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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Endoskoptechnologie und insbesondere eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder, die mehrere Beleuchtungsrichtungen bereitstellt.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein herkömmliches Endoskop, entweder für industrielle oder medizinische Anwendungen, verwendet normalerweise eine Bildaufnahmevorrichtung (eine Kombination aus einer Röhre, einer Linse und einer Lichtquelle) in dem vorderen Ende eines Rohres zum Beleuchten und zur Bildaufnahme. Bei der Bildaufnahme stellt die Lichtquelle die Beleuchtung bereit und die Linse nimmt das Bild auf. Wird das Rohr in ein Objekt eingeführt und zu dem zu betrachtenden Ziel geführt, beleuchtet die Lichtquelle das Ziel, was der Linse ermöglicht, die Bilder des Zieles aufzunehmen und die Bilder an eine Anzeigevorrichtung zwecks Anzeige zu übertragen. So kann der Anwender die auf der Anzeigevorrichtung angezeigten Bilder beobachten, um das Ziel zu überprüfen, das mit bloßem Auge nicht zu sehen ist.
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In dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Endoskop liegt die Beleuchtungsrichtung der Lichtquelle in dem vorderen Ende des Rohres parallel zu der Bildaufnahmerichtung der Linse. Unter normalen Umständen deckt der durch die Lichtquelle beleuchtete Bereich daher den Bildaufnahmebereich der Linse ab, was der Linse ermöglicht, wirksam Bilder aufzunehmen. Ist die Linse jedoch eine Weitwinkellinse, dann ist der Bildaufnahmebereich größer als der Beleuchtungsbereich der Lichtquelle. In diesem Fall ist der zentrale Bereich des erzielten Bildes relativ heller als der Randbereich. Daher kann ein Bild von einem dunklen Bereich unklar sein.
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Darüber hinaus kann ein Seitenansichtsanbauteil verwendet werden, wenn die Bildaufnahmevorrichtung des vorstehenden Endoskops verwendet wird. Ein Seitenansichtsanbauteil umfasst zu diesem Zweck im Allgemeinen einen Reflektor und ein lichtdurchlässiges Fenster an einer lateralen Seite. Der Reflektor reflektiert Einfallslicht, das durch das lichtdurchlässige Fenster fällt, auf die Linse, um ein Bild aufzunehmen. Da die Beleuchtungsrichtung der Lichtquelle in dem Endoskop jedoch parallel zu der Bildaufnahmerichtung der Linse ist, fällt das von der Lichtquelle emittierte Licht direkt auf den Reflektor und der Reflektor reflektiert das Licht zuerst auf das Ziel, und das durch das Ziel reflektierte Licht wird dann durch den Reflektor auf die Bildaufnahmelinse reflektiert. Bei einem derartigen Betrieb muss die Beschichtungsqualität des Reflektors herausragend sein, um eine Bildklarheit zu gewährleisten. Darüber hinaus muss die reflektierende Oberfläche des Reflektors kontinuierlich sauber gehalten werden, da jegliche Kontamination der reflektierenden Oberfläche eine Streuung des Lichtes bewirkt, was die Bildqualität beeinträchtigen würde.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde unter den gegebenen Umständen verwirklicht. Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder mit mehreren Beleuchtungsrichtungen bereitzustellen, die, zusätzlich zu der Verwendung einer ersten Lichtquelle um Licht zur Beleuchtung und Bildaufnahme wie bei dem herkömmlichen Beleuchtungsverfahren bereitzustellen, eine zusätzliche zweite Lichtquelle bereitstellt, um einen zusätzlichen Beleuchtungsbereich zu erhalten, der über die Strahlrichtung der ersten Lichtquelle hinausgeht und die Bildqualität bzw. Bildklarheit verbessert.
