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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Entfernung zwischen
einem Endoskop und einem mit diesem zu beobachtenden Objekt Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Entfernung zwischen einem
Endoskop und einem mit diesem zu beobachtenden Objekt.
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Bisher konnte die Entfernung eines von einem Endoskop auf einen Film
aufgenommenen Objekts nach der Beendigung der Aufnahme nur näherungsweise bestimmt
werden, indem auf der Aufnahme der zu
untersuchende Teil mit den
Ubrigen abgebildeten Teilen verglichen wurde, oder dadurch, daß sich der Bedienungsmann
auf die Erfahrung stUtzte, die er im Laufe der Zeit bei Verwendung des Endoskops
gewonnen hatte.
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Es ist jedoch sehr schwierig, die Entfernung eines von einem Endoskop
rotograrierten oder beobachteten Objekts exakt zu bestimmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur genauen Bestimmung der Entfernung eines von einem Endoskop
zu fotografierenden oder zu beobachtenden Objekts zu schaffen. Insbesondere sollen
das Verfahren und die Vorrichtung die genaue Bestimmung der Entfernung nicht nur
nach Beendigung der Beobachtung oder fotografischen Aufnahme, sondern auch während
derselben gestatten.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Licht einer bestimmten konstanten
Intensität vom Endoskop ausgestrahlt, das vom Objekt reflektierte Licht von einem
Potoelement aufgenommen und das von diesem erzeugte elektrische Signal angezeigt
oder registriert wird und als Maß rur die Entfernung zwischen Endoskop und Objekt
dient.
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Die Erfindung verwendet die Tatsache, daß das Rerloxlonsvermögen
eines
Objekts, beispielsweise der inneren Wand eines hohlen Teils eines lebenden Körpers,
im wesentlichen über den gesamten zu beobachtenden Bereich gleich bleibt. Wenn Licht
einer bestimmten Intensität oder Gosamtmenge von einem Endoskop auf ein Objekt mit
gleichbleibendem Reflexionsvermögen abgestrahlt wird, ist die vom Objekt reflektierte
und vom Endoskop aufgenommene Lichtintensität oder Gesamtlichtmenge eine Funktion
der Entfernung zwischen dem Objekt und dem Endoskop.
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Wenn daher das vom Objekt reflektierte Licht auf ein im Endoskop vorgesehenes
fotoelektrisches Element fällt, erzeugt dieses ein elektrisches Signal, das der
Intensität oder der Oesamtmenge des von ihm aufgenommenen Lichts entspricht, die
ihrerseits eine Funktion der Entfernung zwischen Endoskop und Objekt ist. Durch
Verwendung des so erzeugten elektrischen Signals, das während des Arbeitens des
Endoskops aufgezeichnet worden ist, kann die Entfernung bestimmt werden, nachdem
der Einsatz des Endoskops beendet ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Beet im mung der
Entfernung eine Lichtquelle mit einer solchen spektralen Charakteristik, beispielsweise
im nahen Infrarot, verwendet, daß ihr Licht nicht auf den im Endoskop enthaltenen
Film für die Fotograrie des Objekts einwirkt. Hierdurch kann die Bestimmung der
Entfernung des Objekts auch während der
Bestätigung des Endoskops
durchgeführt werden. FUr die fotografische Aurnahme des Objekts wird dann eine andere
im Endoskop angeordnete Lichtquelle verwendet, deren spektrale Charakteristik der
Empfindlichkeit des Films entspricht.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Intensität des
Lichts, das für die Bestimmung der Entrernung verwendet wird, verändert werden,
um eine beere Beobachtung des Objekts durch ein optisches Betrachtungssystem, das
im Endoskop vorgesehen ist, zu ermöglichen. Um trotzdem eine genaue Bestimmung der
Entfernung zu ermöglichen, wird dann das vom fotoelektrischen Element erzeugte elektrische
Signal in umgekehrtem Verhältnis zur Veränderung der Intensität des vom Endoskop
zur Beleuchtung des Objekts ausgesandten Lichts verändert.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungsbeispiele
soll der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1
ein Blockdiagramm des Schemas der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 die Belichtungszeit,
wie sie von dem in Fig. 1 dargestellten Detektor aufgezeichnet wird;
Fig.
3 einen Längsschnitt durch den vorderen Endteil eines Endoskops mit einer Vorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 die spektroskopischen Charakteristiken verschiedener
Elemente, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden; Fig. 5 ein Blockdiagramm
des Schemas der Wirkungsweise der Vorrichtung von Fig. 3; Fig. 6 eine schematische,
perspektivische Ansicht, die das Schema einer anderen Vorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung zeigt; Fig. 7 eine teilweise perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Einstellung des vom Endoskop ausgesandten Lichts für eine bessere
Beobachtung des Objekts und zur Aussendung intensiven Lichts bei der fotografischen
Aurnahme des Objekts; Fig. 8 eine Ansicht einer Abwandlung der Vorrichtung nach
Fig. 4.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die in ein Endoskop eingesetzt werden kann, welches ein vorderes Endgehäuse
mit Fotografiervorrichtungen aufweist und das geeignet ist, in den hohlen Teil eines
lebenden Körpers oder dgl. eingefUhrt zu werden, um dessen Inneres zu rotografieren.
