrichelt dargestellt), das durch Projektion der lichtemittierenden Diode 61 auf einer Projektionsfläche 191 virtuell senkrecht zur optischen Achse O erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild 57 überlappt, das durch Projektion des CCD-Abbildungssensors 5 auf der Projektionsfläche 191 erzeugt werden kann.
Durch eine derartige Anordnung der Elemente im Hauptkörper 2 wird es möglich, dessen Durchmesser, speziell den Durchmesser seines Vorderteils 21, zu reduzieren.
Nachfolgend werden Anordnungen des CCD-Abbildungssensors 5, der lichtemittierenden Diode 61 sowie des ersten und des zweiten dreieckigen Prismas 13 und 17 im einzelnen beschrieben.
Gemäß 9 sind die lichtemittierende Diode 61 und das zweite dreieckige Prisma 17 so angeordnet, dass ein Teil des zweiten dreieckförmigen Prismas 17 im Bereich von (gestrichelt dargestellten) Lichtstrahlen liegt, die auf den Bildabschattungsbereich 522 des CCD-Abbildungssensors 5 gerichtet sind. Mit anderen Worten sind die lichtemittierende Diode 61 und das zweite dreieckförmige Prisma 17 so angeordnet, dass ein Teil eines projiziertes Bildes, das durch Projektion der lichtemittierenden Diode 61 (speziell ein effektiver Bereich dieser Diode) auf einer virtuell senkrecht auf der optischen Achse O stehenden Projektionsfläche 191 erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild überlappt, das durch Projektion des Abschattungsbereichs 522 des CCD-Abbildungssensors 5 auf der Projektionsfläche 191 erzeugt werden kann.
Durch die vorstehend beschriebenen Anordnungen wird es möglich, den CCD-Abbildungssensor 5 an einer dem Basisende des Hauptkörpers 2 näher liegenden Stelle als für den Fall anzuordnen, dass das zweite dreieckförmige Prisma 17 so angeordnet ist, dass ein Teil des zweiten dreieckförmigen Prismas 17 außerhalb des Bereichs von Lichtstrahlen liegt, welche auf den Bildabschattungsbereich 522 gerichtet sind. Diese Ausführungsform ermöglicht die Anordnung der Linsenfassung 14 im Vorderteil 2 an einer Stelle, welche der Schaltungsplatte 11 näher liegt. Daher wird es möglich, den Durchmesser des Hauptkörpers des Endoskops zu reduzieren.
Gemäß 8 wird bei dieser Ausführungsform des Endoskops 1 von der lichtemittierenden Diode 61 emittiertes Licht mittels des reflektierenden Films 172 des zweiten dreieckförmigen Prismas 17 auf die Spitze des Hauptkörpers 2 reflektiert. Durchläuft nämlich das von der lichtemittierenden Diode 61 emittierte Licht das zweite dreieckförmige Prisma 17, so wird es im zweiten dreieckförmigen Prisma 17 senkrecht so abgelenkt, dass es auf die Spitze des Hauptkörpers 2 gerichtet wird.
Licht, das durch das zweite dreieckförmige Prisma 17 gelaufen ist, wird auf die Negativlinsen 151 und 152 in der Linsenfassung 16 geführt. In diesen Negativlinsen wird das Licht zunächst gebündelt und dann divergiert, um einen Beobachtungsteil (d. h. den zu beobachtenden Abschnitt des Körpers) gleichförmig zu beleuchten.
Das vom Beobachtungsteil reflektierte Licht durchläuft das optische Abbildungssystem und das erste dreieckförmige Prisma 13. Im ersten dreieckförmigen Prisma 13 wird das Licht aus dem optischen Abbildungssystem so reflektiert, dass es gemäß 8 nach unten gerichtet wird. Wenn das Licht vom optischen Abbildungssystem durch das erste dreieckförmige Prisma 13 läuft, wird es senkrecht abgelenkt und das abgelenkte Licht auf die Abbildungsfläche 52 des CCD-Abbildungssensors 5 geführt, wobei auf der Abbildungsfläche 52 ein Bild erzeugt wird.
Bei dem oben beschriebenen Endoskop 1 wird es möglich, die gleichen Ergebnisse wie beim Endoskop gemäß der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Gemäß der Erfindung ist die Anzahl der im Endoskop vorgesehenen lichtemittierenden Elemente nicht begrenzt. Beispielsweise können im erfindungsgemäßen Endoskop zwei oder mehr lichtemittierende Elemente vorgesehen werden.