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Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder ein Rohr, ein Bildaufnahmemodul, das aus einer Linse und einem Bildsensor besteht und in einem Ende des Rohres angeordnet ist, eine in dem selben Ende relativ zu dem Bildaufnahmemodul angeordnete Lichtquelle mit einem Beleuchtungsbereich, der sich direkt mit dem Bildaufnahmebereich des Bildaufnahmemoduls überschneidet, eine zweite in dem Rohr angeordnete Lichtquelle mit einem Beleuchtungsbereich, der von dem Beleuchtungsbereich der ersten Lichtquelle in einem bestimmten Winkel abweicht und sich mit dem Beleuchtungsbereich der ersten Lichtquelle direkt oder indirekt überschneidet, und ein Lichtquellensteuerungsmittel, das angepasst ist, das Ein- und/oder Ausschalten der ersten Lichtquelle und/oder der zweiten Lichtquelle zu steuern. Abhängig von der Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsrichtung der zweiten Lichtquelle von der der ersten Lichtquelle abweicht, stellt die Erfindung einen zusätzlichen Beleuchtungsbereich bereit, was die Bildqualität bzw. Bildklarheit verbessert.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den anhängigen Zeichnungen besser verstanden, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Bestandteile der Konstruktion bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Schnittansicht einer Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Draufsicht auf die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder verbunden mit einem Endoskop zeigt.
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3 ist eine schematische Schnittansicht einer Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorlegenden Erfindung.
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4 ist eine schematische Schnittansicht einer Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder gemäß einer dritten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine schematische Schnittansicht einer Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder gemäß einer vierten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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6 ist ein Systemblockdiagramm der Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das die Lichtquellensteuerungsmittel in dem Bedienteil eingebaut und in elektrischer Verbindung mit der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle zeigt.
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7 ist eine weitere schematische Schnittansicht der Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die zweite Lichtquelle verschoben zu einem anderen Winkel zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezogen auf 1 und 2 umfasst eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Rohr 11, ein Bildaufnahmemodul 13, eine ersten Lichtquelle 15 und eine zweite Lichtquelle 17.
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Das Rohr 11 (gemäß dieser Ausführungsform ist es aus zwei Rohrelementen aufgebaut, die hintereinander verbunden sind) weist ein hinteres Ende auf, das mit einem Bedienelement 91 verbunden ist. Das Bedienelement 91 ist mit einem Anzeigeschirm 92 und einem Satz Knöpfe 94 ausgestattet und ist mit dem Bildaufnahmemodul 13, der ersten Lichtquelle 15 und der zweiten Lichtquelle 17 elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist das vordere Ende des Rohres 11 teilweise lichtdurchlässig. Da die Anordnung der elektrischen Verbindungen des Bedienteils aus dem Stand der Technik bekannt sind und nicht im Geltungsbereich der Erfindung liegen, ist in dieser Hinsicht keine weitere detaillierte Beschreibung notwendig.
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Das Bildaufnahmemodul 13 umfasst eine Linse 131 und einen Bildsensor 132 und ist in dem vordern Ende des Rohres 11 angeordnet.
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Die erste Lichtquelle 15 umfasst mehrere Licht emittierende Bestandteile (nicht gezeigt) und ist zusammen mit dem Bildaufnahmemodul 13 in dem vordern Ende des Rohres 11 angeordnet. Der Beleuchtungsbereich A1 der ersten Lichtquelle 15 überschneidet sich mit dem Bildaufnahmebereich P1 des Bildaufnahmemoduls 13. Gemäß dieser Ausführungsform erstreckt sich die Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 15 in paralleler Weise relativ zu der Bildaufnahmerichtung des Bildaufnahmemoduls 13. In anderen Ausführungsformen können die Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 15 und die Bildaufnahmerichtung des Bildaufnahmemoduls 13 aufgrund von Toleranzen bei der Installation nicht parallel gehalten werden. Ein Winkelunterschied innerhalb eines begrenzten Bereichs ermöglicht immer noch die Überschneidung zwischen dem Beleuchtungsbereich A1 der ersten Lichtquelle 15 und dem Bildaufnahmebereich P1 des Bildaufnahmemoduls 13. Dieser Fall ist im Wesentlichen gleich zu der Ausführungsform, bei der die Beleuchtungsrichtung und die Bildaufnahmerichtung parallel gehalten werden, weshalb keine weitere detaillierte Beschreibung nötig ist.
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Die zweite Lichtquelle 17 umfasst mehrere Licht emittierende Bestandteile (nicht gezeigt) und ist in dem Rohr 11 hinter der ersten Lichtquelle 15 angeordnet, was dem lichtdurchlässigen Teil des Rohres 11 entspricht. Die Beleuchtungsrichtung der zweiten Lichtquelle 17 weicht von der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 15 in einem bestimmten Winkel (größer als 30°) ab, beispielsweise 45°. Darüber hinaus überschneidet sich der Beleuchtungsbereich A2 der zweiten Lichtquelle 17 mit dem Beleuchtungsbereich A1 der ersten Lichtquelle 15 direkt.