Ein solches Endoskop besitzt ferner ein Steuergehäuse, das mit dem vorderen Endteil
durch eine langgestreckte, flexible Röhre verbunden ist. Die Konßtruktion eines
solchen Endoskops ist bekannt. Aus diesem Grunde erübrigt sich eine detaillierte
Beschreibung desselben.
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Im vorderen Endteil des Endoskops ist ein (nicht gezeichnetes) Fotoelement
1 vorgesehen in einer Stellung nahe der Fotolampe 2, die der Beleuchtung des zu
fotografierenden Objekts dient. Die lichtempfangende Fläche des Fotoelements 1 ist
zum Objekt hin geriohtet. Das Fotoelement 1 ist vorzugsweise ein Sillolum-Fotoelement,
das eine kompakte Form aufweist, betriebssicher ist und schnell anspricht. Ein Gleichstromverstärker
3, der im Steuergehäuse oder außerhalb desselben angeordnet ist, ist mit dem Fotoelement
1 durch die langgestrockte, flexible Rohre verbunden. Ein mit dem Gleichstromverstärker
3 verbundener Einstellkreis 4 (timing circuit) ist an einen Schaltkreis 5 angeschlossen,
der ebenfalls im Steuergehäuse oder außerhalb desselben angebracht und mit diesem
verbunden ist. Ein Detektor 6,
der im Steuergehäuse oder außerhalb
desselben untergebracht und mit diesem verbunden ist, ist zwischen dem Schaltkreis
5 und der Fotolampe 2 abgezweigt. Der Einstellkreis 4 ist so aufgebaut, daß er als
Folge eines elektrischen Signals vom Fotoelement 1 ein Einstellsignal -liefert,
das eine genaue Eelichtungszeit rür das mit der Fotolampe zu beleuchtende Objekt
erzeugt. Das Fotoelement erhält das vom ObJekt reflektierte Licht und erzeugt ein
elektrisches Signal, welches der Intensität des empfangenen Lichts entspricht. Dieses
Signal wird durch den Gleichstromverstärker 3 verstärkt. Der Schaltkreis 5 ist so
konstruiert, daß er nach Ablauf der genauen Belichtungszeit die Energieversorgung
der Fotolampe 2 durch ein Einstellsignal, das vom Einstellkreis 4 kommt, beendet.
Die Fotolampe hat die Aufgabe, Licht einer bestimmten konstanten Intensität auszustrahlen,
solange sie betätigt wird. Der Detektor 6 ist so aufgebaut, daß er ein Signal vom
Schaltkreis 5 erhält und die Belichtungszeit der Fotolampe 2 in Form von Impulsen
auf Aufzeichnungsmitteln, beispielsweise einem Memmoriskop, einem Oszillographen
mit Aufzeichnungsfeder, einem elektromagnetischon Oszillographen oder dgl. aufzeichnet.
Fig. 2 zeigt die so aufgezeichnete Belichtungszeit T.
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In Betrieb wird der vordere Endteil des Endoskops in den zu beobachtenden
hohlen Teil eines lebenden Körpers eingeführt
und die Fotolampe
2 wird durch Betätigung eines Steuermechanismus im Steuergehäuse mit Energie versorgt.
Da das Rerlexionsvermögen der inneren Wand des hohlen Teils des lebenden Körpers,
der mit dem Endoskop beobachtet werden soll, als im wesentlichen gleichartig über
die gesamte Fläche betrachtet werden kann, verändert sich die Intensität oder die
gesamte Lichtmenge, die von der Fotolampe 2 ausgestrahlt und von der Wand zurückgeworfen
wird, im wesentlichen in AbhKngigkeit von der Entfernung zwischen dieser Wand und
dem vorderen Endteil des Endoskops, wenn das von der Fotolampe ausgesandte Licht
auf konstanter Intensität gehalten wird. Daher erzeugt das fotoelektrische Element
1 ein elektrl-sches Signal, das der Intensität des vom Objekt reflektierten und
von ihm aufgenommenen Lichts entspricht. Das elektrische Signal ist damit eine Funktion
der Entfernung zwischen Objekt und dem vorderen Endteil des Endoskops.
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Das so erzeugte elektrische Signal wird von dem Gleichstromverstärker
3 verstärkt und auf den Einstellkreis gegeben.
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Dieser erzeugt ein Signal, das die genaue Belichtungszeit des Objekts
anzeigt, welches infolge des vom Gleichstromverstärker 3 abgegebenen elektrischen
Signals durch die Fotolampe 2 beleuchtet wird. Das Einsteilsignal wird einem Schaltkreis
5 zugeführt, der betätigt wird, wenn mit dem Endoskop
eine fotografische
Aufnahme des Objekts gemacht wird. Die Schaltelemente dieses Kreises werden dann
in elektrisch leitendem Zustand gehalten und die Fotolampe 2 bleibt angeschaltet.
Das Schaltelement 5 wird jedoch abgeschaltet, wenn es das Einstellsignak vom Einstellkreis
4 erhält. Die Schaltelemente werden hierdurch in den elektrisch nichtleitenden Zustand
zurückgeführt und die Fotolampe 2 wird abgeschaltet, nachdem die vom Einstellkreis
4 festgelegte genaue Belichtungszeit abgelaufen ist. Der Detektor 6 liefert die
Aufzeichnung der Belichtungszeit T, wie dies im Vorstehenden beschrieben worden
ist.