Ist im Endoskop 1 eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen vorgesehen, so sind diese ebenso wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform vorzugsweise im wesentlichen symmetrisch zur ersten Mittellinie 55 angeordnet, welche senkrecht auf der Horizontalabtastrichtung im CCD-Abbildungssensor 5 steht und durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereichs 524 des CCD-Abbildungssensors 5 läuft. Weiterhin sind sie auch symmetrisch zur zweiten Mittellinie 56 angeordnet, welche parallel zur Horizontalabtastrichtung im CCD-Abbildungssensor 5 und durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereichs 524 des CCD-Abbildungssensors 5 läuft.
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endoskops an Hand von 10 beschrieben.
10 zeigt eine Längsschnittsansicht der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endoskops, in der ein Vorderteil dieses Endoskops dargestellt ist.
Nachfolgend wird die linke Seite in 10 einfach als ”Spitze” und die rechte Seite als ”Basis” bezeichnet. Weiterhin wird ein Ende auf der Seite der Spitze des Vorderteils des Hauptkörpers als ”Spitzenende” bezeichnet. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen, dass bei dieser Ausführungsform die optische Achse durch die gestachelte Linie ”O” in 10 angegeben ist.
Elemente und Merkmale der vierten Ausführungsform, welche mit denjenigen der dritten Ausführungsform übereinstimmen, werden nicht beschrieben; es werden lediglich die Hauptpunkte beschrieben, welche sich von der dritten Ausführungsform unterscheiden.
Gemäß 10 besitzt das Endoskop 1 bei dieser Ausführungsform eine in einer Linsenfassung 16 montierte lichtemittierende Diode 61. Bei dieser Ausführungsform ist ein dreieckförmiges Prisma entsprechend dem zweiten dreieckförmigen Prisma 17 der dritten Ausführungsform nicht vorgesehen.
Die lichtemittierende Diode 61 ist über Leitungsdrähte 611 und 612 elektrisch mit einer Schaltungsplatte 11 verbunden.
Im Endoskop 1 dieser Ausführungsform sind die lichtemittierende Diode 61 und der CCD-Abbildungssensor 5 so angeordnet, dass die lichtemittierende Diode 61, in optischer Achsrichtung gesehen, den CCD-Abbildungssensor 5 überlappt. Mit anderen Worten sind die lichtemittierende Diode 61 und der CCD-Abbildungssensor 5 so angeordnet, dass ein projiziertes Bild 613, das durch Projektion der lichtemittierenden Diode auf einer virtuell senkrecht auf der optischen Achse O stehenden Projektionsfläche 191 erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild 57 überlappt, das durch Projektion des CCD-Abbildungssensors 5 auf der Projektionsfläche 191 erzeugt werden kann.
Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform nach 10 die lichtemittierende Diode 61 so im Hauptkörper 2 angeordnet, dass ein Teil von ihr sich im Bereich von Lichtstrahlen befindet, welche auf den Bildabschattungsbereich 522 des CCD-Abbildungssensors 5 gerichtet sind. Speziell ist die lichtemittierende Diode 61 so im Hauptkörper 2 angeordnet, dass ein Teil eines projizierten Bildes, das durch deren Projektion auf der Projektionsfläche 191 senkrecht zur optischen Achse O erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild überlappt, das durch Projektion des Abbildungsbereichs 522 des CCD-Abbildungssensors 5 auf der Projektionsfläche 191 senkrecht zur optischen Achse O erzeugt werden kann.
Gemäß dem vorstehend angegebenen Anordnungen wird es möglich, den Durchmesser des Hauptkörpers 2, speziell den Durchmesser von dessen Vorderteil 21, zu reduzieren.
Weiterhin wird es beim Endoskop 1 dieser Ausführungsform möglich, die gleichen Ergebnisse wie bei der oben beschriebenen dritten Ausführungsform zu erzielen.
Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Endoskop im einzelnen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und es ist möglich, bestimmte Elemente durch andere Elemente zu ersetzen, so lange die gleichen Funktionen realisiert sind.
Beispielsweise kann der Hauptkörper 2 erfindungsgemäß durch einen oder mehrere Funktionskanäle ersetzt werden. Beispiele eines derartigen Funktionskanals sind ein Zangenkanal (Röhre), durch den Zangen- und Behandlungsinstrumente, wie beispielsweise medizinische Laserinstrumente geführt werden; ein Wasserzuleitungskanal; ein Luftzuführungskanal; u. ä.