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In dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Licht emittierende Bestandteile der ersten und zweiten Lichtquelle nicht begrenzt. Die Anzahl an Licht emittierenden Bestandteilen ist einfach ausgewählt, um zu der Anwendung zu passen. In anderen Ausführungsformen kann die erste bzw. die zweite Lichtquelle aus einem einzelnen Licht emittierenden Bestandteil gebildet sein. Darüber hinaus können die die erste Lichtquelle 15 und die zweite Lichtquelle 17 so ausgelegt sein, dass sie dieselbe Wellenlänge oder unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.
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Der Betrieb der Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
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Bezogen auf 1 werden die erste Lichtquelle 15 und die zweite Lichtquelle 17 während des Betriebs angesteuert, Licht zu emittieren. Zu diesem Zeitpunkt überschneidet sich der Beleuchtungsbereich A1 der ersten Lichtquelle 15 direkt mit dem Bildaufnahmebereich P1 des Bildaufnahmemoduls 13, ist aber relativ kleiner als der Bildaufnahmebereich P1 des Bildaufnahmemoduls 13. Der Beleuchtungsbereich A2 der zweiten Lichtquelle 17 überschneidet sich direkt mit dem Beleuchtungsbereich A1 der ersten Lichtquelle 15, ist aber relativ kleiner als der Beleuchtungsbereich A1 der ersten Lichtquelle 15. Die Beleuchtungsrichtung der zweiten Lichtquelle 17 weicht von der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 15 in einem 45° Winkel ab. Somit stellt die zweite Lichtquelle 17 einen zusätzlichen Beleuchtungsbereich A2 bereit, der einen Bereich innerhalb des Bildaufnahmebereichs P1 des Bildaufnahmemoduls 13 abdeckt, den die Beleuchtung der ersten Lichtquelle 15 nicht erreichen kann.
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3 zeigt eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese zweite Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu der vorstehenden ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die zweite Lichtquelle 27 in dem vorderen Ende des Rohres angeordnet ist. Die erste Lichtquelle 25 und die zweite Lichtquelle 27 bestehen jeweils aus einem einzelnen Licht emittierenden Element. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anordnung des einzelnen Licht emittierenden Elements der ersten und zweiten Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform einfach dazu dient, zu der Anwendung zu passen, und nicht als Begrenzung vorgesehen ist.
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Während des Betriebs dieser zweiten Ausführungsform stellt die zweite Lichtquelle 27 einen zusätzlichen Beleuchtungsbereich A2 bereit, um die Klarheit des Bildes in diesem Beleuchtungsbereich zu verbessern.
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Die weiteren strukturellen Details und Wirkungen dieser zweiten Ausführungsform sind im Wesentlichen dieselben wie die der vorstehenden ersten Ausführungsform. Daher ist in diesem Fall keine weitere detaillierte Beschreibung nötig.
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4 zeigt eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese dritte Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu der vorstehenden ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass diese dritte Ausführungsform weiter eine dritte Lichtquelle 39 umfasst. Die Beleuchtungsrichtung der dritten Lichtquelle 39 weicht von der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 35 in einem bestimmten ersten Winkel ab, und weicht ebenfalls von der Beleuchtungsrichtung der zweiten Lichtquelle 37 in einem bestimmten zweiten Winkel ab. Gemäß dieser dritten Ausführungsform beträgt der Winkel der Abweichung zwischen der Beleuchtungsrichtung der dritten Lichtquelle 39 und der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 35 30°.
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Die erste Lichtquelle 35 besteht aus mehreren Licht emittierenden Elementen. Die zweite und dritte Lichtquelle 37, 39 besteht jeweils aus einem einzelnen Licht emittierenden Element. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anordnung des einzelnen oder mehrerer Licht emittierender Elemente der Lichtquellen einfach ausgewählt ist, um zu der Anwendung zu passen, und nicht als Begrenzung vorgesehen ist.