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Zur Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem vorderen
Endteil des Objekts wird die Belichtungszeit T verglichen mit einer Tabelle, die
die Beziehung zwischen der Entfernung und der genauen Belichtungszeit anzeigt. Diese
wird vorher hergestellt durch Fotogratleren eines ähnlichen Ob-Jekts, wie des Hohlraums
eines lebenden Körpers, aus verschiedenen Entrernungen und unter verschiedenen Belichtungszeiten
bei Bedingungen, die ähnlich denen in dem hohlen Teil des lebenden Körpers sind.
Hierdurch wird eine genaue Beziehung zwischen der Entfernung und der genauen Belichtungszeit
erhalten. Die Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen
Endteil
des Endoskops, mit dem das Objekt rotografiert wird, entspricht dem Wert der Belichtungszeit
T in der Tabelle. In der vorbeschriebenen Vorrichtung ist die Fotolampe als Metallfadenlampe
dargestellt. An Stelle der Lampe kann jedoch auch ein optisches Olasfasersystem
verwendet werden, das sich von dem vorderen Endteil durch die langgestreckte, flexible
Röhre hindurch bis zum Steuergehäuse erstreckt. In diesem Falle ist das vordere
Ende des lichtleitenden Glasfasersystems am vorderen Ende des Endoskops so angeordnet,
daß es Licht zum Objekt abstrahlt, während das hintere Ende dieses Systems durch
eine äußere Lichtquelle beleuchtet wird. Das Licht wird durch das Glasfasersystem
hindurch zum vorderen Ende geleitet. Wenn ein solches Glasfasersystem verwendet
wird, muß die äußere Lichtquelle wegen des relativ geringen Wirkungsgrades des Lichtleitungssystems
eine größere Lichtstlrke aufweisen. Aus diesem Grunde werden bevorzugt Blenden zwischen
dem hinteren Ende des optischen Lichtleitersystems und der äußeren Licht quelle
angebracht, die durch die Steuervorrichtung betätigt werden, um entweder das hintere
Ende des Lichtleitersystems zu beleuchten oder dessen Beleuchtung zu unterbrechen,
um eine genaue Belichtung des Objekts zu erhalten. Hierdurch wird vermieden, daß
beim An und Abschalten der äußeren Licht quelle eine Verzögerung auftritt, bis die
maximale Helligkeit der Lichtquelle nach dem Einsohalten derselben erreicht wird.
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Zur Steuerung der Blende können in üblicher Weise Spulen
verwendet
werden. Als äußere Lichtquelle wird vorzugsweise eine Jodlampe verwendet, da deren
Veränderung während des Betriebes sehr gering ist.
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Die Fig. 3 bis 5 zeigen eine zweite Ausbildung der vorliegenden Erfindung,
durch die während des einsatzes des Endoskops die Entfernung zwischen dessen vorderem
Endteil und dem Objekt vor oder während des Fotografierens des Objekts bestimmt
werden kann.
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In Fig. 3 ist der vordere Endteil 7 mit der langgestreckten, flexiblen
Röhre 8 verbunden, die ihrerseits an einem SteuergehAuse (nicht gezeigt) befestigt
ist. Im vorderen Endteil 7 ist ein Filmmagazin 9 untergebracht. Ein in diesem Magazin
9 aufgerollter Film 10 wird mit Hilfe eines Steuermechanismus jedesmal, wenn das
Endoskop betätigt wird, zur Belichtung des Objekts durch einen Filmrahmen weitergezogen.
Ein Objektivlinsensystem 11 ist entgegengesetzt zu der Seite, auf der der Film transportiert
wird, in der Wand des vorderen Endteils 7 angebracht. Er bildet ein Bild des Objekts
auf dem Film ab, wenn der Belichtungsvorgang des Endoskops ausgelst wird.
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Im vorderen Endteil ist hinter dem Film in Ausrichtung auf
das
Objektivlinsensystem eine AndrUckplatte 12 angeordnet, um den dort befindlichen
Teil des Films 10 rlachzuhalten.
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Zur Beleuchtung des Objekts, welches fotografiert werden soll, ist
im vorderen Endteil 7 nahe dem Objektivlinsensystem 11 eine Lampe 13 vorgesehen,
deren Licht durch ein Fenster 14 fällt. Die Lampe 13 wird jedesmal, wenn mit dem
Endoskop eine Belichtung durchgeführt werden soll, durch Leitungsdrähte, welche
sich durch die langgestreckte, flexible Röhre 8 erstrecken, von einer äußeren elektrischen
Stromquelle mit Strom versorgt. Die genaue Belichtungszeit kann in ähnlicher Weise
festgelegt werden wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben
worden ist, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
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Die Lampe 13 ist eine Gldhfadenlampe. Aus diesem Grunde wird bei diesem
Endoskop ein Farbfilm für Glühtadenlampen 10 verwendet. Die spektrale Empfindlichkeit
dieses Farbfilms 10 ist in Fig. 4 durch die Kurve A dargestellt. Wie hieraus zu
sehen ist, ist die Empfindlichkeit des Farbfilms für Glühfadenlampen 10 höher im
Bereich kürzerer Wellenlänge, während die Empfindlichkeit zu längeren Wellenlängen
hin relativ steil abfällt. Der Film 10 ist daher nicht empfindlich für Strahlung
im nahen Infrarot oder für Licht, das Wellenlängen hat, die länger als das nahe
Infrarot sind.
