DE3242716C2

DE3242716C2 - Optical image viewing device

Info

Publication number: DE3242716C2
Application number: DE3242716A
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Hachiouji Tokio/Tokyo Nishioka
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE3249613C2; JPS5887523A; DE3242716A1; JPH0141964B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Bildformgerät mit einer Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten einer Objektfläche, und mit einer Betrachtungs- bzw. Fotografier-Vorrichtung zum Betrachten und/oder Fotografieren der Objektfläche. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät ferner eine Lichtaufnahmevorrichtung aufweist, die in der Lage ist, Licht von der beleuchteten Objektfläche aufzunehmen, daß ein Detektor zum Erfassen der Helligkeitsverteilung der Objektfläche mittels des Ausgangssignales aus der Licht aufnahme-Vorrichtung vorgesehen ist und daß eine Regel einrichtung vorgesehen ist, um die Helligkeitsverteilung des Beleuchtungslichtes, das aus der Beleuchtungsvorrichtung auf die Objektfläche projiziert wird, mit dem Ausgang des Detektors zu regeln.The invention relates to an optical image forming device with a lighting device for illuminating an object surface, and with a viewing or photographing device for viewing and / or photographing the object surface. The invention is characterized in that the optical device further comprises a light receiving device which is able to receive light from the illuminated object surface, that a detector is provided for detecting the brightness distribution of the object surface by means of the output signal from the light receiving device and that a control device is provided in order to control the brightness distribution of the illuminating light which is projected from the illuminating device onto the object surface with the output of the detector.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Beobachtungsgerät mit einer zusätzlichen Bildaufzeichnungseinrichtung, die eine Abbildungsebene enthält, zum Fotografieren eines Objektes mit einer Objekt-Beleuchtungseinrichtung, die aus einer Lichtführungseini iehtung mit zugehöriger, eine Lichtquelle und die Lichteintrittsfläche der Lichtführungseinrichtung aufweisenden Beleuchtungsanordnung besteht; mit einer abbildenden optischen Einrichtung zur Übertragung von licht von dem Objekt zu einem Detektor und mit einer auf das Ausgangssignal des Detektors ansprechenden Regeleinrichtung für die Beleuchtungsvorrichtung.The invention relates to an optical observation device with an additional image recording device, which contains an imaging plane for photographing an object with an object lighting device, which consists of a light guide unit with the associated, there is a light source and the light entry surface of the light guide device having lighting arrangement; with an imaging optical Device for transmitting light from the object to a detector and with one on the output signal the detector responsive control device for the lighting device.

Ein solches Beobachtungsgerät ist aus der DE-OS 30 00 707 bekanntgeworden.Such an observation device has become known from DE-OS 30 00 707.

Ein herkömmliches Endoskop ist in F i g. 1 dargestellt Hiermit läßt sich beispielsweise das Innere eines Körpers betrachten. Variiert der Abstand zwischen dem optischen Beleuchtungssystem 2 im vorderen Bereich 1 eines Endoskopes zur Gegenstandsfläche 3 nicht allzu sehr, abhängig von der Gesichtsfeldrichtung, so läßt sich ein gleichförmig beleuchtetes Gesichtsfeld erhalten. Im Falle der F i g. 2 soll jedoch eine Stelle von der Gestalt wie beispielseise eine Darmwand betrachtet werden. Hierbei ist der Abstand zur Gegenstands-Oberfäche 3 sehr unterschiedlich, abhängig von der Richtung innerhalb des Gesichtsfeldes. Hieraus folgt daß sich innerhalb des Gesichtsfeldes besonders helle und besonders dunkle Bereiche befinden. Betrachtet man diese hellen Bereiche mit dem bloßen Auge, so ist dies nicht sehr problematisch. Will man jedoch den Gegenstand mit einer Kamera aufnehmen, die an das optische Betrachtungssystem 4 des Endoskops angeschlossen ist, so treten zufolge des engeren Spielraumes des Filmes gegenüber jenem des Auges Probleme auf. Das zu photografierende Objekt wird dann nämlich stark überbelichtet, so daß ein Photografieren nicht möglich ist Will man weiterhin mit einer Fernsehkamera oder mit einer elektronischen Kamera photografieren, so besteht das Problem in der Lichthof-Bildung, so daß jegliche Betrachtung unmöglich ist. Hierbei wird eine Kamera von jener Bauart verwendet bei welcher man eine Bildinformation durch Formen eines Bildes des zu photografierenden Gegenstandes mittels einer Linse oder dergleichen erhält, wobei man die Lichtintensitätsverteilung des Bildes in ein elektrisches Signal umwandelt und das Signal verarbeitet. Eine solche Kamera kann an das optische Betrachtungssystem 4 des Endoskopes angeschlossen sein. Die Probleme treten wiederum deshalb in Erscheinung, da die Fernsehkamera oder die elektronische Kamera eine engere Latitude als der Film hat. Dieselben Probleme treten bei solchen Endoskopen auf, die anstelle der Bildführung als CCD eine Feststoffenfnahme-Vorrichtung haben.A conventional endoscope is shown in FIG. 1 Hereby, for example, the interior of a body regard. The distance between the optical lighting system 2 in the front area 1 varies of an endoscope to the object surface 3 is not too much, depending on the direction of the field of view get a uniformly illuminated field of view. In the case of FIG. 2, however, is supposed to have a body of the shape how, for example, an intestinal wall is viewed. Here, the distance to the object surface is 3 very different, depending on the direction within the field of view. From this it follows that within of the field of view are particularly bright and particularly dark areas. Looking at these bright ones Areas visible to the naked eye so this is not very problematic. However, one wants the object with a camera that is connected to the optical viewing system 4 of the endoscope, so kick problems arise due to the narrower latitude of the film compared to that of the eye. The one to be photographed The object is then strongly overexposed, so that photography is not possible continue to photograph with a television camera or with an electronic camera, the problem remains in the formation of a halo, so that all observation is impossible. Here one camera is used by that Construction uses which image information is obtained by forming an image of the person to be photographed Object obtained by means of a lens or the like, the light intensity distribution of the image being obtained converts it into an electrical signal and processes the signal. Such a camera can be attached to the optical Viewing system 4 of the endoscope be connected. The problems arise, in turn, because the television camera or the electronic camera has a narrower latitude than the film. The same Problems arise with those endoscopes that use a solid material collection device instead of the image guide as a CCD to have.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Beobachtungsgerät mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Bildaufzeichnung die Belichtungs-Lichtverteilung in der Abbildungsebene der Bildaufzeichnungseinrichtung regelbar zu machen und eine wählbare Ausleuchtung der Abbildungsebene zu erreichen.The invention is based on the object of an observation device with an additional device for image recording, the exposure light distribution in the imaging plane of the image recording device to make controllable and to achieve a selectable illumination of the image plane.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen enthaltenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the claims contained features solved.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestelltThe invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail therein

