DE2912779A1

DE2912779A1 - Beleuchtungsvorrichtung zur fotografischen aufnahme eines teils einer mit dem endoskop untersuchten koerperhoehe

Info

Publication number: DE2912779A1
Application number: DE19792912779
Authority: DE
Inventors: Shinichi Harada; Nagashige Takahashi
Original assignee: Medos Kenkyusho KK
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1978-04-01
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2912779C2; US4366529A

Description

PAT K N TAN WA LT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DlPL-I N G. W.EITLE · D R. RER. NAT. K. HO FFMAN N · D I PL. -I NG. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STEENHAUS) · D-8000 MDNCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E)

Beleuchtungsvorrichtung zur fotografischen Aufnahme eines Teils einer mit dem Endoskop untersuchten Körperhöhle

Die Erfindung betrifft eine optische Lichtquellenexnheit für ein Endoskop, das zur Beobachtung und zum Fotografieren eines Körperhohlraums verwendet wird.

Das Endoskop ist mit einem biegsamen Rohr geringen Durchmessers versehen, das in die Körperhöhle eingeführt wird. Sobald das vordere Ende des biegsamen Rohres einen Teil der zu untersuchenden Körperhöhle erreicht, wird dieser Teil optisch untersucht oder durch ein Fenster fotografiert, das am vorderen Ende des biegsamen Rohres angeordnet ist, und zwar mittels im biegsamen Rohr untergebrachten Glasfasern. Zu diesem Zweck benötigt das Endoskop eine künstliche optische Lichtquelle zum Beleuchten der Körperhöhle.

Bei einer optischen Lichtquellenexnheit für ein derartiges Endoskop, das zur Verwendung in dem vorausgehend beschriebenen optischen

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Beobachtungssystem bestimmt ist, wird ein zur Beleuchtung dienender Lichtstrahl in einen Teil der zu untersuchenden Körperhöhle über ein Bündel von Lichtleitern zugeführt, die in dem biegsamen Rohr angeordnet sind. Somit ist es erforderlich, zur Beleuchtung Licht hoher Intensität aus einer Lichtquelle dem Lichtleiterbündel zuzuführen, das einen begrenzten optischen Leitungsquerschnitt aufweist. Ferner ist es erforderlich, thannische Schaden an der Körperhöhle/ die durch die Beleuchtung entstehen können, so gering wie möglich zu halten. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird überlicherweise eine Xenon - .. Entladeröhre als optische Lichtquelle verwendet.

Die Entladeröhre der Einheit erfordert die Zuführung einer Hochspannung zur Einleitung ihrer Entladung. Bei der Zuführung dieser Hochspannung zur Einleitung der Zündung der Entladeröhre wird bei einer üblichen Einheit die Hochspannung der Entladeröhre durch ■ Drücken eines Druckknopfschalters zugeführt, worauf der Druckknopfschalter von der Bedienungsperson freigegeben wird, nachdem diese visuell das Zünden der Entladeröhre festgestellt hat.

Bei einer derartigen Einleitung des Zündvorganges muß der Druckknopfschalter ständig gedrückt werden, bis die Zündung aufrechterhalten bleibt, so daß infolgedessen die Entladeröhre und ihre zugehörige Schaltung durch das Anlegen der Hochspannung zwingend beträchtlichen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Dies stellt eine der Ursachen dar, die, falls der Zündzustand in der Entladeröhre aufrechterhalten worden ist, die Lebensdauer der Entladeröhre verringern können.

Ferner ist es bei der Verwendung des Endoskops notwendig, daß ein Teil der optischen Lichtquelleneinheit in die Körperhöhle eingeführt wird. Daher muß besonders darauf geachtet werden, Kriechvorvorgänge von der Hochspannung der optischen Lichtquelleneinheit zum Endoskop zu verhindern.

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Beim Fotografieren des zu untersuchenden Körperteils ist eine Steuerung des mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Verschlusses zur Erzielung eines klaren Bildes erforderlich. Zu diesem Zweck ist es notwendig, eine Beleuchtungslichistärke vorzusehen, die erheblich höher ist als sie für die Betrachtung erforderlich ist. Darüberhinaus sollte im Hinblick auf mögliche tiermische Schaden an der Körperhöhle die hohe Beleuchtungshelligkeit für das Fotografieren des zu untersuchenden Teils auf eine möglichst kurze Zeitspanne beschränkt werden, bzw. nur auf die zum Fotografieren erforderliche Zeitspanne.

An die optische Lichtquelleneinheit zur Aufnahme der zu untersuchenden Körperhöhle werden die vorausgehend aufgeführten Anforderungen gestellt. Darüberhinaus sollte, die optische Lichtquelleneinheit gewissen funktioneilen Anforderungen genügen, um veränderlichen fotografischen Bedingungen entsprechend den verschiedenen Teilen der Körperhöhle und den physischen Eigenschaften der verschiedenen Teile zu entsprechen. Die optische Lichtquelleneinheit muß daher ein Licht aussenden, dessen intensität für ein Fotografieren bei hoher Verschlußgeschwindigkeit ausreicht und den veränderlichen fotografischen Bedingungen über einen weiten Bereich genügt.