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Gemäß einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine
Lichtquelle 15, beispielsweise ein Leuchtkörper, der Licht langer Wellenlängen,
beispielsweise des nahen Tnfrarots, emittiert, in der Wand des vorderen Endteils
7 nahe dem Objektivlinsensystem 11 angeordnet. Ein Beispiel tür eine solchen Leuchtkörper
15 ist eine Leuchtdiode, die aus einer Arsen-Gallium-Verbindung (GaAs) besteht.
Die spektrale Chrakteristik der Leuchtdiode, die aus der Arsen-Gallium-V.rbindung
besteht, ist in Fig. 4 durch die mit B bezeichnete Kurve dargestellt. Der Fig. 4
kann entnommen werden, daß Licht, das von der Arsen-Gallium-L2uchtdiode ausgesandt
wird und die durch die Kurve B dargestellte spektrale Charakteristik hat, nicht
auf den Film 10, der eine spektrale Empfindlichkeit hat, wie sie durch die Kurve
A dargestellt ist, einwirkt.
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In der Nähe des Objektivlinsensystems 11 ist ein fotoelektrisches
Element 16> beispielsweise ein Silicium-Fotoelement oder ein geeigneter Fototransistor
angeordnet, der geeignet ist zum Emprang des von der Arsen-Gallium-Leuchtdiode ausgesandten
Lichts und zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das der Intensität des empfangenen
Lichts entsprlcht. In Fig. 3 ist ein Fotoelement 16 dargestellt, das das Objektivlinsensystem
11 umgibt Die spektrale Empfindlichkeit des Silicium-Potoelementi ist in Fig. 4
durch die Kurve C dargestellt,
während die des Fototransistors
der Kurve D entspricht. Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, wird das von der Leuchtdiode
ausgesandte und der Kurve B entsprechende Licht von dem Silicium-Fotoelement und
dem Fototransistor wirksam aufgenommen, deren spektrale Empfindlichkeit durch die
Kurven B und C dargestellt sind. Der Film mit der der Kurve A entsprechenden Empfindlichkeit
wird vom Licht der Leuchtdiode nicht beeinflußt. Zum Vergleich ist die spektrale
Charakteristik des von der Sonne emittierten Lichts durch die Kurve E in Fig. 4
dargestellt.
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Wie im vorstehenden beschrieben, kann das Reflexionsvermögen der inneren
Wand des hohlen Teils eines lebenden Körpers, in den das Endoskop zur Beobachtung
eingeführt ist, als im weseitlichen gleich über den ganzen zu beobachtenden Bereich
betrachtet werden. Wenn daher die Intensität des vom Leuchtkörper 15 ausgesandten
Lichts konstant gehalten wird, wird die Intensität oder die Gesamtmenge des Lichts,
die vom Objekt reflektiert und vom Fotoelement i6 aufgenommen wird, in Abhängigkeit
von der Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Endteil des Endoskops verändert.
Mit anderen Worten: Die Intensität oder Gesamtmenge des vom fotoelektrischen Element
16 emprangenen Lichts ist bestimmt durch die Entfernung zwischen dem Objekt und
dem vorderen Endteil des Endoskops.
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Fig. 5 zeigt das Schema der vorliegenden Erfindung als Blockdiagramm.
Ein lichtaussendendes Element 17, beispielsweise der Leuchtkörper 15 in Fig, 3,
emittiert Licht in Fluchtung eines Ob3ekts 18, beispielsweise der inneren Wand des
hohlen Teils eines lebenden Körpers. Das vom Objekt 18 reflektierte Licht rällt
auf ein lichtempfangendes, fotoelektrlsches Element 19, das wie das fotoelektrische
Element 16 in Fig. 3 ausgebildet sein kann. Das lichtempfangende, fotoelektrische
Element 19 ist mit einem Gleichstromverstärker 20 verbunden, der dem Gleichstromverstärker
3 in Fig. 1 entspricht, während der Gleichstromverstärker 20 mit einem Anzeige-
oder Registrierinstrument 21, beispielsweise einem Galvanometer oder einem elektromagnetischen
Oszillographen, verbunden ist.
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Das elektrische Signal, d. h. der Ausgang des lichtempfangenden, fotoelektrischen
Elements 19, der durch das auf dieses einfallende Licht erzeugt wird, wird vom Gleichstromverstärker
20 verstärkt und das verstärkte elektrische Signal, d.h. der Ausgang wird von dem
Anzeige- oder Registrierinstrument 21 angezeigt. Wie im Vorstehenden beschrieben,
emittiert das lichtemittierende Element 17 Licht, welches nicht auf den Film einwirkt,
der zum Fotografieren des Objekts im vorderen Endteil des Endoskops enthalten ist.
Die in Fig. 5 dargestellte Wirkungsweise beeinträchtigt den genauen Betrieb für
das Fotografieren des Objekts nicht.