Weiterhin sind erfindungsgemäß die lichtemittierenden Elemente nicht notwendigerweise so angeordnet, dass sie in optischer Achsrichtung gesehen jeweils den entsprechenden Bildabschattungsbereich überlappen. Beispielsweise kann erfindungsgemäß jedes lichtemittierende Element so angeordnet werden, dass wenigstens ein Teil von ihm das Abbildungselement an der Seite überlappt, an der sich der Abschattungsbereich, in optischer Achsrichtung gesehen, nicht befindet, wobei der effektive Abbildungsbereich nicht überlappt wird.
Darüber hinaus können beim erfindungsgemäßen Endoskop eines, drei, fünf oder mehr lichtemittierende Elemente vorgesehen sein. Es sollten dabei zwei oder mehr, vorzugsweise zwei bis acht Elemente vorgesehen sein. In diesen Fällen ist die Anzahl der lichtemittierenden Elemente vorzugsweise gerade.
Ist die Anzahl von lichtemittierenden Elementen im erfindungsgemäßen Endoskop in der vorstehenden Weise realisiert, so wird es möglich, ein Endoskop zu realisieren, das einen Beobachtungsteil eines Objekts gleichförmiger beleuchten kann.
Zwar werden bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lichtemittierende Dioden als lichtemittierende Elemente verwendet. Derartige Elemente sind jedoch nicht auf Dioden beschränkt. Speziell kann im erfindungsgemäßen Endoskop beispielsweise eine Lampe verwendet werden, welche bei elektrischer Spannungsversorgung Wärme abstrahlt und Licht emittiert.
Darüber hinaus existiert keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der im erfindungsgemäßen Endoskop zu verwendenden Abbildungselemente. Beispielsweise können verschiedene Abbildungselemente, wie beispielsweise ein MOS-Abbildungssensor oder ein CPD(Ladungspunktanordnung)-Sensor verwendet werden. In diesem Fall kann sowohl ein Farbabbildungselement als auch ein monochromes Abbildungselement verwendet werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Endoskop auch bei industriellen elektronischen Endoskopen außer bei medizinischen elektronischen Endoskopen verwendet werden kann.
Wie oben beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich, ein elektronisches Endoskop mit einem Hauptkörper zu realisieren, der einen relativ kleinen Durchmesser besitzt. Wird ein derartiges elektronisches Endoskop als medizinisches Endoskop verwendet, so wird es möglich, die Schmerzen eines Patienten während einer Untersuchung zu lindern.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass Abwandlungen und Weiterbildungen der vorstehenden Ausführungsformen möglich sind, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen definierten Bereich und Geist abzuweichen.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Anmeldung sich auf den Gegenstand der Japanischen Patentanmeldung Nr. H11-344987 (eingereicht am 3. Dezember 1999) bezieht, auf deren Offenbarung hier voll inhaltlich Bezug genommen wird.

Claims

Elektronisches Endoskop (1) mit einem Vorderteil (21), das ein in ein zu beobachtendes Objekt einzuführendes Spitzenende besitzt, mit einem im Vorderteil (21) vorgesehenen Abbildungselement (5); einem eine optische Achse (O) besitzenden, im Vorderteil (21) angeordneten optischen Abbildungssystem, das dem Spitzenende näher liegt als das Abbildungselement (5); und einem lichtemittierenden Element (61 bis 66) zur Emission von Licht auf einen Beobachtungsbereich des Objekts, wobei das lichtemittierende Element (61 bis 66) dem Spitzenende näher als das Abbildungselement (5) liegt und so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm, gesehen in Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems, das Abbildungselement (5) überlappt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungselement (5) einen Abbildungsbereich (521) besitzt, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich (522, 523) zum Detektieren eines optischen Schwarz-Bezugspegels besitzt, und dass das lichtemittierende Element (61 bis 66) so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm, gesehen in Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems, den Bildabschattungsbereich (522, 523) des Abbildungselementes (5) überlappt.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 1, bei dem das optische Abbildungssystem ein Lichtablenkelement (13) zur Ablenkung vom Beobachtungsbereich des Objekts kommender Lichtstrahlen besitzt.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 2, bei dem das lichtemittierende Element (61 bis 66) so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil von ihm im Bereich auf den Bildabschattungsbereich (522, 523) des Abbildungselementes (5) gerichteter Lichtstrahlen liegt.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 1, bei dem der Abbildungsbereich (521) einen effektiven Abbildungsbereich (524) enthält, auf dem ein Bild durch Lichtstrahlen erzeugt wird, die durch das optische Abbildungssystem gelaufen sind.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 1, bei dem das lichtemittierende Element (61 bis 66) eine lichtemittierende Diode enthält.