Die F i g. 1 und 2 zeigen, wie bereits erwähnt, Schnittansichten von Beleuchtungszuständen unter Verwendung eines herkömmlichen Endoskopes.The F i g. 1 and 2 show, as already mentioned, sectional views of lighting conditions using a conventional endoscope.

Die Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines optischen Beobachtungsgerätes gemäß der Erfindung.FIG. 3 shows a sectional view of an embodiment of an optical observation device according to FIG the invention.

Die F i g. 4 und 5 sind perspektivische Ansichten verschiedener Ausführungsformen von Lichtführungen zur Verwendung bei dem Gerät gernäiJ F i g. 3.
Die F i g. 6 und 7 zeigen jeweils verschiedene Beispiele einer Bildaufnahme-Vorrichtung zur Verwendung bei dem Gerät gemäß F i g. 3.The F i g. 4 and 5 are perspective views of various embodiments of light guides for use with the device of FIG. 3.
The F i g. 6 and 7 each show different examples of an image pickup device for use in the device according to FIG. 3.

F i g. 8 veranschaulicht das Prinzip des Variierens der Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung des Gerätes gemäß F i g. 3.F i g. 8 illustrates the principle of varying the light distribution of the lighting device of the device according to FIG. 3.

Die Fig.9 bis 13 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele weiterer optischer Beobachtungsgeräte. FIGS. 9 to 13 show various exemplary embodiments of further optical observation devices.

F i g. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles einer weiteren Lichtführung.F i g. 14 is a perspective view of an embodiment another light guide.

Die Fig. 15 und 16 sind Ansichten von Beispielen weiterer optischer Beobachtungsgeräten die Lichtführungen der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform benutzen.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtführung.FIGS. 15 and 16 are views of examples of other optical observation devices using light guides of the embodiment shown in FIG.
17 shows a further exemplary embodiment of a light guide.

Fig. 18 zeigt ein weheres Beispiel eines Beobachtungsgerätes, das eine Lichtführung gemäß der in F i g. 17 dargestellten Ausführungsform verwendet
In den F i g. 3 bis 8 ist eine Lichtführung 5 vorgesehen, deren Ausgüngsende im rückwärtigen Bereich eines optischen Beleuchtungssystemes 2 angeordnet ist. Ferner erkennt man eine Lichtquelle 6, eine Kollektorlinse (7) zum Sammeln des Lichtes von der Lichtquelle 6 am Eingangsende der Lichtführung 5. An einer Basis 8 sind Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 befestigt. Die Basis 8 ist in der durch Pfeil X angedeuteten Richtung schwenkbar, ferner in der durch Pfeil Y in F i g. 3 angedeuteten Richtung. Man erkennt ferner einen Antrieb 10, der Welle 9 verschwenkt und die Basis in den durch die Pfeile X bzw. Y in F i g. 3 dargestellten Richtung zu bewegen vermag. Eine elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 steuert den Antrieb 10. Eine Bildführung 12 ist derart angeordnet, daß sich das Eingangsende im rückwärtigen Bereich des optischen Betrachtungssystern 4 befindet Ein Okular 13 befindet sich hinter dem Ausgangsende der Bildführung 12 zum Bilden des Bildes des Ausgangsende auf dem Film 14 einer Kamera. Ein Strahlspalter 15 ist zwischen Okular 13 und Film 14 angeordnet. Eine Bildformlinse 16 dient dazu, daß der durch Strahlspalt 15 gespaltene Strahl ein Bild auf der Bildaufnahme-Vorrichtung 17 bildet Ein Draht 18 überträgt den Ausgang der Bildaufnahme-Vorrichtung 17 zur elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung. Im übrigen entsprechen die Positionen einer jeden FaserFIG. 18 shows a further example of an observation device which has a light guide according to the method shown in FIG. 17 is used
In the F i g. 3 to 8 a light guide 5 is provided, the outlet end of which is arranged in the rear region of an optical lighting system 2. A light source 6, a collector lens (7) for collecting the light from the light source 6 at the entrance end of the light guide 5 can also be seen. On a base 8, the light source 6 and the collector lens 7 are attached. The base 8 is pivotable in the direction indicated by arrow X , furthermore in the direction indicated by arrow Y in FIG. 3 direction indicated. One can also see a drive 10, the shaft 9 pivots and the base in the direction indicated by the arrows X and Y in FIG. 3 is able to move the direction shown. An electrical signal processing device 11 controls the drive 10. An image guide 12 is arranged so that the input end is in the rear of the optical viewing system 4. An eyepiece 13 is located behind the output end of the image guide 12 for forming the image of the output end on the film 14 of a camera. A beam splitter 15 is arranged between eyepiece 13 and film 14. An image forming lens 16 is used to ensure that the beam split by the beam gap 15 forms an image on the image recording device 17. A wire 18 transmits the output of the image recording device 17 to the electrical signal processing device. Otherwise, the positions of each fiber correspond