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Die Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Endteil des Endoskops,
das in den hohlen Teil eines lebenden Körpers eingeführt ist, kann daher nicht nur
bestimmt werden, nachdem die Belichtung des Films abgeschlossen ist, sondern auch
während der Betätigung des Endoskops. Dies ist möglich durch Vergleich des angezeigten
oder aufgezeichneten Ausgangs des Fotoelements nach der Verstärkung durch den Gleichstromverstärker
mit einer Tabelle, die die Beziehung zwischen der Entfernung des ObJekts vom vorderen
Endteil des Endoskops und der Intensität des Ausgangs des fotoelektrischen Elements
nach der Verstärkung im Gleichstromverstärker zeigt, in ähnlicher Weise, wie dies
in Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist.
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Alternativ kann sie Skala des Anzeige- oder Registrierinstruments
ersetzt werden durch eine Skala, die die Entfernung anzeigt, indem die Werte des
Ausgangs des Verstärkers direkt in Entfernungsangaben umgerechnet sind. In diesem
Falle kann die Entfernung direkt von der Skala abgelesen werden.
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Bei der vorbesohriebenen Anordnung kann an Stelle des Leuchtkörpers
15 oder 17 eine Glühfadenlampe mit einem roten Filter verwendet werden, obgleich
dann bei der Beleuchtung des Objekts bis zu einem gewissen Grade Veränderungen nicht
vermieden werden können.
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Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine dritte Ausftllirungsform der vorliegenden
Erfindung. Sie kann in einem Endoskop verwendet werden, welches ein optisches Betrachtungssystem
aufweist, und ein optisches Bildübertragungssystem, beispielsweise ein optisches
Glasfasersystem, das sich durch die langgestreckte Röhre des Endoskops zwischen
Steuergehäuse und vorderem Endteil erstreckt.
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Wie in Fig. 6 dargestellt, ist im vorderen Endteil 23 ein Prisma 22
vorgesehen, durch welches das von einem Objekt rerlektierte und dadurch ein in der
Wand des vorderen Endteils 23 befindliches Beobachtungsfenster 24 Licht zu einem
Objektivlinsensystem 25 hin reflektiert wird. Das vordere Ende 26a eines optischen
Bildübertragungssystems 26, beispielsweise eines Glasfasersystems, ist hinter dem
Objektivlinßensystem 25 angeordnet, so daß ein Bild des Objekts auf das vordere
Ende 26a des optischen Bildübertragungssystems 26 fokussiert wird. Das optische
Bildübertragungssystem 26 erstreckt sich durch die langgestreckte, flexible Röhre,
die mit ihrem vorderen Ende am vorderen Endteil 23 und mit ihrem hinteren Ende am
Steuergehäuse (nicht gezeichnet) befestigt ist. Das hintere Ende des optischen Bildübertragungssystems
26 endet in dem Steuergehäuse. Im Steuergehäuse ist hinter dem hinteren Ende des
Bildübertragungssystems 26 in geeigneter Entfernung und
in Ausrichtung
darauf ein Okular angeordnet, durch das das Bild des Objekts, das durch das optische
BildUbertragungssystem 26 zum hinteren Ende desselben Ubertragen wird, betrachtet
werden kann.
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Ein lichtleitendes, optisches System 27, beispielsweise ein Glasfasersystem,
erstreckt sich durch die langgestreckte, flexible Röhre. Das vordere Ende 27a dieses
Systems ist auf ein Beleuchtungsfenster 28 gerichtet, das in der Wand des vorderen
Endteils 23 angeordnet ist. Dadurch beleuchtet das vom vorderen Ende 27a des Lichtleitersystems
ausgehende Licht das Objekt durch das Beleuchtungsfenster 28. Das hintere Ende des
optischen Lichtleitersystems 27 endet an einer Stelle im Kontrollgehäuse oder außerhalb
desselben. Das hintere Ende des optischen Lichtleitersystems 27 ist mit einer Lichtquelle
29, beispielsweise einer Lampe, verbunden. Das Licht von der Lichtquelle 28, das
vom hinteren Ende des Lichtleitersystems 27 durch dieses hindurch zum vorderen Ende
27a übertragen worden ist, wird von diesem ausgestrahlt und das Objekt wird beleuchtet.
Die Intensität des vom vorderen Ende 27a des optischen Lichtleitersystems ausgesandten
Lichts kann auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden.
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Ein lichtemprangendes Fenster 30, bestehend aus einer Kondensorlinse,
ist in der Wand des vorderen Endteils 23 nahe dem
Beleuchtungsrenster
28 angebracht und hinter dem lichtempfangenden Fenster 30 ist ein Fotoelement 31
angeordnet.
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Das vom vorderen Ende 27a des optischen Lichtleitersystems 27 ausgesandte
und vom Objekt reflektierte Licht wird durch das lichtaufnehmende Fenster 30 vom
Fotoelement 31 aufgenommen.
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Das Fotoelement 31 erzeugt ein elektrisches Signal, das der Intensität
des von ihm aufgenommenen Lichts entspricht. Mit dem fotoelektrischen Element 31
ist ein Gleichstromverstärker 52 verbunden. Dieser verstärkt das ihm vom Fotoelement
31 zugefUhrte Signal.