Beim Fotografieren mittels einer Beleuchtung durch eine optische Lichtquelleneinheit, die in der vorausgehend beschriebenen Weise Licht hoher Intensität liefert, ist die Zeitverzögerung des Verschlußvorganges , die bei sehr hohen fotografischen Verschlußgeschwindigkeiten auftreten kann, beispielsweise bei Nahaufnahmen» ein erheblicher Faktor zur Erzeugung eines Belichtungsfehlers. Daher kann eine wirkungsvoll arbeitende Lichtquelleneinheit nicht erhalten werden, ohne daß das Problem der Zeitverzögerung gelöst wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Lichtquelleneinheit zu schaffen, die mit mindestens zwei Steuerzuständen arbeitet. Beim ersten Steuerzustand wird der mechanische Verschluß geschlossen, wenn ein üblicher richtiger Belichtungszustand erhalten wird, entsprechend der Helligkeit des zu untersuchenden Teils der Körperhöhle, die durch eine künstliche optische Lichtquelle hoher Intensität beleuchtet wird. Beim zweiten Steuerzustand werden die künstliche optische Lichtquelle und der mechanische Verschluß, oder nur die künstliche optische Lichtquelle allein entsprechend einem Schätzsignal im Einklang mit der Helligkeit des zu untersuchenden Teils gesteuert. Bei Verwendung dreier optischer Steuerzustände für die Lichtquelleneinheit wird die Beleuchtungszeit so kurz wie möglich gemacht und jeder Belichtungsfehler als Folge der Zeitverzögerung des mechanischen Verschlusses zur Erzielung einer richtigen Belichtungszeit korrigiert.

Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optische Lichtquelleneinheit einen Lichtmengen - Detektorkreis zur Ermittlung von Daten bezüglich der Helligkeit der durch die Lichtquelle erfogenden Beleuchtung aufweist, sowie eine Belichtungszeit - Einstellschaltung und einen Belichtungszeit Schätzungskreis, der mit dem Lichtmengen - Detektorkreis gekoppelt ist, wobei das Schließen des mechanischen Verschlusses durch die Steuervorgänge der Belichtungzeit - Einstellschaltung und des Belichtungszeit - Schätzungskreises gesteuert wird und die richtige Belichtungszeit vom Belichtungszeit - Schätzungskreis in der Anfangsperiode der Belichtungsermittlung zwecks Erzielung eines Schätzwertes geschätzt wird und ferner der Belichtungszeit Schätzungskreis Steuersignale für die Lichtquelle und den mechanischen Verschluß liefert.

Durch die Erfindung wird eine optische Beleuchtungsquelle zur Verfügung gestellt, die die Mängel des Stands der Technik beseitigt und eine optische Beleuchtungsquelle zur Verfügung stellt, bei welcher Kria^hvorgänge der Hochspannung zum Endoskop eliminiert sind.

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Die Erfindung wird anschließend in Verbindung mit den Zeichnungen _ unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsforinen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Lichtquelleneinheit,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen optischen Lichtquelleneinheit,

Fig. 3 eine Schaltung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Lichtquelleneinheit,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der wesentlichen Komponenten der optischen Lichtquelleneinheit gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 eine Teilansicht einer Ausführungsform einer Verbindungsanordnung für die erfindungsgemäße optische Lichtquelleneinheit.

Fig.1 stellt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Lichtquelleneinheit für ein Endoskop dar. Ein Llchtsensor 2 empfängt einen Lichtstrahl, der von einem Teil der zu untersuchenden Körperhöhle reflektiert wird, die durch eine optische Lichtquelle 1, beispielsweise eine Xenon Entladeröhre, beleuchtet wird. Der Lichtsensor 2 bildet einen Fühler eines Lichtmengen - Detektorkreises 3, der mit einer Belichtungszeit - Einstellschaltung 4 und einem Belichtungszeit - Schätzungskreis 5 verbunden ist.

Der Lichtmengen - Detektorkreis 3 dient zur Integration des Stroms, der ein Maß für die Helligkeitsdaten darstellt, die der Helligkeit des zu untersuchenden Teils entsprechen und die durch den Lichtsensor 2 geliefert werden, wobei der erhaltene Integrations-

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wert der Belichtungszeit - Einstellschaltung 4, die zur Einstellung der richtigen Belichtungszeit dient, zugeführt wird. Die Belichtungszeit - Einstellschaltung enthält beispielsweise einen Umschaltkreis und der Belichtungszeit - Schätzungskreis 5 enthält beispielsweise einen Differenzierkreis. Beide diese Kreise sind dem Fachmann bekannt.

Ein Signal für richtige Belichtung wird von der Belichtungszeit-Einstellschaltung 4 über eine Folgeschaltung 6 einem mechanischen Verschluß 8 zugeführt, dessen Verschlußblätt 7 den beleuchtenden Lichtstrahl. der optischen Lichtquelle 1 sperrt. Ein Schätzungssignal wird vom Belichtungszeit - Schätzungskreis 5 einem Lichtquellen - Steuerkreis 9 zugeführt, der das Einschalten der optischen Lichtquelle 1 steuern kann. Dieser Steuerkreis wird später in Verbindung mit Fig. 3 näher erläutert. Das Schätzungssignal wird ferner über die Folgeschaltung 6 dem mechanischen Verschluß 8 zugeführt.