so am Eingangsende und am Ausgangsende nicht notwendigerweise genau einander, so wie in Bildführung 12; sie können einander im wesentlichen entsprechen, so wie in einer gewöhnlichen Lichtführung (eine solche Lichtführung ist als »TLG« bekanntgeworden). Wie in Fig.4 gezeigt, entsprechen beispielsweise Gruppen einiger dieser Fasern einander. In diesem Falle entsprechend die Fasergruppen a und a', b und b', eund & sowie dund d' jeweils einander, die jeweiligen Positionen einiger Fasern, die in Gruppe a enthalten sind, brauchen jedoch nicht unbedingt mit den relativen Positionen der Fasern der Gruppe a'zusammenzufallen. Ferner kann ein Teil der a, Gruppe a enthaltenen Fasern etwas in die Gruppen b', c' und d' einbringen, oder wie in F i g. 5 darge stellt, können einige Lichtführungen gebündelt sein. In diesem Falle ist jede der Gruppen 1, II,... IX eine Lichtführung. Weiterhin kann die Lichtaufnahme-Vorrichtung 17 irgendwie gestaltet sein, so daß sie die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit des Gesichtsfeldbildes des En-so at the entrance end and at the exit end not necessarily exactly one another, as in image guide 12; they can essentially correspond to one another, as in an ordinary light guide (such a light guide has become known as "TLG"). For example, as shown in Fig. 4, groups of some of these fibers correspond to each other. In this case, the fiber groups a and a ', b and b', e and & and d and d 'correspond to each other, but the respective positions of some fibers included in group a do not necessarily need to correspond to the relative positions of the fibers of the group a 'to coincide. Furthermore, some of the fibers contained in a, group a can bring something into groups b ', c' and d ' , or as in FIG. 5 Darge shows, some light guides can be bundled. In this case, each of the groups 1, II, ... IX is a light guide. Furthermore, the light receiving device 17 may be designed somehow so that it eliminates the unevenness of the brightness of the visual field image of the end

doskopes erfaßt. Wie beispielsweise in F i g. 6 dargestellt, kann die Helligkeit mittel eines Endoskop-Gesichtsfeldes 20 gemessen werden, das in vier Teile zerlegt ist, und zwar durch Anwendung von vier SPD 19 (== Silikon-Photo-Dioden). Es kann auch eine Aufnahmevorrichtung 21 für festen Zustand (solid state pick-up device), ζ. B. eine CCD, verwendet werden — siehe F i g. 7. Die Lichtaufnahme-Vorrichtung 17 kann statt im Endoskop auch innerhalb der Kamera angeordnet werden. Wichtig ist, daß ein solches Element vorgesehen wird, durch welches das Gesichtsfeld 20 in zwei oder mehr Teile zerlegt und die Helligkeit eines jeden Teiles unabhängig gemessen wird. Das Bild des Ausgangsendes der Bildführung 12 braucht auf der Bildaufnahme-Vorrichtuiig 17 nicht perfekt abgebildet werden; selbst wenn das Bild mehr oder weniger unscharf ist, so läßt sich dennoch die Ungleichförmigkeit der Helligkeit erfassen. doskopes recorded. For example, as shown in FIG. 6, the brightness can mean an endoscope field of view 20, which is broken down into four parts, by using four SPD 19 (== silicone photo diodes). A solid state pick-up device), ζ. B. a CCD can be used - see F i g. 7. The light receiving device 17 can instead of the Endoscope can also be placed inside the camera. It is important that such an element is provided by which the field of view 20 is divided into two or more parts and the brightness of each part is measured independently. The image of the output end of the image guide 12 takes on the image pickup device 17 cannot be mapped perfectly; self if the image is more or less blurred, the non-uniformity of the brightness can still be detected.