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Der Gleichstromverstärker 32 ist an einen Ausgangskompensator 33 angeschlossen.
Mechanische Einstellmittel 34 sind mit dem Ausgangskompensator 33 und mit Blenden
35 verbunden, die bei der Lichtquelle 29 angeordnet sind. Mit dem Ausgangskompensator
33 ist ein Anzeige- oder Registrierinstrument 36 verbunden. Ein elektrisches Signal
oder ein Impuls, die vom Kompensator 33 geliefert werden und die dem elektrischen
Signal entsprechen, welches vom Fotoelement 31 erhalten wird, werden vom Anzeige-
oder Registrierinstrument 36 angezeigt.
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Wie im Vorstehenden beschrieben, kann die Skala des Anzeige-oder Registrierinstruments
36 durch Umrechnung des vom Ausgangskompensator 33 erhaltenen elektrischen Signals
in Entfernungawerte gleich in Entfernungen geeicht sein, wenn die
Intensität
der Lichtquelle 29 konstant gehalten wird. Das vom fotoelektrischen Element 31 entsprechend
der Intensität des von diesem aufgenommenen Lichts erzeugte elektrische Signal ist
dann eine Funktion der Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Ende des
Endoskops.
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Die Wirkungsweise des Ausgangskompensators 33 und der Einstellmittel
34 wird an späterer Stelle beschrieben.
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In Betrieb wird die Beleuchtungsquelle 29 durch Betätigung des Steuermechanismus
im Steuergehäuse des Endoskops mit Strom versorgt, während der vordere Endteil in
den hohlen Teil eines lebenden Körpers oder dgl., der beobachtet werden soll, eingeführt
ist. Das Licht, das von der Lichtquelle 29 ausgesandt und vom Objekt reflektiert
worden ist, wird vom Fotoelement 31 durch das lichtaufnehmende Fenster 30 aufgenommen,
das aus einer Kondensorlinse besteht, die dazu dient, das reflektierte Licht vom
mittleren Teil des Objekts zum Fotoelement 31 zu lenken, um die Genauigkeit der
Meßsung der Intensität des Lichts durch das Fotoelement 31 zu erhöhen.
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Da das Reflexionsvermögen der inneren Wand des hohlen Teils eines
lebenden Körpers - wie im Vorstehenden beschrieben -als
gleichförmig
über den gesamten Bereich angesehen werden kann, ist die Intensität oder die Gesamtmenge
des vom Fotoelement 31 empfangenen Lichts eine Funktion der Entfernung zwischen
dem Objekt und dem vorderen Endteil des Endoskops, von dem das Licht'ausgesandt
wird, wenn die Intensität des ausgesandten Lichts konstant gehalten wird. Das im
Fotoelement 31 infolge der Intensität oder der Gesamtmenge des von diesem aufgenommenen
Lichts erzeugte elektrische Signal wird angezeigt oder registriert in dem Anzeige-
oder Registrierinstrument 36 über den Gleichstromverstärker 32 und den Ausgangskompensator
33. Daher kann die Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Endteil des Endoskops
von der Anzeige oder der Aufzeichnung des Anzeige- oder Registrierinstruments 36
abgelesen werden nicht nur nachdem die Beobachtung beendet ist, sondern auch während
derselben.
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Im Folgenden soll nun die Wirkungsweise des Ausgangskompensators 33
und der Einstellmittel 34 beschrieben werden. Während der Beobachtung der inneren
Wand des hohlen Teils eines lebenden Körpers durch ein in einem Endoskop enthaltenes
optisches Beobachtungssystem ist es oft erwünscht, zur besseren Beobaohtung des
Objekts die Intensität des Lichts, das das Objekt beleuchtet, in Abhängigkeit von
der Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Endteil des Endoskops zu verändern.
In
diesem Falle wird aber die Intensität oder die Gesamtmenge des
vom Fotoelement 31 empfangenen Lichts notwendigerweise verändert, auch wenn die
Entfernung konstant gehalten wird.
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Das elektrische Signal, das von dem fotoelektrischen Element 31 erzeugt
und dem Anzeige- oder Aufzeichnungsinstrument 36 durch den Gleichstromverstärker
32 und den Ausgangskompensator 33 zugefUhrt wird, muß jedoch auf demselben Wert
gehalten werden, wenn die Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Endteil
des Endoskops nicht verändert wird.
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Dies wird gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der vorliegenden
Erfindung erreicht, indem der Ausgangskompensator 33 mit den Einstellmitteln 34
in solcher Weise gekoppelt wird, daß der Ausgang, der dem Anzeige-oder Aufzeichnungsinstrument
36 vom Ausgangskompensator 33 zugeführt wird, in umgekehrtem Verhältnis zur Veränderung
der Intensität oder Gesamtmenge des von der Lichtquelle 29 ausgesandten Lichts verändert
wird.