Die Folgeschaltung 6 ist mit dem Lichtquellen - Steuerkreis 9 über eine Ausgangsleitung verbunden, die dazu diente ein Signal zuzuführen, welches abhängig vom Eintreffen des Signals für richtige Belichtung erzeugt wird. In Fig. 1 gibt das Bezugszeichen 10 eine Blitzsynchronisierungskontaktanordnung für eine Kamera an. Die Blitzsynchronisierungskontaktanordnung 10 ist über eine Ausgangsleitung mit der Folgeschaltung 6 verbunden.

Der Betrieb der auf diese Weise aufgebauten optischen Lichtquelle wird anschließend in Verbindung mit dem in Fig. 2 dargestellten Zeitfolgediagramm beschrieben.

Eine optische Lichtquelle 1 dient unter Steuerung durch den Lichtquellen - Steuerkreis 9 als Betrachtungslichtquelle, d.h. sie kann unter Abgabe eines niedrigen Lichtpegels betrieben werden, der in Fig. 2a, die die Lichtmenge der künstlichen Beleuchtung angibt, als

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Betrachtungslichtpegel bezeichnet ist. Wird der Kameraverschluß betätigt, nachdem von der Betrachtung zur Aufnahme übergegangen wird (Zeitpunkt t..), so gelangt ein Synchronisiersignal von der Blitzsynchronisierungskontaktanordnung 10 zur Polgeschaltung 6, und zwar synchron mit dem Betrieb des Kameraverschlusses, so daß die Folgeschaltung 6 betrieben wird. Der Steuervorgang der Folgeschaltung 6 läuft in folgender Weise ab:

Zuerst wird zur Beseitigung eines Belichtungsfehlers als Folge einer zeitlichen Schwankung bei der Auslösung der Blitzsynchronisierungskontaktanordnung der Kamera ein Signal mit hohem Pegel, das in Fig. 2 (e) als einleitendes Verschluß - Schließsignal bezeichnet ist, dem mechanischen Verschluß 8 zugeführt (Zeitpunkt t₂ ) gemäß Fig. 2 (b) ,um das Verschlußblatt 7 während einer vorgegebenen Zeitspanne zu schließen, die gemäß Fig. 2 (e) 20 ms beträgt. Nach dem Ablauf dieser vorgegebenen Zeitspanne wird der Pegel des Verschluß - Schließsignals auf den niedrigen Wert abgesenkt. Infolgedessen beginnt der mechanische Verschluß 8 seine Öffnungsbewegung.

Andererseits wird, während der mechanische Verschluß 8 kurzzeitig geschlossen wird, der Kamerverschluß durch die in der Kamera vorgesehene Steuervorrichtung offengehalten. Wird der Pegel des Verschluß - Schließsignals in der vorausgehend beschriebenen Weise abgesenkt, so erhöht der Lichtquellen - Steuerkreis 9, der das Verschluß - Schließsignal aufnimmt, abrupt die Lichtmenge der optischen Lichtquelle 1, und der Lichtmengen - Detektorkreis 3 beginnt seinen Detektorbetrieb. Der Lichtmengen - Detektorkreis empfängt durch den Lichtsensor 2 den von dero zu untersuchenden Teil reflektierten Lichtstrahl, wobei dieser Teil beim Öffnen des mechanischen Verschlusses 8 kräftig beleuchtet wird und die Intensität der optischen Lichtquelle 1 wird erhöht. Der Lichtmengen Detektorkreis 3 integriert den Strom, der abhängig von den aufgenommenen optischen Daten vorhanden ist. Der Anstieg des Ausgangs-

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Spannungssignals der Belichtungsintegration (Fig. 2, (c)) im Lichtmengen - Detektorkreis 3 wird mittels des Belichtungszeit - Schätzungskreises 5/ in welchem die richtige Belichtungszeit geschätzt wird, einem Differenziervorgang unterzogen.

Falls dieser Anstieg sehr steil ist, ensprechend der gestrichelten Linie, die das Ausgangssignal des Lichtmengendetektorkreises nach Fig. 2 (c) darstellt, d.h. wenn die Helligkeit des zu untersuchende! Teils beim Fotografieren äußerst hoch ist, so wird ein Differentiations-Ausgangssignal entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 2 (c) erhalten (Zeitpunkt t.). Ist dieses Differenfciations-Ausgangssignal höher als ein vorgegebener Wert, dann verringern der Lichtquellen - Steuerkreis 9 und die Folgeschaltung 6, die das Diffeient&tions-Ausgangssignal erhalten, die Lichtmenge der optischen Lichtquelle 1 , wie dies durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 (a) angegeben ist und schließen den mechanischen Verschluß 8 entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 2 (b).

Als Folge dieses Vorgangs wird die Intensität des Beleuchtungslichts verringert, der mechanische Verschluß wird geschlossen und der fotografische Vorgang ist damit beendet. Der abhängig von dem genannten Differentiationsausgangssignal für diese Steuerung eingestellte Ausgangspegel ist ein Wert, welcher von dem steilen Anstieg der Lichtmengen - Ausgangsspannung bei der hohen Helligkeit des zu untersuchenden Teils erhalten wird. Bei der Beziehung zwischen der Intensität des voraus berechneten, zur Beleuchtung dienenden Lichts und der Zeitverzögerung beim Schließen des mechanischen Verschlusses kann eine überbelichtung als Folge der Belichtungsteuerung eintreten, die in Verbindung mit der Zeitverzögerung des mechanischen Verschlusses auftritt, wobei die Lichtmenge des zur Beleuchtung dienenden Lichts verringert wird. Der Ausgangspegel kann leicht durch Berechnung und Eichung eingestellt werden.

