DE3744788C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtquelleneinrichtung für die Zufuhr von Beleuchtungslicht zu einem Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Lichtquelleneinrichtung ist aus der US 45 32 918 bekannt. Diese Lichtquelleneinrichtung wird dazu verwendet, Beleuchtungslicht auf ein abzubildendes Objekt zu richten, wobei von der Lichtquelleneinrichtung das Beleuchtungslicht in dem Endoskop durch Lichtleiterfasern zur Endoskopspitze übertragen und dort auf den zu betrachtenden Gegenstand ausgestrahlt wird. In der Lichtquelleneinrichtung findet hierbei eine Strobe- bzw. Blitzlampe Verwendung, die wiederholt ein- und ausgeschaltet wird. Diese Art von Lampe erfordert eine hohe Zündspannung, die nach dem Ausschalten dieser Lampe zum Einschalten zugeführt werden muß. Demzufolge werden Störungen erzeugt, zu deren Beseitigung ein komplizierter Aufbau der zugehörigen Schaltung erforderlich ist. Außerdem muß die Anzahl an Strobe­ lichtemissionen während der Öffnungszeit entsprechender Farbfilter variabel gemacht werden, um einen Farbabgleich durchführen zu können, der zur optimalen Wiedergabe eines Farbbildes vom in der Körperhöhle aufgenommenen Gegenstand auf einem Farbmonitor erforderlich ist. Dies erfordert einen komplizierten Schaltungsaufbau und wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Strobelampe aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lichtquelleneinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzu­ bilden, daß Störungen durch das wiederholte Einschalten der Lampe unterdrückt werden können und gleichzeitig ein einfacher Schaltungsaufbau vorgesehen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bei der Erfindung findet eine Gleichstrom-Lichtbogenlampe für die Lichtquelleneinrichtung Verwendung, die einfach durch Erhöhen bzw. Erniedrigen des Strompegels ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Es ist nicht erforderlich, daß eine hohe Zündspannung ein- und ausgeschaltet werden muß, so daß die Erzeugung von Störungen unterdrückt werden kann.

Ferner kann die bei der Erfindung verwendete Lichtbogenlampe auch für eine Lichtquelleneinrichtung Verwendung finden, die bei einem Fiberskop benutzt wird, da diese Lampe auch dauernd eingeschaltet bleiben kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer Endoskopvorrichtung in schematischer Darstellung;

Fig. 2 den Aufbau eines Drehfilters in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Lichtquelleneinrichtung der Endoskopvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine elektronische Endoskopvorrichtung 11. Ein elektronisches Endoskop 13 weist ein Einführteil 12 mit länglicher Ausführung, so daß es in einer Körperhöhle oder dergleichen eingeführt werden kann, einen Videoprozessor 14, dem das vom elektronischen Endoskop 13 aufgenommene Bildsignal zugeführt wird, und einen Farbmonitor 15 für eine Farbdarstellung des durch diesen Videoprozessor 14 verarbeiteten Videosignals auf.

Eine (Video-) Verarbeitungsschaltung 16 zur Verarbeitung des Signals, eine Lichtquelleneinrichtung 17 zur Abgabe von Beleuchtungslicht und eine Farbabgleicheinstellschaltung 18 sind Teile des Videoprozessors 14.

Ein Lichtleiter 21, der das Beleuchtungslicht durch das Einführteil 12 des elektronischen Endoskops 13 überträgt, führt von der Lichtquelleneinrichtung 17 stammendes Beleuchtungslicht von seiner Eingangsstirnseite zur Ausgangsstirnseite und ein abzubildendes Objekt 23 kann mittels des Beleuchtungslichts über eine Lichtverteilungslinse 22 beleuchtet werden.