Elektronisches Endoskop (1) mit einem Vorderteil (21), das ein in ein zu beobachtendes Objekt einzuführendes Spitzenende besitzt, mit einem im Vorderteil (21) vorgesehenen Abbildungselement (5); einem eine optische Achse (O) besitzenden optischen Abbildungssystem, das im Vorderteil (21) längs der optischen Achse (O) vor dem Abbildungselement (5) angeordnet ist; und einem lichtemittierenden Element (61 bis 66) zur Emission von Licht auf einen Beobachtungsbereich des Objekts, wobei das lichtemittierende Element (61 bis 66) im Vorderteil (21) dem Spitzenende näher als das Abbildungselement (5) liegt und so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil eines projizierten Bildes, das durch Projektion des lichtemittierenden Elementes (61 bis 66) auf eine Projektionsfläche (191) senkrecht zur optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild, das durch Projektion des Abbildungselementes (5) auf die Projektionsfläche (191) senkrecht zur optischen Achse (O) erzeugt werden kann, überlappt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungselement (5) einen Abbildungsbereich (521) besitzt, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich (522, 523) zum Detektieren eines optischen Schwarz-Bezugspegels besitzt, und dass das lichtemittierende Element (61 bis 66) so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil des projizierten Bildes, das durch Projektion des lichtemittierenden Elementes (61 bis 66) auf die Projektionsfläche (191) senkrecht zur optischen Achse (O) erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild, das durch Projektion des Bildabschattungsbereiches (522, 523) des Abbildungselementes (5) auf die Projektionsfläche (191) senkrecht zur optischen Achse (O) erzeugt werden kann, überlappt.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 6, mit einem lichtablenkenden Element (17) zur Ablenkung von vom lichtemittierenden Element (61 bis 66) emittierten Lichtstrahlen, das vor dem lichtemittierenden Element (61 bis 66) vorgesehen ist.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 6, bei dem das optische Abbildungssystem ein Lichtablenkelement (13) zur Ablenkung vom Beobachtungsbereich des Objekts kommender Lichtstrahlen enthält.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 6, bei dem das Abbildungselement (5) einen Abbildungsbereich (521) besitzt, der einen effektiven Abbildungsbereich (524) enthält, auf dem durch Lichtstrahlen, welche durch das optische Abbildungssystem gelaufen sind, ein Bild erzeugt wird.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 6, bei dem das lichtemittierende Element (61 bis 66) eine lichtemittierende Diode enthält.
Elektronisches Endoskop (1) mit einem Vorderteil (21), das ein in ein zu beobachtendes Objekt einzuführendes Spitzenende besitzt, mit einem im Vorderteil (21) vorgesehenen Abbildungselement (5); einem eine optische Achse (O) besitzenden, im Vorderteil (21) angeordneten optischen Abbildungssystem, das dem Spitzenende näher liegt als das Abbildungselement (5); und einer Vielzahl von lichtemittierenden Elementen (61 bis 66) zur Lichtemission auf einen Beobachtungsbereich des Objekts, wobei die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) jeweils dem Spitzenteil näher liegen als das Abbildungselement (5) und jeweils so angeordnet sind, dass jeweils wenigstens ein Teil von ihnen, gesehen in Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems, das Abbildungselement (5) überlappt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungselement (5) einen Abbildungsbereich (521) besitzt, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich (523, 524) zum Detektieren eines optischen Schwarz-Bezugspegels besitzt, und dass die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) jeweils so angeordnet sind, dass wenigstens jeweils ein Teil von ihnen, gesehen in Richtung der optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems, den Bildabschattungsbereich (522, 523) des Abbildungselementes (5) überlappt.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 11, bei dem das optische Abbildungssystem ein Lichtablenkelement (13) zur Ablenkung vom Beobachtungsbereich des Objektes kommender Lichtstrahlen enthält.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 11, bei dem die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) jeweils so angeordnet sind, dass sich wenigstens ein Teil von ihnen im Bereich auf den Bildabschattungsbereich (522, 523) des Abbildungselementes (5) gerichteter Lichtstrahlen befindet.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 11, bei dem der Abbildungsbereich (521) einen effektiven Abbildungsbereich (524) enthält, auf dem ein Bild durch Lichtstrahlen erzeugt wird, die das optische Abbildungssystem durchlaufen haben.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 11, bei dem eine gerade Anzahl von lichtemittierenden Elementen (61 bis 66) vorgesehen ist, bei dem der Abbildungsbereich (521) einen effektiven Abbildungsbereich (524) enthält, auf dem ein Bild erzeugt wird, und bei dem die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) im wesentlichen symmetrisch zu einer senkrecht auf der horizontalen Abtastrichtung im Abbildungselement (5) stehenden ersten Mittellinie angeordnet sind, welche durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereiches (524) des Abbildungselementes (5) verläuft.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 15, bei dem die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) im wesentlichen symmetrisch zu einer zweiten, parallel zur horizontalen Abtastrichtung des Abbildungselementes (5) verlaufenden Mittellinie, welche durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereiches (524) des Abbildungselementes (5) verläuft, angeordnet sind.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 11, bei dem die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) jeweils eine lichtemittierende Diode enthalten.