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Falls der Differentiationsausgang aus einem Signal besteht, dessen Pegel geringer als der voreingestellte Wert ist, d.h. wenn die Helligkeit des zu untersuchenden Teils geringer ist als jene zum Zeitpunkt des vorausgehend beschriebenen Aufnahmevorgangs, so wird das Ausgangssignal des Lichtmengen - Detektorkreises 3 erhöht, wie dies in Fig. 2 (a) durch die voll ausgezogene Linie angegeben ist. Weist das Ausgangssignal diese Größe auf, so wird das erwähnte Differentiations - Ausgangssignal des Belichtungszeit - Schätzungskreises 5 nicht angeliefert, oder falls es angeliefert wird, stellt es ein Signal mit niedrigem· Pegel dar. der nicht ausreicht, die Betriebsvorgänge der FoIgeschaltung 6 und des Lichtquellen - Steuerkreises 9 zuzulassen. Daher läuft die vorgegebene Zeitspanne (richtige Belichtungszeit) ab, während die Beleuchtung und der Verschluß in dem Zustand bleiben, in dem sie sich befinden. Nach dem Ablauf dieser Zeitspanne wird das Integrations - Ausgangssignal des Lichtmengen - Detektorkreises 3 erhöht, und abhängig von der Erhöhung des Integrations - Ausgangssignals arbeitet die Belichtungszeit - Einstellschaltung 4 und gibt ihr Ausgangssignal an die Folgeschaltung 6 ab und zwar zum Zeitpunkt t,-. Infolgedessen tritt die Folgeschaltung 6 in Tätigkeit, um den mechanischen Verschluß 8 zu schließen und den Lichtquellen - Steuerkreis zu veranlassen/ die Lichtabgabe der Lichtquelle 1 zu verringern.

Somit wurde der Steuervorgang der Lichtquelle bei einem üblichen Beiichtungs - EinsteilVorgang beendet. Anschließend werden die folgenden Betriebsvorgänge der verschiedenen Einrichtungen wie folgt durchgeführt:

Zum Zeitpunkt t_r wird der Kameraverschluß durch die in der Kamera vorhandene Steuerung geschlossen und zum Zeitpunkt t₇ wird der Betriebszustand der verschiedenen !Einrichtungen wieder zum Ausgangszustand zurückgeführt und zwar entsprechend dem Steuerwert, der als längste Blitzzeit für das Fotografieren in der Folgeschaltung exFigestsilt worden ist. Beispielsweise wird der Lichtmengen -

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Detektorkreis zurückgestellt und der mechanische Verschluß 3 für die Betrachtung geöffnet.

Wie aus der vorausgehenden Beschreibung hervorgeht, kann die Helligkeit des zu untersuchenden Teils über einen weiten Bereich gesteuert werden und zwar im Einklang mit einem ersten Steuervorgang, bei welchem die Lichtquelle und der mechanische Verschluß durch den Belichtungszeit - Schätzwert mit der voreingestellten Helligkeit als Grenzwert gesteuert werden, entsprechend der Helligkeit des zu untersuchenden Teils. Gemäß einem zweiten Steuervorgang wird der mechanische Verschluß gesteuert und zwar im Einklang mit der üblichen Belichtungszeiteinstellung unter Integration der Helligkeitsdaten.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Lichtquelleneinheit wird ein dritter Steuervorgang zwischen dem ersten und zweiten vorausgehend genannten Steuervorgang vorgesehen, so daß die Helligkeit des zu untersuchenden Teils über einen weiten Bereich gesteuert werden kann und die Umschaltung der Steuervorgänge weich erfolgt.

Liegt die Helligkeit des zu untersuchenden Teils zwischen der Helligkeit beim vorausgehend erwähnten ersten und zweiten Steuervorgang, so kann die richtige Belichtung nicht ausgehend von der Zeitverzögerung des mechanischen Verschlusses mit der hohen Intensität des Lichts der optischen Lichtquelle 1 erhalten werden. Der Anstieg des Integrations - Ausgangssignals des Lichtmengen Detektorkreises 3 ist vergleichsweise bescheiden wie dies die gestrichelte Kurve in Fig. 2 (c) zeigt , so daß das Differentiations - Ausgangssignals des Belichtungszeit - Schätzungskreises 5, der die richtige Belichtungszeit schätzt, im Zeitpunkt t^ (Fig. 2) erzeugt wird. Der Pegel des Differentiations - Ausgangssignals ist in diesem Falle etwas niedrig, entsprechend dem Anstieg des Inta/grationsausgangssignals des Lichtmengen - Detektorkreises 3. Das Differentiations - Ausgangssignal weist einen bestimmten Pegel als Grenzwert auf, so daß?wenn das Differentiations-Ausgangssignal den höheren Pegel aufweist, die Steuerung entsprechend dem "/orEuscrehend beschriebenen erstes S'ceuervorqanq

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erfolgt. Weist das Differentiations - Ausgangssignal den niedrigeren Pegel auf, so wird der Lichtquellen - Steuerkreis 9 in Tätigkeit gesetzt, um die Ausgangsleistung der Lichtquelle 1 zu verringern, wie dies durch die gestrichelte· Linie in Fig. 2 (a) angegeben ist, jedoch wird die Folgeschaltung 6 nicht in Tätigkeit gesetzt. Infolgedessen wird der mechanische Verschluß 8 geöffnet gehalten. Da die Ausgangsleistung der optischen Lichtquelle 1 verringert ist, wird das Integrations - Ausgangssignal des Lichtmengen Detektorkreises 3 allmählich gemäß Fig. 2 (c) erhöht, wobei, wenn das Integrations - Ausgangssignal den Triggerpegel der Belichtungszeit - Einstellschaltung 4 (Zeitpunkt t-) erreicht, der mechanische Verschluß 8 entsprechend dem vorausgehend beschriebenen zweiten Steuervorgang gesteuert wird.