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Während des Betriebes dieser dritten Ausführungsform stellt die dritte Lichtquelle einen zusätzlichen Beleuchtungsbereich A3 bereit, der die Klarheit des Bildes in dem beleuchteten Bereich verbessert.
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Die weiteren strukturellen Details und Wirkungen dieser dritten Ausführungsform sind im Wesentlichen dieselben wie die der vorstehenden ersten Ausführungsform. Daher ist in diesem Fall keine weitere detaillierte Beschreibung nötig.
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5 und 6 zeigen eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder 40 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese vierte Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu der vorstehenden ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die erste Lichtquelle 45 aus einem einzelnen Licht emittierenden Element besteht, die zweite Lichtquelle 47 aus einem einzelnen Licht emittierenden Element besteht, die Beleuchtungsrichtung der zweiten Lichtquelle 47 erstreckt sich seitlich relativ zu dem Rohr 41 und weicht von der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 45 in einem Winkel von 90° ab. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Anordnung des einzelnen oder mehrerer Licht emittierender Elemente der Lichtquellen einfach so bestimmt ist, um zu der Anwendung zu passen, und nicht als Begrenzung vorgesehen ist.
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Diese vierte Ausführungsform umfasst weiterhin ein Seitenansichtsanbauteil 51. Das Seitenansichtsanbauteil 51 umfasst eine Trommel 52 und einen Reflektor 54. Die Trommel 52 ist an dem vorderen Ende des Rohres 41 angebracht und wird in Flucht mit dem Bildaufnahmemodul 43 gehalten, das ein lichtdurchlässiges Fenster 53 an einer Seite davon aufweist. Der Reflektor 54 ist innerhalb der Trommel 52 angeordnet, in Übereinstimmung mit dem lichtdurchlässigen Fenster 53 und dem Bildaufnahmemodul 43. Der Beleuchtungsbereich A2 der zweiten Lichtquelle 47 entspricht dem lichtdurchlässigen Fenster 53. Die von der zweiten Lichtquelle 47 emittierten und von dem Zielobjekt reflektierten Lichtstrahlen gelangen durch das lichtdurchlässige Fenster 53 in die Trommel 52 und werden dann durch den Reflektor 54 auf das Bildaufnahmemodul 43 zwecks Bildbildung reflektiert. Somit wird der Beleuchtungsbereich A2 der zweiten Lichtquelle 47 durch das Zielobjekt reflektiert und dann mit dem Beleuchtungsbereich (nicht gezeigt) der ersten Lichtquelle 45 überschnitten. 5 zeigt nicht den Status der Überschneidung zwischen Reflektion des Beleuchtungsbereichs A2 der zweiten Lichtquelle 47 und dem Beleuchtungsbereichs der ersten Lichtquelle 45. Jedoch kann aus der Beleuchtung in 5 versichert werden, dass die Lichtstrahlen des Beleuchtungsbereichs A2 der zweiten Lichtquelle 47 mit dem Beleuchtungsbereich der ersten Lichtquelle 45 überschnitten werden können, nachdem sie durch das Zielobjekt reflektiert wurden.
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Wie in 6 gezeigt ist, umfasst diese vierte Ausführungsform weiterhin Lichtquellensteuerungsmittel 59, beispielsweise eine Lichtquellensteuerungseinheit, die mit der ersten Lichtquelle 45 und der zweiten Lichtquelle 47 elektrisch verbunden ist und angepasst ist, das Ein- und/oder Ausschalten der ersten Lichtquelle 45 und/oder der zweiten Lichtquelle 47 zu steuern. Das Lichtquellensteuerungsmittel 59 kann jeglicher herkömmlicher Hardware Schaltkreis oder Steuerungssoftware zum Steuern des Ein- und Ausschaltens von Lichtquellenmitteln sein. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Lichtquellensteuerungsmittel 59 eine in dem Bedienelement 91 eingebaute Steuerungssoftware und mit der ersten Lichtquelle 45 und der zweiten Lichtquelle 47 elektrisch verbunden und durch den Anwender bedienbar, so dass die erste Lichtquelle 45 und die zweite Lichtquelle 47 auswählbar ein- und ausgeschaltet werden können. Die Ausgestaltung des Software-Lichtquellensteuerungsmittels 59 ist von bekannter Art, die in herkömmlichen Endoskopen Verwendung findet. Daher ist eine weitere detaillierte Beschreibung in dieser Hinsicht unnötig.