Ist das optische Bildformungsgerät gemäß der Erfindung beispielsweise in obiger Weise gestaltet und befindet sich der vordere Bereich 1 des Endoskopes in einer solchen Stellung, in welcher die Ungleichförmigkeit der Helligkeit gemäß F i g. 2 hervorgerufen wird, so wird das Bild des Ausgangsendes der Bildführung 12 auf der Bildaufnahmevorrichtung 17 abgebildet und die Information über die Ungleichförmigkeit der Helligkeit wird durch Leitung 18 der elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 eingespeist. Da die elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 diese Information analysiert und dem Antrieb 10 ein Regelsignal einspeist wird Basis 8 mittels des Antriebs 10 verschwenkt Demzufolge variiert die Position des Lichtsammelpunktes P mittels der Kollektorlinse 8 des von Beleuchtungsvorrichtung 6 emittierten Lichtes auf der Eingangsfläche der Lichtführung 5. Verändert sich die Position des Licht-Sammelpunktes P auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 5 zufolge des zuletzt beschriebenen Prinzipes, so verändert sich auch die Verteilung des aus dem optischen Beleuchtungssystem 2 emittierten Lichtes. Wird die Basis 8 in Richtung des Eliminierens der Ungleichförmigkeit der Helligkeit verschwenkt so wird die Ungleichförmigkeit der Helligkeit des Endoskopes eliminiert und man erhält ein brauchbares Bild. Statt mittels des Antriebes 10 kann die Basis 8 übrigens auch von Hand verschwenkt werden. Es handelt sich hierbei somit um das Prinzip, daß bei Veränderung der Position des Lichtsammelpunktes P auch der Eingangsendfläche der Lichtführung 5 die Verteilung des vom optischen Beleuchtungssystem 2 emittierten Lichtes variiert. Dieses Prinzip soll im folgenden näher erläutert werden. Wjc man aus F i g. 8 erkennt geht man davon aus, daß das Innere der Lichtführung in drei Bereiche A, B und C zerlegt ist die jeweils am Eingangs- und am Ausgangsende dieselben sind. Im allgemeinen hat das zur Achse der Lichtführung parallele Licht von der Lichtführung emittierten Strahlen die Maximal-Intensität und wird »Hauptlicht« oder »Hauptstrahl« genannt Die Hauptlichter, die von diesen drei Bereichen A, B und C emittiert werden, werden durch das optische Beleuchtungssystem 2 (in diesem Falle eine konkave Linse) gebrochen, so daß hieraus Strahlen a, b und c entstehen, die in Fortpflanzungsrichtung voneinander verschieden sind und demgemäß verschiedene Bereiche des Gesichtsfeldes des Endoskopes beleuchten. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläche des Bereiches B, so wie in F i g. 8 dargestellt so wird Licht b derart stark, daß der zentrale Bereich des Gesichtsfeldes hell wird. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsfläche des Bereiches A, so wird Licht a so stark, daß der obere Bereich des Gesichtsfeldes hell wird. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläche des Bereiches Q so wird Licht C so stark, daß der untere Bereich des Gesichtsfeldes hell wird. Die Verteilung des von dem optischen Beleuchtungssystemes 2 emittierten Lichtes variiert somit. Sofern der Lichtsammelpunkt P eine Ausdehnung ha;, so wird das Licht auch noch in die Bereiche ßund Ceintreten, selbst wenn sich der Lichtsammelpunkt auf der Eingangsendfläche des Bereiches A befindet.If the optical image forming device according to the invention is designed, for example, in the above manner and the front region 1 of the endoscope is in such a position in which the non-uniformity of the brightness according to FIG. 2, the image of the output end of the image guide 12 is imaged on the image pickup device 17, and the information on the non-uniformity of brightness is fed to the electrical signal processing device 11 through line 18. Since the electrical signal processing device 11 analyzes this information and the driver 10 feeds a control signal is base 8 by means of the drive 10 pivots Accordingly, the position of the light-converging point P varied by means of the collector lens 8 of light emitted from illumination device 6 light on the input surface of the light guide 5. Modified If the position of the light collecting point P on the input end face of the light guide 5 changes according to the principle described last, the distribution of the light emitted from the optical lighting system 2 also changes. When the base 8 is pivoted in the direction of eliminating the unevenness in brightness, the unevenness in brightness of the endoscope is eliminated and a useful image is obtained. Instead of using the drive 10, the base 8 can also be pivoted by hand. It is thus a matter of the principle that when the position of the light collection point P changes, the distribution of the light emitted by the optical illumination system 2 also varies in the input end face of the light guide 5. This principle will be explained in more detail below. Wjc from FIG. 8, it is assumed that the interior of the light guide is divided into three areas A, B and C , which are the same at the input and output ends. In general, the light emitted by the light guide parallel to the axis of the light guide has the maximum intensity and is called "main light" or "main ray". The main lights emitted from these three areas A, B and C are emitted by the lighting optical system 2 (in this case a concave lens) refracted so that rays a, b and c arise from this, which are different from one another in the direction of propagation and accordingly illuminate different areas of the field of view of the endoscope. When the light collecting point P is located on the entrance end face of the area B, as in FIG. 8, light b becomes so strong that the central area of the field of view becomes bright. If the light collecting point P is on the entrance surface of area A, light a becomes so strong that the upper area of the field of view becomes bright. When the light collecting point P is on the entrance end face of the area Q , light C becomes so strong that the lower area of the field of view becomes bright. The distribution of the light emitted by the optical lighting system 2 thus varies. If the light collecting point P has an extension, the light will also enter the areas β and C, even if the light collecting point is located on the entrance end face of the area A.

Ist im übrigen bei der elektrischen Signalvera-beitungs-Vorrichtung 11 die entsprechende Relation des Eintrittsendes und des Ausgangsendes der Lichtführung 5 bekannt, so läßt sich ein Signa! des Bewegers von Basis 8 in einer die ungleichförmige Helligkeit verringerten Richtung auf den Antrieb 10 übertragen. 1st die entsprechende Relation nicht bekannt (oder bekannt) und wird die Basis 8 mehr oder weniger bewegt, — ob die ungleichförmige Helligkeit sich verringert oder ansteigt und als Ergebnis computermäßig erfaßt wird und sich die ungleichförmige Helligkeit reduziert — so wird ein Signa! übertragen, um die Basis 8 in jener verringernden Richtung zu bewegen. Wird jedoch stattdessen die ungleichförmige Helligkeit noch gesteigert so wird ein Signal übertragen, um die Basis 8 in der umgekehrten Richtung zu bewegen.Incidentally, it is with the electrical signal processing device 11 the corresponding relation of the entrance end and the exit end of the light guide 5 is known, a Signa! of the mover of Transfer the base 8 to the drive 10 in a direction that reduces the non-uniform brightness. 1st the corresponding relation not known (or known) and if the base 8 is moved more or less, - whether the non-uniform brightness decreases or increases and, as a result, is computed and the uneven brightness is reduced - this is how a signa! transferred to the base 8 in that diminishing Move direction. However, if the non-uniform brightness is increased instead transmit a signal to move the base 8 in the reverse direction.