Das Differentiations - Ausgangssignal kann durch Verwendung eines Komparators oder dergleichen erfaßt werden, wobei der vorausgehende Ausgangspegel als Bezugspegel verwendet wird, oder durch Einfügen einer Torschaltung in die Zuleitung zur Folgeschaltung 6, wobei die für die Erzeugung benötigte Zeit als Bezugspegel dient.

Wie aus der vorausgehenden Beschreibung hervorgeht, ist die erfindungsgemäße optische Lichtquelleneinheit nicht nur mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der Lichtmenge ausgestattet, ausgehend von einer Integration abhängig von den Helligkeitsdaten des künstlich beleuchteten, zu untersuchenden Teils, sondern auch mit einer Vorrichtung zum Schätzen der Belichtungszeit abhängig von einem Differentiationsvorgang. Ist der Schätzwert geringer als der vorgegebene Wert, so werden die optische Lichtquelle und der Verschluß gesteuert, bevor das Signal für die richtige Belichtung durch den Integrationsvorgang geliefert wird. Daher kann die Belichtungssteuerung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, wobei die beleuchtende optische

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Lichtquelle während einer kurzen Zeitspanne betrieben wird und ein Belichtungsfehler als Folge der Zeitverzögerung des mechanischen Verschlusses so gering wie möglich wird.,

Mit diesem Steuersystem kann unter Verwendung einer starken optischen Lichtquelle die Helligkeit der künstlichen Beleuchtung auf einen für den Aufnahmevorgang geeigneten Wert über einen weiten Bereich geändert werden. Daher kann der Bereich der fotografischen Aufnahmezustände, in welchem eine Belichtungseinstellung möglich ist,erweitert werden.

Ferner wird der Schätzwert in der erfindungsgemäßen Weise bewertet und im Einklang hiermit werden die optische Lichtquelle und der mechanische Verschluß oder allein die optische Lichtquelle gesteuert. Somit wird der Bereich geeigneter fotografischer Aufnähmezustände erhöht und die Steuervorgänge können mit einem weichen übergang verändert werden. Damit wird innerhalb des Steuerbereiches eine Belichtungssteuerung höherer Genauigkeit erhalten. Somit stellt die erfindungsgemäße optische Lichtquelleneinheit in Verbindung mit der Verwendung eines Endoskops eine beträchtliche Verbesserung dar.

Darüberhinaus kann bei den verschiedenen Belichtungssteuervorgängen in der erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit ein weiterer Steuervorgang durchgeführt werden und zwar ein Schließen des Verschlusses, das zwischen den vorausgehend erwähnten Belichtungssteuervorgängen zwischendurch für eine bestimmte Zeitspanne nach der Steuerung der optischen Lichtquelle erfolgt. Die Anordnung einer derartigen zwischengeschalteten Einrichtung kann in der erfindungsgemäßen optischen Lichtquelleneinheit mühelos vorgesehen werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-5 wird die optische Lichtquelleneinheit nunmehr näher erläutert.

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Fig. 3 stellt eine Schaltung einer Ausführungsform einer optischen Lichtquelleneinheit dar, die einen Teil des erfindungsgemäßen Lichtquellen - Steuerkreises 9 bildet. Eine elektrische Stromquelle E₁ zur Aufrechterhaltung einer Anfangsentladung ist in Reihe mit einem hohen Widerstand R₁ angeordnet und bildet eine erste Reihenschaltung, während eine elektrische Stromquelle E₉ für die gewöhnlich Entladung in Vorwärtsrichtung mit einer Diode D₁ unter Ausbildung einer zweiten Reihenschaltung verbunden ist. Diese beiden Reihenschaltungen liegen parallel zueinander und bilden einen Entladestromkreis für eine Entladeröhre 1.

Gemäß Fig. 3 v/ird mit RY ein Relais und seine Betätigungschaltung bezeichnet. Die Betätigungsschaltung liegt in Reihe mit einer .Zsnerdiode D₂ und bildet eine dritte Reihenschaltung, die parallel zu den vorausgehend genannten beiden Reihenschaltungen liegt. Ein Kondensator C ist parallel zur dritten Reihenschaltung angeordnet, die durch die Betätigungsschaltung RY und die Zener-" diode D~ gebildet wird. Der Kondensator bildet zusammen mit dem hohen ..Widerstand R₁ einen CR-Zeitkonstantenkreis. Ein Hochspannungserzeuger V erzeugt eine hohe Spannung zum Einschalten der Entladeröhre 1.