Das beleuchtete Objekt 23 wird auf der Abbildungsfläche einer CCD-Vorrichtung 25 mittels einer Objektivlinse 24 abgebildet. Wenn ein Ausgangstreibersignal von einem Treiber 26 angelegt wird, dann gibt die CCD-Vorrichtung 25 ein fotoelektrisch umgewandeltes Signal ab. Dieses Signal wird mittels eines Verstärkers 27 verstärkt und dann der Verarbeitungsschaltung 16 in dem Videoprozessor 14 über ein Signalkabel 28 zugeführt. Das von der Verarbeitungsschaltung 16 verarbeitete Signal dient dazu, ein zusammengesetztes NTSC-Videosignal zu erzeugen, das mittels des Farbmonitors 15 in Farbe dargestellt wird.

Die Lichtquelleneinrichtung 17 in dem Videoprozessor 14 arbeitet nach dem Teilbild- oder Zeitfolgesystem. Das weiße Licht einer Lichtquellenlampe 31 wird mittels einer Kollimationslinse 32 zu einem parallelen Bündel geformt. Ein Rotationsfilter 34 wird von einem Motor 33 angetrieben und ist in dem Lichtweg dieses parallelen Bündels angeordnet. Das durch dieses Rotationsfilter 34 laufende Licht wird mittels einer Kondensorlinse 35 kondensiert und auf die eingangsseitige Stirnfläche des Lichtleiters 21 gerichtet.

Wie Fig. 2 zeigt, sind bei dem Rotationsfilter 34 in einem scheibenförmigen Rahmen drei Sektoröffnungen ausgebildet, in die Farbdurchlaßfilter 34 R, 34 G und 34 B zum Durchlassen von rotem, grünem bzw. blauem Licht eingesetzt sind. Bei der Rotation des Rotationsfilters 34 gelangen diese Farbdurchlaßfilter 34 R, 34 G und 34 B nacheinander in den Lichtweg und verlassen diesen wieder. Die Zeit, für die die entsprechenden Farbfilter 34 R, 34 G und 34 B im Lichtweg liegen, sei als Öffnungs- oder Durchlaßzeit des Filters bezeichnet.

Wenn die Farbfilter 34 R, 34 G und 34 B nacheinander in dem Lichtweg liegen, wird Licht mit roter, grüner bzw. blauer Farbe nacheinander an die Eingangsstirnfläche des Lichtleiters 21 angelegt. Somit wird das Objekt 23 nacheinander durch Licht mit den Wellenlängen für Rot, Grün bzw. Blau beleuchtet. Die durch dieses Zeitfolge bzw. Farbteilbildfolgeverfahren erzeugten Signale werden der Verarbeitungsschaltung 16 zugeführt.

Der Motor 33, der diese Farbteilbildfolgebeleuchtung hervorruft, wird durch ein Rotationsregelausgangssignal von einer Motorregelschaltung 36 erregt, so daß die Drehzahl konstant gehalten werden kann. Eine Bezugssignalgeneratorschaltung 37 gibt ein Bezugstaktsignal CLK an diese Motorregelschaltung 36 ab, wodurch ein Rotationssignal synchron mit dem Bezugstaktsignal CLK synchronisiert und auf eine konstante Drehzahl geregelt wird, wie dies Fig. 3a zeigt, sind auch die Öffnungs- und Durchlaßzeiten für den Durchlauf der entsprechenden Farbfilter 34 R, 34 G und 34 B durch den Lichtweg mit dem Bezugstaktsignal CLK in Fig. 3a synchronisiert. Die genannte Bezugssignalgeneratorschaltung 37 gibt das Bezugstaktsignal CLK auch an eine Zeitgabesteuerschaltung 38 ab. Diese Zeitgabesteuerschaltung 38 gibt ein Lichtsendezeitabgabesignal gemäß Fig. 3 an eine Lichterregungs­ oder Zündschaltung 39, die die Lichtquellenlampe 31 derart erregt, daß die Lichtsendezeit der Lichtquellenlampe 31 geregelt wird.

Mittels des Lichtsendezeitgabesignals wird die Lichtabgabezeit der Lichtquellenlampe 31 geregelt und durch die Beziehung zwischen dieser Lichtabgabezeit und der Filterdurchlaßzeit wird die tatsächliche dem Lichtleiter 21 zugeführte Lichtmenge variabel geregelt und der Farbabgleich bzw. das Farbgleichgewicht wird justiert.