Einige weitere Ausführungsformen von Beleuchtungsvorrichtungen sind im folgenden behandelt. F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Basis 8, an der Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 befestigt sind, parallel mit der Eingangsendfläche der Lichtführung bewegt wird, um die Position des Lichtsammelpunktes P zu verändern. Fi g. 10 zeigt eine Ausführungsform, wobei nur Kollektorlinse 7 parallel zur Eingangsendfläche der Lichtführung 5 verschoben wird, um die Position des Lichtsammelpunktes P zu verändern. Im übrigen können Kollektorlinse 7 und Lichtquelle 6 parallel zueinander bewegt werden; es können aber auch Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 unabhängig voneinander bewegt werden, um die Position des Lichtsammelpunktes P zu verändern. F i g. 11 zeigt eine Ausführungsform, wobei eine dicke Glasplatte 22 zwischen Kollektorlinse 7 und Eingangsendfläche der Lichtführung 5 angeordnet und in Bezug auf die optische Achse O geneigt ist um den Lichtsammelpunkt P zu verschieben. Ist in diesem Falle die Glasplatte 22 aus Wärmestrahlen-absorbierendem Glas hergestellt so erhält man den Effekt des Kontrollierens des Temperaturanstieges der Eingangsendfläche der Lichtführung 5. F i g. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher Lichtquelle 6 und KoHektorünse 7 ortsfest sind, und das Eingangsende der Lichtführung 5 bewegt wird. F i g. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine Lichtquelle 23 eines weiten Beleuchtungspunktes (Filament) verwendet wird. Hierbei wird das Bild des Beleuchtungspunktes gleichförmig auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 5 abgebildet und mittels einer Blende 24, die zwischen Eingangsendfläche und Kollektorlinse 7 eingesetzt ist teilweise abgeschnitten, um die Lichtverteilung zu verändern. In diesem Falle kann Blende 24 zwischen Lichtquelle 23 und Kollektorlinse 7 angeordnet sein; es können aber auch zwei oder mehrere Blenden 24 verwendet werden, so wie durch strichpunktierte Linien veranschaulicht istSome further embodiments of lighting devices are dealt with below. F i g. 9 shows an embodiment in which the base 8, to which the light source 6 and the collector lens 7 are attached, is moved in parallel with the entrance end face of the light guide to change the position of the light collecting point P. FIG. Fi g. 10 shows an embodiment in which only the collector lens 7 is displaced parallel to the input end face of the light guide 5 in order to change the position of the light collecting point P. FIG. In addition, the collector lens 7 and the light source 6 can be moved parallel to one another; however, the light source 6 and the collector lens 7 can also be moved independently of one another in order to change the position of the light collection point P. F i g. 11 shows an embodiment in which a thick glass plate 22 is arranged between the collector lens 7 and the input end face of the light guide 5 and is inclined with respect to the optical axis O in order to shift the light collecting point P. FIG. In this case, when the glass plate 22 is made of heat ray absorbing glass, the effect of controlling the temperature rise of the entrance end face of the light guide 5 is obtained. 12 shows an embodiment in which the light source 6 and KoHektorünse 7 are stationary, and the input end of the light guide 5 is moved. F i g. 13 shows an embodiment in which a light source 23 of a wide illumination point (filament) is used. In this case, the image of the illumination point is imaged uniformly on the input end face of the light guide 5 and is partially cut off by means of a diaphragm 24 which is inserted between the input end face and the collector lens 7 in order to change the light distribution. In this case, aperture 24 can be arranged between light source 23 and collector lens 7; however, two or more diaphragms 24 can also be used, as illustrated by dash-dotted lines

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Lichtführung 25. Hierbei liegen jene Fasern, die sich am Eingangsende am Umfang befinden, am Ausgangsende im zentralen Bereich. Bei Anwendung gemäß Fig. 1514 shows a further embodiment of a light guide 25. Here, those fibers that are on the The entrance end is located on the circumference and the exit end in the central area. When used in accordance with FIG. 15

läßt sich der zentrale Bereich des Gesichtsfeldes hell machen oder der Umfang des Gesichtsfeldes kann hell gemacht werden, und zwar durch Verändern der Position des Lichtsammelpunktes P. Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung, s Hierbei wird die Lichtführung 25 verwendet. Durch Verschieben der Kollektorlinse 7 entlang der optischen Achse kann der Lichtsammelpunkt auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 25 unscharf gemacht werden; er kann ferner groß gemacht, konzentriert oder κι klein gemacht werden, um die Lichtverteilung zu verändern. the central area of the field of view can be made bright or the periphery of the field of view can be made bright by changing the position of the light collecting point P. FIG. 16 shows a further embodiment of a lighting device, the light guide 25 is used here. By shifting the collector lens 7 along the optical axis, the light collecting point on the entrance end face of the light guide 25 can be made out of focus; it can also be made large, concentrated or made small in order to change the light distribution.

F i g. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Lichtführung 26. Hierbei sind jene Fasern, die am Eingangsende im zentrale,! Bereich liegen, arn Ausgangsen- t;, de um den Umfang herum. Hingegen gelangen jene Fasern, die am Ausgangsende auf dem Umfang liegen, am Eingangsende in den zentralen Bereich. Dies läßt sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 verwenden. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P im zentralen Bereich der Eingangsendfläche der Lichtführung 26, so wird der Umfang des Gesichtsfeldes hell beleuchtet. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf dem Umfang der Eingangsendfläche der Lichtführung 26, so wird der zentrale Bereich des Gesichtsfeldes hell beleuchtet. Im übrigen läßt sich Kollektorlinse 7 nicht nur in einer zur optischen Achse senkrechten Richtung, sondern auch parallel hierzu verschieben, Wird sie parallel zur optischen Achse O verschoben, um den Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 26 unscharf zu machen, so werden sowohl der zentrale als auch der Umfangsbereich der Eingangsendfläche beleuchtet; das Innere des Gesichtsfeldes läßt sich damit gleichförmig beleuchten.F i g. 17 shows a further embodiment of a light guide 26. Here, those fibers that are at the entrance end in the central,! Area lie, arn output end ;, de around the perimeter. On the other hand, those fibers that lie on the circumference at the output end reach the central area at the input end. This can be used in the embodiment according to FIG. If the light collection point P is located in the central area of the input end face of the light guide 26, the periphery of the field of view is brightly illuminated. If the light collection point P is located on the circumference of the input end face of the light guide 26, the central area of the field of view is brightly illuminated. For the rest, collector lens can not be 7, only in a direction perpendicular to the optical axis, but also move parallel thereto, it is moved parallel to the optical axis O to make indistinct to the light-converging point P on the entrance end face of the light guide 26, so both the central as well as the peripheral area of the input end face illuminated; the inside of the field of vision can thus be illuminated uniformly.