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Wenn daher die Blende 35 durch manuelle Betätigung der Einstellmittel
34 eingestellt wird, um die Intensität oder Gesamtmenge des von der Lichtquelle
29 durch sie hindurch zum optischen Lichtleitersystem 27 gehende Lichtmenge zu verändern,
wird der Ausgang, der dem Anzelge-oder Aufzeichnungsinstrument 36 vom Ausgangskompensator
33 zugeführt wird, in umgekehrtem Verhältnis zur Veränderung der Intensität oder
Gesamtmenge
des vom vorderen Endteil 23 ausgesandten Lichts verändert. Hierdurch wird am Ausgang
des Ausgangskompensators 33 in der Weise eine Kompensation erreicht, daß die VerKnderung
der Intensität oder Gesamtmenge des vom vorderen Endteil 23 ausgesandten Lichts
ausgeglichen wird. Die Anzeige oder Autzeichnung im Anzeige- oder Aufzeichnungsinstrument
36 zeigt dann genau die Entfernung zwischen dem Objekt und dem vorderen Endteil
des Endoskops an, auch wenn die Intensität oder Gesamtmenge des vom vorderen Endteil
ausgesandten Lichts verändert wird, um eine bessere Beobachtung des Objekts zu ermöglichen.
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Im vorderen Endteil des Endoskops kann an Stelle des vorbeschriebenen
optischen Beleuchtungssystems auch eine Lampe angeordnet werden. In diesem Falle
wird die Intensität des Lichts mit Hilfe der Einstellmittel 34, die den Eingang
der Lampe einstellen, verändert, während der Ausgangskompensator 33 in ähnlicher
Weise, wie dies im Vorstehenden beschrieben worden ist, betätigt wird.
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Das vorbeschriebene Endoskop kann mit fotografischen Mitteln versehen
sein, die ein Objektivlinsensystem 37 umfassen, das im vorderen Endteil 23 untergebracht
ist, und ein Magazin 38, das eine Filmrolle 39 enthält. Der Film 39 wird jedesmal,
wenn das Endoskop eine fotografische Aufnahme des ObJekts machen soll, in der langgestreckten
Röhre aus dem Magazin 38
weiter herausgezogen in ähnlicher Weise,
wie dies im Vorstehenden beschrieben worden ist.
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In dem Endoskop, das ein optisches System und fotografische Mittel
der vorbeschriebenen Art aufweist, muß die Intensität des vom vorderen Endteil des
Endoskops ausgesandten Lichts zur Erzielung der richtigen Belichtung des Films jedesmal
vergrößert werden, wenn das Objekt fotografiert werden soll, während die Lichtintensität
bei der Beobachtung des Objekts zur besseren Beobachtung desselben veränderbar gemacht
werden muß. Die genaue Belichtungszeit kann in derselben Weise eingestellt werden,
wie dies im Vorstehenden beschrieben worden ist. Um zu verhindern, daß das während
der Beobaciltung des Objekts ausgesandte Licht auf den Film 39 einwirkt, können
Blenden im vorderen Endteil im optischen Weg des Objektivlinsensystems 37 vor dem
Film 39 vorgesehen werden, die mit dem Steuermechanismus im Steuergehäuse gekoppelt
sind und jedesmal, wenn das Objekt fotograrisrt werden soll, geöffnet werden, wenn
die Intensität des Lichts anwächst.
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Ein Beispiel einer Vorrichtung für die Elnstollurss der Intensität
des Lichts zur besseren Beobschtung des Objekts wie auch für die Verstärkung der
Lichtintensität zur Durchführung der richtigen Belichtung des Films ist in Fig.
7 dargestellt.
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In dieer Figur sind eine Kondensorlinse 40 und zwei parallele Blendenplatten
41 und 42 zwischen der Lichtquelle 29 und dem hinteren ndes des lichtleitenden Glasfasersystems
27 angeordnet. Die Blendenplatte 41 ist mit einer Reihe langgestreckter Schlitze
43 versehen, deren Richtung im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Schlitzreihe
verläuft. Die Blendenplatte 42 ist mit einer entsprechenden Anzahl und Gro#e von
Schlitzen 44 versehen, die in derselben Weise wie die Schlitze 43 angeordnet sind,
so daß die relative Bewegung der Platten 41 und 42 in nichtung der Schlitzreihen
die Intensität oder die Gesamtmenge des durch die Schlitze 43 und 44 fallenden Lichts
verändert. Die Blendenplatte 41 ist fest auf einer drehbaren Jelle 4) einer Drehspuie
46 befestigt, die jedesmal, weriri mit dem ndoskop eine fotografische Aufnahme des
Objekts gemacht werden soll, betätigt wird. Die Blende 42 ist mit einem langgestreckten
Schlitz 47 versehen, in den der Teil 48 der Welle 45, der im Querschnitt abgeflacht
ist, verschiebbar eingreift. Hierdurch kann die Platte 42 lediglich parallel zur
Platte 41 verschoben werden, so daß die Intensität des Lichts, das durch die Schlitze
43 und 44 in den Platten 41 und 42 füllt, in Abhängigkeit von der Größe der relativen
bewegung der Platteri 41 und 42 verändert wird.
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An einer Seite der Blendenplatte 42 ist eine Zahnstange 49 angeformt.
Auf das eine Ende der Welle 51 ist ein Zahnrad 50
montiert, das
mit der Zahnstange 49 in Eingriff steht. Am anderen Ende der Welle ist ein Einstellknopf
52 angebracht.