In der elektrischen Stromversorgung für den Hochspannungserzeuger V ist ein Schalter S angeordnet, der abhängig vom Betrieb der Betätigungsschaltung RY betätigt wird. Ferner ist gemäß Fig. 3 ein Widerstand R₂ mit niedrigem Wert in Reihe mit der Entladeröhre 1 angeordnet. Ein Zeitschalter M der gestrichelt eingetragen ist, wirktauf die Betätigungsschaltung RY ein. Der Zeitschalter M ist derart ausgebildet, daß er durch eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise den Lichtquellen - Steuerkreis 9, betätigt werden kann oder durch eine mechanische Einrichtung oder eine Bimetallanordnung nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne. Der Zeitschalter M kann so ausgeführt sein, daß er auf den Hochspannungserzeuger V unmittelbar einwirkt.

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Fig. 4 stellt ein Zeitdiagramm für eine Beschreibung der Betriebsvorgänge der wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung dar. Fig. 5 stellt einen Teilschnitt einer Ausführungsform einer Verbindungsanordnung dar, die zusätzlich für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist. Wird eine Verbindungsanordnung 13 eines Endoskops mit einem Anschlußteil 12 des Gehäuses 11 der optischen Lichtquelleneinheit verbunden, so ragt ein Stab 14 des Anschlußteils 12 in das Geäuse 11 hinein. Ein Schaltglied 15 zur Steuerung des elektrischen Stromversorgungskreises des Hochspannungserzeugers V, etc., im Schaltkreise nach Fig. 3 ist innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet, so daß das Betätigungselement 16 des Schaltglieds 15 durch den in das Gehäuse ragenden Stab 14 betätigt wird. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 17 Anschlußstifte zur Änderung des elektrischen Zustands, wenn der Anschlußteil 12 mit der Verbindungsanordnung 13 verbunden ist.

Wird bei der auf diese Weise ausgebildeten Anordnung der Hauptschalter eingeschaltet, so wird der Kondensator C jeweils über den hohen Widerstand R1 und die Diode D1 durch die beiden Stromquellen E1 für die Aufrechterhaltung der Anfangsentladung und E2 für die Aufrechterhaltung der normalen Entladung aufgeladen. Wird die Spannung am Kondensator C, d.h. die Spannung am Relais und dessen Betätigungskreis RY gemäß Fig. 4 (d) erhöht, bis sie die Spannung zur Aufrechterhaltung der Anfangsentladung erreicht, so fließt Strom im Betätigungskreis RY infolge des Durchbruchsspannungsvorgangs der _Zenerdiode D2. Daher wird der Schalter S geschlossen und im Hochspannungserzeuger V eine Hochspannung erzeugt, die den Elektroden der Entladeröhre 1 zugeführt wird, an die eine elektrische Spannung angelegt worden ist, welche vorausgehend die Spannung zur Aufrechterhaltung der Anfangsentladung erreicht hat. Somit beginnt die Entladeröhre 1 ihren Entladevorgang. Daher wird der Kondensator C über die Entladeröhre 1 und

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den niedrigen Widerstand R~ entladen und die Spannung am Kondensator C fällt entsprechend ab. Infolgedessen wird die durch die "Zenerdiode D2 gesteuerte Stromzufuhr zum Betätigungkreis RY unterbrochen, der Schalter S geöffnet und der Betrieb des Hochspannungsgenerators V unterbrochen.

Nach dem Beginn des Entladevorgangs aufgrund der Spannung zur Aufrechterhaltung einer Anfangsentladung, setzt die Entladeröhre 1 ihre Entladung aufgrund der von der Stomquelle E2 zugeführten elektrischen Leistung fort. Somit bleibt die Entladeröhre 1 kontinuierlich eingeschaltet.

Wird der Entladevorgang der Entladeröhre 1 nicht durch das Anlegen einer hohen Spannung aufrechterhalten, die durch Betrieb des Betätigungskreises RY erzeugt wird, so wird der Kondensator C erneut durch die Stromquelle! E1 und E2 unmittelbar nach der vorausgehenden Entladung erneut geladen. Nach Ablauf der Zeitspanne T (Fig. 2) wird der vorausgehend beschriebene Vorgang zur Erzeugung der Hochspannung wiederholt. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt, und zwar mit einer Zeitspanne T„ und einer Periode T_, bis die Entladeröhre 1 zum Leuchten kommt.

Falls die Entladeröhre 1 nicht zum Leuchten kommt, da sie selbst oder die Schaltung fehlerhaft ist, ist der vorausgehend beschriebene, sich wiederholende Vorgang nutzlos. Daher unterbricht der Zeitschalter die Zufuhr der Hochspannung zur Entladeröhre 1 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne. Dies verringert den Leistungsverbrauch und verhindert eine Beschädigung der Schaltung.

Beim vorausgehend beschriebenen Betrieb der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wird die Zeitspanne für die Erzeugung der Hochspannung auf den Mindeswert begrenzt, der zum Einleiten der Zündung der Entladeröhre erforderlich ist, so daß die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Schwierigkeiten? wie beispielsweise eines, elektrischen Kriechvorganqs verringert ist. Darüberhinaus kann die Verwendung der in Fig. 5 dargestellten Anordnung für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung die Sicherheit der Be-

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leuchtungsvorrichtung aus folgenden Gründen erhöhen:

Ist die Verbindungsanordnung 13 des Endoskops mit dem Anschlußteil 12 des Gehäuses 11 der optischen Lichtquelleneinheit verbunden, so wird das Schaltglied 15 durch den in das Gehäuse ragenden Stab 14 betätigt und der elektrische Zustand wird durch die Anschlußstifte 17 geändert. Das heißt, der elektrische Zustand wird durch das Einführen des Stabs 14 oder durch die Anschlußstifte 17 erfaßt und entsprechend kann die Erzeugung der Hochspannung durch Steuerung der Stromversorgung für den Hochspannungsgenerator unterbrochen werden.