Fig. 19 zeigt eine Ausführungsform eines Gerätes, bei dem eine Lichtführung 27 verwendet wird, die am Eingangsende in zwei Zweige zerlegt ist Zwei Lichtquellen 6 und zwei Kollektorlinsen 7 sind derart angeordnet, daß sie den verzweigten Eingangsenden entsprechen. Durch automatisches Justieren der Lichtmengenverhältnisse der beiden Lichtquellen 6 läßt sich die Ungleichförmigkeit der Helligkeit vermeiden. Die Lichtführung 27 kann auch in drei oder mehr Zweige am Eingangsende verzweigt werden; eine entsprechende Anzahl von Lichtquellen 6 und Kollektorlinsen 7 kann dann verwendet werden. Um die Helligkeit der Lichtquelle 6 zu variieren, kann beispielsweise der Strom der elektrischen Energiequelle verändert werden; es kann eine Blende 24, oder anstelle der Blende 24 ein (hier nicht dargestelltes) Filter verwendet werden.19 shows an embodiment of a device, in which a light guide 27 is used, which is divided into two branches at the entrance end. Two light sources 6 and two collector lenses 7 are arranged to correspond to the branched input ends. By automatically adjusting the proportions of the amount of light of the two light sources 6, the non-uniformity of the brightness can be avoided. the Light guide 27 can also be branched into three or more branches at the entrance end; a corresponding A number of light sources 6 and collector lenses 7 can then be used. To the brightness of the light source 6 to vary, for example, the current of the electrical energy source can be changed; it can a diaphragm 24, or instead of the diaphragm 24 a filter (not shown here) can be used.

Die in Fig. 20 wiedergebeiie Ausiühruiigiiiufin umfaßt zwei Beleuchtungssysteme, die in verschiedene Richtungen leuchten. Durch Justieren der Lichtmengenverhältnisse der beiden Lichtquellen oder Beleuchtungslampen 6 läßt sich die Ungleichmäßigkeit der HeI-ligkeit eliminieren. Bei der in F i g. 21 dargestellten Ausführungsform sind Eingangsende und Ausgangsende der Lichtführung 27 gemäß Fig. 19 miteinander vertauscht Ferner lassen sich die Positionsverhältnisse der Lichtquelle 6, der Kollektorlinse 7 sowie des Eingangsendes der Lichtführungen 27 verändern. Hierdurch wird die Position des Lichtsammelpunktes P auf der Eingangsendfläche variiert, um die Ungleichförmigkeit der Helligkeit innerhalb des Gesichtsfeldes zu eliminieren. Fig. 22 zeigt eine Ausfühningsform, wobei eine gewohnliche Lichtführung 5 verwendet wird. Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 sind im wesentlichen um das Eingangsende der Lichtführung 5 als Mittelpunkt schwenkbar. Je größer der Winkel <x ist, der zwischen Achse /der Lichtführung 5 und der Achse m der Kollektorlinse 7 besteht, umso größer ist der Ausgangswinkel ω des Lichtes aus dem Ausgangsende der Lichtführung 5. Wird die Lichtverteilung durch Verändern des Winkels χ in Abhängigkeit von der Helligkeit des Gesichtsfeldes justiert, so läßt sich ein Gesichtsfeld erreichen, das keine ungleichförmige Helligkeit aufweist.The embodiment shown in FIG. 20 comprises two lighting systems which illuminate in different directions. By adjusting the light quantity ratios of the two light sources or illumination lamps 6, the unevenness of the brightness can be eliminated. In the case of the FIG. 21, the input end and output end of the light guide 27 according to FIG. 19 are interchanged. Furthermore, the positional relationships of the light source 6, the collector lens 7 and the input end of the light guides 27 can be changed. This varies the position of the light collection point P on the entrance end face to eliminate the unevenness of brightness within the field of view. Fig. 22 shows an embodiment in which an ordinary light guide 5 is used. Light source 6 and collector lens 7 are essentially pivotable around the input end of light guide 5 as the center point. The larger the angle <x, between the axle / the light guide 5 and the axis m of the collector lens 7 is, the larger the output angle ω of the light from the output end of the light guide 5. When the light pattern by varying the angle χ in dependence on If the brightness of the field of view is adjusted, a field of view can be achieved which has no non-uniform brightness.