Elektronisches Endoskop (1) mit einem Vorderteil (21), das ein in ein zu beobachtendes Objekt einzuführendes Spitzenende besitzt, mit einem im Vorderteil (21) vorgesehenen optischen Abbildungselement (5); einem eine optische Achse (O) besitzenden, längs dieser vor dem Abbildungselement (5) vorgesehenen optischen Abbildungssystem; und einer Vielzahl lichtemittierender Elemente (61 bis 66) zur Lichtemission auf einen Beobachtungsbereich des Objektes, die im Vorderteil (21) jeweils dem Spitzenende näher liegen als das Abbildungselement, wobei jedes lichtemittierende Element (61 bis 66) so angeordnet ist, dass jeweils wenigstens ein Teil eines projizierten Bildes, das durch Projektion des lichtemittierenden Elementes (61 bis 66) auf eine zur optischen Achse (O) des optischen Abbildungssystems senkrechte Projektionsfläche (191) erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild überlappt, das durch Projektion des Abbildungselementes (5) auf die zur optischen Achse (O) senkrecht stehende Projektionsfläche (191) erzeugt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungselement (5) einen Abbildungsbereich (521) enthält, der wenigstens einen Bildabschattungsbereich (522, 523) zum Detektieren eines optischen Schwarz-Referenzpegels enthält, und dass jedes lichtemittierende Element (61 bis 66) jeweils so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil des projizierten Bildes, das durch Projektion des lichtemittierenden Elementes (61 bis 66) auf die senkrecht auf der optischen Achse (O) stehende Projektionsfläche (191) erzeugt werden kann, ein projiziertes Bild, das durch Projektion des Bildabschattungsbereiches (522, 523) des Abbildungselementes (5) auf die auf der optischen Achse senkrecht stehende Projektionsfläche (191) erzeugt werden kann, überlappt.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 18, mit einem vor dem lichtemittierenden Element (61 bis 66) vorgesehenen Lichtablenkelement (17) zur Ablenkung vom lichtemittierenden Element (61 bis 66) emittierter Lichtstrahlen.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 18, bei dem das optische Abbildungssystem ein Lichtablenkelement (13) zur Ablenkung vom Beobachtungsbereich des Objekts kommender Lichtstrahlen enthält.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 18, bei dem der Abbildungsbereich (521) einen effektiven Abbildungsbereich (524) enthält, auf dem ein Bild durch Lichtstrahlen erzeugt wird, die das optische Abbildungssystem durchlaufen haben.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 18, bei dem eine gerade Anzahl lichtemittierender Elemente (61 bis 66) vorgesehen ist, bei dem der Abbildungsbereich (521) einen effektiven Abbildungsbereich (524) enthält, auf dem ein Bild erzeugt wird, und bei dem die lichtemittierenden Elemente (66 bis 66) im wesentlichen symmetrisch zu einer senkrecht auf der horizontalen Abtastrichtung im Abbildungselement (5) stehenden ersten Mittellinie angeordnet sind, welche durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereichs (524) des Abbildungselementes (5) verläuft.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 22, bei dem die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) im wesentlichen symmetrisch zu einer zweiten, zur horizontalen Abtastrichtung im Abbildungselement (5) parallelen Mittellinie, welche durch die Mitte des effektiven Abbildungsbereiches (524) des Abbildungselementes (5) verläuft, angeordnet sind.
Elektronisches Endoskop (1) nach Anspruch 18, bei dem die lichtemittierenden Elemente (61 bis 66) jeweils eine lichtemittierende Diode enthalten.