Wird somit das Lichtsendezeitgabesignal derart gewählt, daß es mit der Durchlaßzeit des bzw. der Filter zusammenfällt, dann fällt die Zeitdauer, zu der die Farbfilter 34 R, 34 G und 34 B im Lichtweg sind, und die Zeitdauer, wenn die Lichtquellenlampe 31 Licht aussendet, zusammen, so daß die an den Lichtleiter 21 abgegebene Lichtmenge groß wird. Ist andererseits das Lichtsendezeitgabesignal gemäß Fig. 3 gegenüber der Filterdurchlaßzeit gemäß Fig. 3b versetzt, dann ergibt sich auch eine Versetzung der Lichtsendezeit und des Lichtabgabesignals. Nur für diejenige Zeit der Lichtsendeperiode, die mit der Durchlaßzeit zusammenfällt, wird Licht tatsächlich zum Lichtleiter 21 übertragen. Diese Ausgangslichtperiode ist in Fig. 3c gezeigt.

Die Zeitgabe für das Lichtsendezeitgabesignal wird somit geregelt und die an den Lichtleiter abgegebene Lichtmenge wird zur Einstellung des Farbgleichgewichts bzw. des Farbabgleichs geregelt.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gem. Fig. 1 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 näher erläutert:

Gemäß Fig. 3a gibt die Bezugssignalgeneratorschaltung 37 das Bezugstaktsignal CLK ab, das der Motorregelschaltung 36 und der Zeitgaberegelschaltung 38 zugeführt wird. Das an dem Motor 33 angebrachte Rotationsfilter 34 rotiert mit einer konstanten Drehzahl, da die Motorregelschaltung 36 ein mit dem Bezugstaktsignal synchronisiertes Signal an den Motor anlegt. Somit können, wie in Fig. 3b gezeigt, die Durchlaßzeiten und die Zeitgaben der entsprechenden Farbfilter, die mit dem Bezugstaktsignal synchronisiert sind, bestimmt werden. T 1 stellt die Durchlaßzeit von R (Rot), T 2 die Durchlaßzeit G (Grün) und T 3 für die Durchlaßzeit von B (Blau) dar. Gemäß Fig. 3c wird ein mit dem Bezugstaktsignal synchronisiertes Lichtsendezeitgabesignal von der Zeitgaberegelschaltung 38 abgegeben, wobei das Bezugstaktsignal das gleiche ist wie für die Durchlaßzeit. Wie gezeigt, werden Signale abgegeben, die um die Zeit t 1 für den Beginn der Durchlaßzeit von R, um t 2 für den Beginn der Durchlaßzeit von G und um t 3 für den Beginn der Durchlaßzeit für B verzögert sind. Das in Fig. 3c gezeigte Signal wird der Lichterregungs- oder Zündschaltung 39 zum Erregen und Steuern der Lichtquellenlampe 31 zugeführt. Die Lichtquellenlampe 31 gibt Licht ab, das mit dem vorgenannten Lichtsendezeitgabesignal synchronisiert ist. Die Fig. 3d und 3e sind Beispiele einer Regelung des Stromes, der durch eine derart kontinuierlich erregte Lampe wie eine Gleichstromlichtbogen­ entladungslampe fließt. Das Lichtausgangssignal mit niedrigem Pegel stellt das Restlicht dar. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Strom der Lampe synchronisiert mit Lichtsendezeitgabesignal zur Regelung des ausgesandten oder abgegebenen Lichts geregelt.