Im folgenden sollen weitere Ausführungsformen des optischen Bildformgerätes gemäß der Erfindung erläutert werden. Die in Fig.23 dargestellte Ausführungsform umfaßt eine Fernsehkamera 28, die an ein Endoskop angeschlossen ist. In diesem Falle ist eine der Bildaufnahme-Vorrichtung 17 entsprechende Vorrichtung nicht erforderlich. Wird das Signal der FernsehkameraIn the following, further embodiments of the optical image forming apparatus according to the invention will be explained will. The embodiment shown in Fig.23 comprises a television camera 28 which is attached to an endoscope connected. In this case, a device corresponding to the image pickup device 17 is a device not mandatory. Will the signal from the TV camera

28 einer Bildverarbeitungsvorrichtung 29 eingespeist, so wird die Ungleichförmigkeit der Helligkeit mittels dieser Bildverarbeitungs-Vorrichtung 29 erfaßt. Ferner wird zum Eliminieren der Ungleichförmigkeit der Helligkeit ein Signal dem Antrieb 10 eingespeist. Das Licht läßt sich hiermit automatisch justieren. Fig.24 zeigt eine Ausführungsform eines Endoskopes mit einer solid state pick-up-Vorrichtung 30 als CCD. Aus Vorrichtung 30 wird ein Bildsignal der Bildverarbeitungsvorrichtung28 is fed to an image processing device 29, the non-uniformity of the brightness is determined by this Image processing device 29 detected. Further, it is used to eliminate the unevenness in brightness a signal is fed to the drive 10. This allows the light to be adjusted automatically. Fig.24 shows an embodiment of an endoscope with a solid state pick-up device 30 as a CCD. From device 30 becomes an image signal of the image processing apparatus

29 eingespeist, um die Ungleichförmigkeit der Helligkeit zu erfassen. Dem Antrieb 10 wird aus der Bildverarbeitungsvorrichtung 29 ein entsprechendes Signal eingespeist, um die Ungleichförmigkeit der Helligkeit innerhalb des Gesichtsfeldes zu eliminieren. Die Grundidee ist im übrigen dieselbe wie bei den Ausführungsformen gemäß der F i g. 3 und 23.29 is fed to detect the non-uniformity of the brightness. The drive 10 is made up of the image processing device 29 a corresponding signal is fed in to the non-uniformity of the brightness within of the visual field to be eliminated. The basic idea is otherwise the same as in the embodiments according to FIG. 3 and 23.

Die Erfindung läßt sich nicht nur bei Endoskopen und Kameras mit Strobo-Birnen anwenden, sondern auch ganz allgemein bei optischen Instrumenten, die mit Beleuchtungsvorrichtungen ausgerüstet sind, wie harte Endoskope, elektronische Kameras mit Strobo-Skopen, bei mit Beleuchtungsvorrichtung versehenen binokularen Stereomikroskopen sowie bei Fernsehkameras. Abhängig von dem Objekt läßt sich die Ungleichförmigkeit der Helligkeit noch verstärken, oder nur ein ganz besonderer Teil stets hell beleuchten. In diesem Falle kann die elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung umgestaltet werden als hardware oder software.The invention can be used not only with endoscopes and cameras with strobe bulbs, but also in general for optical instruments equipped with lighting devices, such as hard ones Endoscopes, electronic cameras with strobe scopes, binoculars with a lighting device Stereo microscopes as well as television cameras. Depending on the object, the non-uniformity can be increase the brightness, or only illuminate a very special part with bright light. In this case, the electrical signal processing device can be redesigned as hardware or software.

Hierzu 7 Blatt ZeichnungenIn addition 7 sheets of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Optisches Beobachtungsgerät mit einer zusätzlichen Bildaufzeichnungseinrichtung, die eine Abbildungsebene enthält, zum Fotografieren eines Objektes 1. Optical observation device with an additional image recording device, which is an imaging plane contains, for photographing an object

— mit einer Objekt-Beleuchtungseinrichtung, die aus einer Lichtführungseinrichtung mit zugehöriger, eine Lichtquelle und die Lichteintrittsfläche der Lichtführungseinrichtung aufweisenden Beleuchtungsanordnung besteht,- with an object lighting device, which consists of a light guide device with associated, having a light source and the light entry surface of the light guide device Lighting arrangement exists,

— mit einer abbildenden optischen Einrichtung zur Übertragung von Licht von dem Objekt zu einem Detektor und- With an imaging optical device for transmitting light from the object to a detector and

— mit einer auf das Ausgangssignal des Detektors ansprechenden Regeleinrichtung für die Beleuchtungsvorrichtung - With a control device for the lighting device that is responsive to the output signal of the detector

dadurch gekennzeichnet,characterized,

1010

1515th

2020th

daß der Detektor (17) die Helligkeitsverteilung auf dem Objekt (3) erfaßt und
daß die Regeleinrichtung (8, 9,10,11) die HeI-ligkeitsverteilung des Beleuchtungslichtes auf dem Objekt (3) durch Änderung der Lichtverteilung auf der Lichteintrittsfläche der Lichtführungseinrichtung (5) nach Maßgabe der Ausgangssignale des Detektors (17) regeltthat the detector (17) detects the brightness distribution on the object (3) and
that the control device (8, 9, 10, 11) regulates the brightness distribution of the illuminating light on the object (3) by changing the light distribution on the light entry surface of the light guide device (5) according to the output signals of the detector (17)

3030th

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2. Device according to claim 1, characterized in that

— daß die Beleuchtungsanordnung (5,6) zwischen der Lichtquelle (7) und der Lichteintrittsfläche der Lichtführungseinrichtung (5) als weiteres Element eine Kondenscrlinse (7) aufweist,- That the lighting arrangement (5,6) between the light source (7) and the light entry surface of the light guide device (5) as a further Element has a condensing lens (7),

— daß die Objektbeleuchtungseinrichtijng (2) eine oder mehrere Lichtführungseinrichtungen (5) mit zugehörigen Beleuchtungsanordnungen aufweist,- That the object lighting device (2) a or several light guide devices (5) with associated lighting arrangements having,

— und daß von den drei Elementen mindestens einer Beleuchtungsanordnung wenigstens eines bezüglich der übrigen quer zur optischen Achse der Kondensorlinse verschiebbar ist.- And that of the three elements of at least one lighting arrangement at least one is displaceable with respect to the rest transversely to the optical axis of the condenser lens.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that