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Durch Drehung des Knopres 52 kann die Platte 42 relativ zur Platte
41 verschoben werden. Der Knopf 52 bildet die Einstellmittel 34 in Fig. 6. Auf der
Welle 51 ist ein Kontaktarm 53 montiert mit einem Kontakt 54 an seinem äußeren Ende.
Der Kontakt 54 ist so aupgebildet, daß er gleitend in Kontakt mit einem kreisbogenförmigen
Widerstand 55 steht, der den Auagangskompensator 33 in Fig. 6 bildet. Der Leitungsdraht
56 ist mit seinem einen Ende mit dem Arm 53, der Leitungsdraht 57 mit dem Widerstand
55 verbunden, während die anderen Enden mit dem Gleichstromverstärker 33 bzw. dem
Anzeige- oder Aufzeichnungsinstrument 36 in Fig. 6 verbunden sind. Wenn daher durch
Drehung des Knopres 52 die Platte 42 relativ zur Platte 41 verschoben wird, ändert
sich die Intensität des durch die Schlitze 43 und 44 hindurchgehenden Lichts und
der Widerstand zwischen dem Gleichstromverstärker 32 und dem Anzeige- oder Aufzeichnungsinstrument
36 kann in umgekehrtem Verhältnis wie die Veränderung der Intensität des durch die
Schlitze 43 und 44 hindurohtretenden Lichts verändert werden.
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Wenn das Endoskop betätigt wird, um eine fotografische Aufnahme von
eine. Objekt 2u machen, wird die Drehspule 46 erregt und dreht die Welle 45. Hierdurch
werden die Blenden
platten 41 und 42 aus der optischen Achse zwischen
der Lichtquelle 29 und dem hinteren Ende des lichtleitenden Glasfasersystems 27
herausgedreht, so daß das für die fotografische aufnahme des Objekts benötigte intensive
Licht ausgesandt werden kann.
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Ein alternatives Beispiel für eine Vorrichtung, wie sie in Fig. 7
gezeigt ist, ist in Fig. 8 dargestellt. In diesem Beispiel sind zwei Blätter 58
und 59 um einen Stift 60 entgegengesetzt schwenkbar, der an einem Ende eines Hebels
61 vorgesehen ist, welcher um einen festen Stift 62 drehbar ist.
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Ein Stift 63, der am anderen Ende des llebels 61 vorgesehen ist, ist
mit einer Spule 64 betätigbar, wein mit dem Endoskop eine fotografische Aufnahme
gemacht werden soll. Eine Feder 65 drückt normalerweise den Hebel 61 in die von
der Spule 64 abgewandte Stellung. Der Anschlagstift 66 dient dazu, die Stellung
des Stiftes 60 zu halten, so daß die Blätter 58 und 59 mit Hilfe der nachstehend
beschriebenen Einstellmittel eingestellt werden können.
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Im Blatt 58 ist ein diagonal verlaufender langgestreckter Schlitz
67 vorgesehen, während im Blatt 59 ein entgegengesetzt geneigter, diagonal verlaufender
langgestreckter
Schlitz 68 vorgesehen ist, wobei sich die beiden
Schlitze 67 und 68 schneiden. Ein auf einem Arm des schwenkbaren Hebels 70 angeordneter
Stift greift gleitend in beide Schlitze 67 und 68 ein. Der Hebel 70 ist um einen
festen Stift 71 drehbar, während der andere Arm des drehbaren Hebels 70 mit einer
Nockenscheibe 72 in Eingriff steht, die fest auf der Welle 51 des Einstellmittels
angebracht ist. Der Kontaktarm 53 und der bogenförmige Widerstand 55 mit den Anschiußdrähten
56 und 57 sind in derselben Weise wie bei der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung
vorhanden. Eine Feder 73 dient dazu, den vorbeschriebenen anderen Arm des schwenkbaren
Hebels 70 in Eingriff mit der Nockenscheibe 72 zu halten.
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Die beiden Blätter 58 und 59 bilden eine zwischen sich ein stellbare
Öffnung im optischen Weg zwischen der Lichtquelle und dem hinteren Ende des lichtleitenden
Glarasersysteme, so daß die Intensität des durch sie hindurchtretenden Lichts zur
besseren Beobachtung eingestellt werden ksnn. Die Grobe der Öffnung wird gesteuert
durch Drehung der Welle 51. Dabei wird der Hebel 70 durch Zusammenwirken mit der
Nockenscheibe 72 geschwenkt und der auf dem einen Arm dieses Hebels sitzende Stift
69 gleitet in den entgegengesetzt geneigten Schlitzen 67 und 68 in den Blättern
58 und 59. Hierdurch werden diese in entgegengesetzter Richtung bewegt und die ffrtnung
zwischen
beiden wird eingestellt. Wenn das Endoskop zum Fotografieren
eines Objekts eingesetzt wird, wird die Spule 64 betätigt und dreht den Hebel 61
gegen die Wirkung der Feder 65.
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Hierdurch wird der bewegbare Stift 60, der die Blätter 58 und 59 unterstützt,
zum Stift 67 hin bewegt. Dadurch werden die Blätter 58 und 59 aus dem optischen
Weg geschwenkt, so daß das intensive Licht auf das lichtleitende Glasfasersystem
fällt und das Objekt fotografiert werden kann.