Fig. 3 zeigt, daß die Lichtausstrahlung bis zur Lichtunter­ brechungsperiode des Rotationsfilters 34 fortgesetzt wird, da die Lichtquelle Licht unter Anstieg der Lichtmenge verzögert um die Zeit t 1 (oder t 2 oder t 3) für die Zeitgabe der Filterdurchlaßzeit t 1 (oder t 2 oder t 3) abgibt. Im einzelnen bedeutet dies, daß bei gleichzeitigem Auftreten der Filterdurchlaßzeit und der Lichtsendezeitgabe, das heißt, wenn keine Verzögerung auftritt, das gesamte ausgestrahlte Licht während der Periode tR (oder tG oder tB) also die gesamte Lichtmenge zu 100% abgegeben wird. Tritt jedoch eine Verzögerung um die Zeit t 1 (t 2 oder t 3) auf, dann wird das abgegebene Licht um die Zeit t 1 (oder t 2 oder t 3) verzögert und die Lichtmenge wird um das in der Zeit t 1 (oder t 2 oder t 3) abgegebene Licht geringer als beim 100%-Zustand. Bei der vorliegenden Anmeldung wird der Farbabgleich bzw. das Farbgleichgewicht unter Verwendung dieses Gesichtspunktes eingestellt. Werden die vorgenannten Zeiten t 1, t 2 oder t 3 unabhängig voneinander und frei geregelt, dann kann die Menge des in den entsprechenden Farben gefärbten abgegebenen Lichts variiert werden und der Farbabgleich bzw. das Farbgleichgewicht können sehr einfach und exakt eingestellt werden. Sind beispielsweise die Zeiten t 1, t 2 und t 3 optimal eingestellt und werden die Zeiten t 1, t 2 und t 3 dann in gleichem Verhältnis variiert, damit sie dem Helligkeitspegel des Videosignals folgen, dann kann auch das Licht entsprechend geregelt werden.

Die vorstehend genannten Gleichstromlichtbogenentladungslampe hat die Eigenschaft, daß sie unmittelbar nach Verlöschen nicht gezündet werden kann. Deshalb wird der Lampenstrom erhöht oder verringert, damit Licht synchronisiert mit der Lichtsendezeitgabe abgegeben wird. Das Licht braucht somit nicht während der ganzen Lichtunterbrechungszeit ausgelöscht zu werden. In einem derartigen Falle wird ein Restlicht gemäß Fig. 3e erzeugt.

Claims (5)

1. Lichtquelleneinrichtung für die Zufuhr von Beleuchtungs­ licht zu einem Endoskop mit

• - einer Lampe (31)
• - einer mit der Lampe (31) verbundenen Lichterregungs­ schaltung (39) und
• - einer im Lichtweg des von der Lampe ausgesandten Beleuchtungslichts angeordneten Blendeneinrichtung (34), die sich während einer Zeitperiode öffnet und schließt, die im wesentlichen der Zeitperiode des Einschaltens der Lampe entspricht,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Lampe (31) als Lichtbogenentladungslampe ausgebildet ist, die beim Anlegen eines Gleichstroms Licht aussendet,
• - daß die Lichterregungsschaltung (39) einen Basisgleichstrom mit niedrigem Pegel sowie zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Stromimpuls mit hohem Pegel zum Einschalten der Lichtbogenentladungslampe zuführt und
• - daß die Lichterregungsschaltung (39) den Basisgleichstrom zumindest während der Zeitperiode zuführt, in der die Blendeneinrichtung (34) geschlossen ist.

2. Lichtquelleneinrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterregungsschaltung (39) den Basisgleichstrom ungeachtet des Zustandes der Blendeneinrichtung (34) zuführt.

3. Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrichtung ein Drehfilter (34), das aus einem lichtabschirmenden, scheibenförmigen Rahmen besteht, der eine Vielzahl von sektorförmigen, in Umfangsrichtung angeordneten Öffnungen aufweist, auf denen Farbdurchlaßfilter (34 R, 34 G, 34 B) angeordnet sind, sowie einen Motor (33) umfaßt, der das Drehfilter drehend antreibt und die Farbdurchlaßfilter nacheinander in den Weg des Beleuchtungslichts bringt.

4. Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbdurchlaßfilter (34 R, 34 G, 34 B) Lichtstrahlen mit Wellenlängen durchlassen, die den Farben Rot, Grün bzw. Blau entsprechen.