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Während des Betriebs dieser vierten Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, wird das Lichtquellensteuerungsmittel 59 gesteuert, die erste Lichtquelle 45 auszuschalten und gleichzeitig die zweite Lichtquelle 47 einzuschalten. Zu diesem Zeitpunkt gibt die erste Lichtquelle 45 kein Licht ab, und die zweite Lichtquelle 47 emittiert Licht lateral. Somit wird kein Licht direkt auf den Reflektor 54 gestrahlt. Die durch die zweite Lichtquelle 47 emittierten und von dem Zielobjekt (nicht gezeigt) reflektierten Lichtstrahlen gelangen durch das durchsichtige Fenster 53 in die Trommel 52, und werden dann durch den Reflektor 54 auf das Bildaufnahmemodul 43 zwecks Bildbildung reflektiert.
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Somit kann gezeigt werden, dass während des Betriebes dieser vierten Ausführungsform die von der ersten Lichtquelle 45 emittierten Lichtstrahlen nicht direkt auf den Reflektor 54 des Seitenansichtsanbauteils 51 fallen, und dass der Reflektor 54 einfach externe Einfallslichtstrahlen auf das Bildaufnahmemodul 43 zwecks Bildbildung reflektiert, was eine hohe Bildklarheit gewährleistet und Bildqualitätsinterferenzen aufgrund von Linsenoberflächenkontaminationen verhindert.
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Anders gesagt kann ein Vorteil aus größerer Fehlertoleranz bei der Beschichtungsqualität und der Oberflächenreinheit des Reflektors 54 gezogen werden, was die Herstellungskosten verringert.
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Weiterhin gibt es, wie in 7 gezeigt, einen 60° Unterschied in der Beleuchtungsrichtung zwischen der zweiten Lichtquelle 47' und der ersten Lichtquelle 45' gemäß dieser vierten Ausführungsform, das bedeutet, dass die 90° Abweichung keine Begrenzung darstellt.
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Die weiteren strukturellen Details und Wirkungen dieser vierten Ausführungsform sind im Wesentlichen dieselben wie die der vorstehenden ersten Ausführungsform. Daher ist in diesem Fall keine weitere detaillierte Beschreibung nötig.
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In den vorstehenden verschiedenen Ausführungsformen werden für die Licht emittierenden Elemente der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle und der dritten Lichtquelle LEDs (Licht emittierende Dioden) verwendet. In anderen Beispielen der vorliegenden Erfindung können für die erste Lichtquelle, die zweite Lichtquelle und die dritte Lichtquelle Lichtleiter bzw. Glasfasern verwendet werden. Die Verwendung von Lichtleitern bzw. Glasfasern um Lichtquellenmittel herzustellen ist im Stand der Technik bekannt, so dass in dieser Hinsicht keine weitere detaillierte Beschreibung nötig ist.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erfindung eine Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder mit den folgenden Vorteilen bereitstellt:
- 1. Zusätzlich zu der Funktion der Verwendung der ersten Lichtquelle, um Licht für die Beleuchtung und Bildaufnahme wie bei dem herkömmlichen Beleuchtungsverfahren abzugeben, stellt die Erfindung eine zusätzliche zweite Lichtquelle bereit, um einen zusätzlichen Beleuchtungsbereich bereitzustellen, der über die Strahlrichtung der ersten Lichtquelle herausgeht, womit die Bildklarheit verbessert wird.
- 2. Die Anwendung der vierten Ausführungsform gewährleistet eine hohe Bildklarheit und verhindert Bildqualitätsinterferenzen aufgrund von Oberflächenkontaminationen der Linse.
- 3. Die vierte Ausführungsform ermöglicht eine größere Fehlertoleranz bei der Beschichtungsqualität und der Oberflächenreinheit des Reflektors, so dass die Herstellungskosten der Aufnahmevorrichtung für Endoskopiebilder verringert werden können.
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Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Anschauungszwecken detailliert beschrieben wurden, können verschiedene Veränderungen und Verbesserungen gemacht werden, ohne von der Grundidee und dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist die Erfindung durch nichts als die anhängigen Ansprüche begrenzt.