Wird die Erzeugung der Hochspannung unterbrochen, so kommt die Entladeröhre nicht zum Leuchten, selbst wenn der intermittierende Betrieb des Relais und seines Betätiungskreises RY forgesetzt wird. Daher kann der Anwender leicht feststellen, daß der Betriebszustand der Anlage unbefriedigend ist. In diesem Fall wird die Verbindungsanordnung 13 vom Anschlußteil 12 soweit gelöst, daß erstere mit dem letzteren während der Zeitspanne_/ in der der Zeitschalter M den Betrieb des Betätigungskreises RY zuläßt, nicht elektrisch verbunden ist, worauf die Sicherheit.s3/&rkung des Schaltglieds 15 oder der Anschlußstifte 17 erfolgt. Daher kann der Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in den Zustand zum Einleiten der Zündung gebracht werden, ohne daß die optische Lichtquelleneinheit erneut eingeschaltet wird.

Wie aus der vorausgehenden Beschreibung hervorgeht, wird bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung die Hochspannung zum Einleiten der Zündung der Entladeröhre intermittierend,- wiederholt und selbsttätig erzeugt, bis die Entladeröhre zum Leuchten kommt und der Betrieb ist daher sehr einfach. Da die Erzeugung und Zuführung der Hochspannung nur für die minimale Zeitspanne erfolgen, die zum Einleiten der Zündung der Entladeröhre notwendig ist, kann der Verschleiß der Entladeröhre und der zugehörigen Schaltung so gering wie möglich gehalten werden. Ferner hat die optische

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Lichtquelle den zusätzlichen Vorteil, daß der Zeitschalter und die Sicherheitsvorrichtung mühelos eingesetzt werden können.

Weitere Abänderungen sind für den Fachmann offensichtlich und werden im Rahmen der Ansprüche von der Erfindung mit umfaßt.

Zusammenfassend ergibt sich, daß durch die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung zum Fotografieren eines Teils einer mit einem Endoskop zu untersuchenden Körperhöhe geschaffen wird, die eine Lichtquelle mit einer Entladeröhrenschaltung zum Beleuchten des zu untersuchenden Teils aufweist, sowie' einen mechanischen Verschluß, der im optischen Strahlengang des zur Beleuchtung verwendeten Lichts der Lichtquelle angeordnet ist. Ein Lichtmengen - Detektorkreis erfaßt Daten bezüglich der Helligkeit der mittels der Lichtquelle erzielten Beleuchtung und eine Belichtungszeit - Einstellschaltung erhält zusammen mit einem Belichtungszeit - Schätzungskreis das Ausgangssignal des Lichtmengen - Detektorkreises. Das Schließen des mechanischen Verschlusses wird durch die Steuervorgänge der Belichtungszeit-Einstellschaltung und des Belichtungszeit - Schätzungskreises gesteuert. Die Entladeröhrenschaltung enthält einen Zeitkonstanten-■ Kreis, eine Relaisschaltung und einen Hochspannungskreis. Der Hochspannungskreis wird durch die Relaisschaltung gesteuert, um intemufctierend eine Spannung zur Einleitung der Entladung zuzuführen, bis die Zündung erfolgt.

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DtPL.-ING. W. IEHN

DIPL.-ING. K. FDCHStE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) . D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (089) 9H087 · TELEX 05-29S19 (PATHE)

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Kabushiki Kaisha Medos Kenkyusho Tokyo / Japan

Beleuchtungsvorrichtung zur fotografischen Aufnahme eines Teils einer mit dem Endoskop untersuchten Körperhöhle

P a t e η t a η s ρ r ü c h e

Beleuchtungsvorrichtung zur fotografischen Aufnahme eines Teils einer mit dem Endoskop untersuchten Körperhöhle, mit einer eine Entladungsröhre aufweisenden Lichtquelle zur Beleuchtung des zu untersuchenden Teils und einem mechanischen Verschluß im optischen Strahlengang des von der Lichtquelle kommenden, zur Beleuchtung verwendeten Lichts, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Lichtquelle " · einen Lichtmengen-Detektorkreis (3) zur Ermittlung von Daten bezüglich der Helligkeit der durch die Lichtquelle erfolgenden Beleuchtung aufweist, sowie eine Belichtungszeit - Einstellschaltung (4). und einen Belichtungszeit - Schätzungskreis (5), der mit dem Lichtmengen Detektorkreis (3) gekoppelt ist, wobei das Schließen des mechanischen Verschlusses (8) durch die Steuervorgänge der Belichtungszeit - Einstellschaltung {4) und des Belichtungszeit - Schätzungskreises (5) gesteuert vrird und die richtige Belichtungszeit vom Belichtungszeit - Schätzungskreis (5) in der Anfangsperiode der