5050

— daß die Beleuchtungsanordnung (5,6) zwischen der Lichtquelle (6) und der Lichteintrittsfläche der Lichtführungseinrichtung (5) als weiteres Element eine Kondensorlinse (7) aufweist,- That the lighting arrangement (5,6) between the light source (6) and the light entry surface of the light guide device (5) as a further Element has a condenser lens (7),

— daß die Objektbeleuchtungseinrichtung (2,5,6, 7) eine oder mehrere Lichtführungseinrichtungen (5) mit zugehörigen Beleuchtungsanordnungen aufweist,- that the object lighting device (2,5,6, 7) one or more light guide devices (5) with associated lighting arrangements having,

— daß sich zwischen der Kondensorlinse (7) und der Lichteintrittsfläche der Lichtführungsein- t>o richtung (5) jeder Beleuchtungsanordnung (5,6) eine gegenüber der optischen Achse der jeweiligen Kondensorlinse (7) schwenkbare Glasplatte (22) befindet.- That between the condenser lens (7) and the light entry surface of the light guide inlet t> o direction (5) of each lighting arrangement (5,6) one opposite the optical axis of the respective Condenser lens (7) pivotable glass plate (22) is located.

— daß die Beleuchtungsanordnung (5,6) zwischen der Lichtquelle (6) und de; Lichteintriitsfläche der Lichtungseinrichtung (5) als weiteres Element eine Kondensorünse (7) aufweist,- That the lighting arrangement (5,6) between the light source (6) and de; Light entry area the clearing device (5) has a condenser nozzle (7) as a further element,

— daß die Objektbeleuchtungseinrichtung (2.5,6. 7) eine oder mehrere Lichtführungseinrichtungen (5) mit zugehörigen Beleuchtungsanordnungen (6,23) aufweist,- That the object lighting device (2.5,6. 7) one or more light guide devices (5) with associated lighting arrangements (6.23),

— und daß in jeder Beleuchtungsanordnung (6,23) eine quer zur optischen Achse der jeweiligen Kondensorünse (7) verschiebbare Blende (24) vorhanden ist, die zwischen der Lichtquelle (6) und der Kondensorlinse (7) oder der Kondensorlinse (7) und der Lichteintrittsfläche der Lichtführungseinrichtung (5) liegt und die einen Teil des jeweiligen Beleuchtungslichtbündels anzuschneiden vermag.- and that in every lighting arrangement (6.23) a diaphragm (24) that can be displaced transversely to the optical axis of the respective condenser nozzle (7) is present between the light source (6) and the condenser lens (7) or the condenser lens (7) and the light entry surface of the light guide device (5) and the one Able to cut part of the respective illuminating light beam.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Lichtführungseinrichtung (5) aus einer Mehrzahl von Faserbündeln besteht und derart gestaltet ist5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the light guide device (5) consists of a There is a plurality of fiber bundles and is designed in such a way

— daß die Anordnung der Faserbündels an der Lichteintrittsfläche und an der Lichtaustrittsfläche im wesentlichen dieselbe ist- That the arrangement of the fiber bundle on the light entry surface and on the light exit surface is essentially the same

— ode; daß ein Teil der im Umfangsbereich der Lichteintrittsfläche liegendes Faserbündel an der Lichtaustrittsfläche der Lichtführungseinrichtung (5) im Zentrum liegt- ode; that part of the fiber bundle lying in the circumferential area of the light entry surface is applied the light exit surface of the light guide device (5) is in the center

— oder daß an der Lichteintrittsfläche im zentralen Bereich befindliche Faserbündel sich an der Lichtaustrittsfläche der Lichtführungseinrichtung (5) im Umfangsbereich befinden.- Or that fiber bundles located on the light entry surface in the central area are attached to the The light exit surface of the light guide device (5) is located in the circumferential area.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß bei einer Objektbeleuchtungseinrichtung mit mehreren Lichtführungseinrichtungen (5) die Lichtführungseinrichtungen eine gemeinsame Lichtaustrittsfläche aufweisen.6. Apparatus according to any one of claims 2 to 4, characterized in that an object lighting device with a plurality of light guide devices (5), the light guide devices have a common light exit surface.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Objektbeleuchtungseinrichtung aus zwei Lichtführungseinrichtungen besteht die das Licht ausgangsseitig in verschiedene Richtungen zu leiten vermögen.7. Apparatus according to one of claims 2 to 4, characterized in that the object lighting device consists of two light guide devices that divide the light into different ones on the output side Be able to guide directions.

8. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektbeleuchtungseinrichtung eine Lichtführungseinrichtung (5) mit einer Lichteintrittsfläche und einer Mehrzahl von jeweils unabhängigen Lichtaustrittsflächen aufweist.8. Apparatus according to claim 2, characterized in that the object lighting device is a Light guide device (5) with a light entry surface and a plurality of each independent Has light exit surfaces.

9. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,9. Optical observation device according to claim 1, characterized in that

— daß das Beleuchtungsgerät ein Fernsehendoskop ist und- That the lighting device is a television endoscope and

— daß die Fernsehkamera des Endoskops in Verbindung mit einer nachgeschalteten Bildverarbeitungseinrichtung (29) als Detektor für die Helligkeitsverteilung auf dem Objekt dient.- That the television camera of the endoscope in connection with a downstream image processing device (29) serves as a detector for the brightness distribution on the object.

10. Optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera ein Festkörper-Bildaufnahmelement (30) enthält.10. Optical observation device according to claim 9, characterized in that the television camera includes a solid-state imaging element (30).

4. Gerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-4. Device according to claim 1, characterized

6565