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Belichtungsermittlung zwecks Erzielung eines Schätzwertes geschätzt wird und "ferner der Belichtungszeit - Schätzungskreis (5) Steuersignale für die Lichtquelle (1) und den mechanischen Verschluß (8) liefert.
2. Beleuchtungsvorrichtung zur fotografischen Aufnahme eines Teils einer mit dem Endoskop untersuchten Körperhöhle, mit einer eine Entladungsröhre aufweisenden Lichtquelle (1) zur Beleuchtung des zu untersuchenden Teils und einem mechanischen Verschluß, der im optischen Strahlengang des von der Lichtquelle zwecks Beleuchtung kommenden Lichts liegt dadurch gekennzeichnet, daß die optische Lichtquelle einen Lichtmengen- Detekorkreis (3) zur Ermittlung von Daten bezüglich der Helligkeit der durch die Lichtquelle erfolgenden Beleuchtung aufweist, sowie eine Belichtungszeit - Einstellschaltung (4) und einen Belichtungs- Schätzungskreis zum Schätzen der richtigen Belichtungszeit, die beide mit dem Lichtmengen - Detektorkreis gekoppelt sind, wobei das Schließen des mechanischen Verschlusses (8) durch die Steuervorgänge des Belichtungszeit - Schätzungskreises (5) gesteuert :/w.ird , und die von der Lichtquelle abgegebene Lichtmenge entsprechend den vom Belichtungszeit - Schätzungskreis gelieferten Daten gesteuert wird, wobei ferner der Belichtungszeit - Schätzungskreis (5) in der Anfangsperiode der Belichtungsermittlung einen Schätzwert erfaßt, wonach ein auf einen ersten, eine kurze Zeitspanne darstellenden Schätzwert basierendes Steuersignal dazu verwendet wird, um sowohl die Lichtquelle als auch den mechanischen Verschluß zu steuern und ferner ein Steuersignal, welches auf einem von dem ersten Schätzwert verschiedenen Schätzwert beruht, zur Steuerung der Lichtquelle allein verwendet wird.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Folgeschaltung (6) zur Aufnahme der Ausgangssignale der Belichtungszeit - Einstellschaltung (4) und des Belichtungszeit - Schätzungskreises (5), wobei die Folgeschaltung Steuersignale an die Lichtquelle und an den mechanischen Verschluß

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ORIGJNAL INSPECTED

liefert.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Lichtsensor (2) zur Aufnahme von Licht, das durch den zu untersuchenden Teil der Körperhöhle reflektiert wird und zur Abgabe eines Ausgangssignals zum Lichtmengen - Detektorkreis (3) .
5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Lichtsteuerkreis zur Aufnahme der Ausgangssignale der Folgeschaltung (6) und der Belichtungszeit - Einstellschaltung (4) .
6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5_rgekennzeichn e t durch eine Anordnung zum Zünden der Entladungsröhre.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Zünden der Entladeröhre einen Zeitkonstanten - Kreis aufweist, der einen parallel zur Entladeröhre liegenden Kondensator enthält, einen Relaisbetätigungskreis und einen Hochspannungsgenerator zu Erzeugung einer Hochspannung zur Einleitung der Entladung der Entladeröhre, wobei der Hochspannungsgenerator durch den Relaisbetätigungskreis gesteuert wird.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Zeitrelais zur Steuerung der Zeitdauer der Hochspannung,
9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Detektoranordnung zur Abschaltung der Hochspannung, falls die Lichtquelle und das Endoskop nicht richtig befestigt sind.
10. Zündschaltung zur Zündung einer als Lichtquelle eines Endoskops dienenden Entladeröhre, gekenn z-eichnet durch eine

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Original jmspected

Lichtquelle (1)j die einen Zeitkonstanten - Kreis aufweist, der einen Kondensator parallel zur Entladeröhre enthält, einen RelaLsbetätigungskreis, und einen Hochspannungserzeuger zur Erzeugung einer Hochspannung zwecks Einleitung der Entladung der Entladeröhre, wobei der Hochspannungsgenerator durch den Relaisbetätigungskreis gesteuert wird, um die Hochspannung inte rutil t tier end der Entladeröhre bis zu deren Zündung zuzuführen.
11. Zündschaltung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen mit dem Relaisbetätigungskreis gekoppelten Zeitschalter zur Steuerung einer Zeitspanne, während welcher die Hochspannung intermittierend erzeugt wird.
12. Zündschaltung nach Anspruch 10., gekennzeichnet durch eine mechanische Verbindungseinrichtung zwischen dem Betätigungsteil des Endoskops und der Lichtquelle, eine an der Verbindungseinrichtung angebrachte Detektoranordnung, die dem Relaisbetätigungskreis ein Signal liefert, um den Hochspannungsgenerator abzuschalten, wenn die Lichtquelle nicht ordnungsgemäß mit dem Endoskop gekoppelt ist.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeich net durch eine erste Reihenschaltung aus einer ersten Spannungsquelle und einem Widerstand,.- eine zweite Reihenschaltung aus einer zweiten Spannungsquelle und einer Diode und eine dritte Reihenschaltung, die den Relaisbetätigungskreis und eine -'Zenerdiode enthält, wobei die erste, die zweite und die dritte Reihenschaltung parallel zueinander liegen.
14. Zündschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator parallel zur dritten Reihenschaltung liegt und daß der Zeitkonstanten - Kreis den Kondensator und Wider- · stand enthält.

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