DE3246239C2 - - Google Patents
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- DE3246239C2 DE3246239C2 DE3246239A DE3246239A DE3246239C2 DE 3246239 C2 DE3246239 C2 DE 3246239C2 DE 3246239 A DE3246239 A DE 3246239A DE 3246239 A DE3246239 A DE 3246239A DE 3246239 C2 DE3246239 C2 DE 3246239C2
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- A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
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- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
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- H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
- H04N25/447—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by preserving the colour pattern with or without loss of information
Description
Die Erfindung betrifft ein Endoskop-System und insbeson
dere ein Endoskop-System, das eine Festkörper-Abbildungs
einrichtung verwendet.
Üblicherweise wird zur Beobachtung und Aufzeichnung einer
Abbildung der Innenseite eines Hohlraums oder einer Öff
nung eines lebenden Körpers oder einer Maschine ein
Fiberskop verwendet. Ein Fiberskop ist ein Endoskop mit
einer Beobachtungskopf-Einheit, die in eine Öffnung eines
zu untersuchenden Objektes eingeführt werden kann; die
Beobachtungskopfeinheit enthält wenigstens ein optisches
Abbildungssystem, um eine Abbildung der Innenseite der
Öffnung aufzunehmen, einen objektseitigen Endbereich einer
Bildführung mit einem Band aus optischen Fasern, um eine
optische Abbildung, die durch das optische Abbildungssy
stem erzeugt worden ist, zu dem beobachterseitigen Ende zu
bringen, und einen objektseitigen Endbereich einer Licht
führung mit einem Band aus optischen Fasern, um Licht für
die Erhellung der Innenseite der Öffnung zu dieser Stelle
zu bringen. Die optische, über den Bildleiter übermittelte
Abbildung wurde durch eine Lupe oder ein Vergrößerungsglas
betrachtet, durch eine Stehbildkamera aufgenommen oder
durch ein Fernsehsystem überwacht.
Jüngere Entwicklungen auf dem Gebiet der Halbleitertechno
logie haben zur Realisierung von selbstabtastenden Fest
körper-Abbildungseinrichtungen, wie beispielsweise ladungs
gekoppelten Einrichtungen (charge-coupled device = CCD)
geführt, die beispielsweise auf dem Gebiet der Fernsehka
meras eingesetzt werden können. Im Vergleich mit einer
Bildaufnahmeröhre, wie beispielsweise einer Vidicon-Röhre,
die in einer herkömmlichen Fernsehkamera enthalten ist,
kann ein Abbildungssystem, das einen Festkörper-Bildwand
ler verwendet, sehr kompakt ausgelegt werden. Es wurde
deshalb vorgeschlagen, die Kopfeinheit eines Endoskops
mit einem solchen Festkörper-Bildwandler zu versehen, der
eine optische Abbildung eines Objektes in entsprechende elektrische
Signale umwandelt, die wiederum zu einer Katodenstrahl
röhre (CRT) übertragen werden, die als Anzeigeeinrichtung
dient und die Abbildung als Fernsehbild sichtbar macht.
Ein entsprechendes Endoskopsystem wird beispielsweise in
der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 65962/1976 beschrieben.
Um ein Farbfernsehbild von einer Endoskop-Kopfeinheit
auf einer Katodenstrahlröhre zu überwachen, können die
folgenden drei Techniken eingesetzt werden:
- 1) Eine fundamentale Technik ist auf ein System mit drei getrennten Festkörper-Bildwandlern gerichtet, die jeweils eine Abbildung in einer der drei Primärfarben rot (R), grün (G) und blau (B) aufnehmen; diese Abbildungen werden durch ein optisches Abbildungssystem erzeugt und getrennt.
- 2) Ein zweites System enthält eine einzige Festkörper abbildungseinrichtung mit einer Gruppe von lichtempfindli chen Zellen, beispielsweise photoelektrischen Wandlern, über der ein Mehrfarben-Filter mit Farbfiltersegmenten der drei Primärfarben R, G und B vorgesehen ist, die in Verbindung mit den lichtempfindlichen Zellen in einem Mosaikmuster angeordnet sind.
- 3) Bei einem dritten System werden die spezifischen Struk tureigenschaften und Benutzungssituationen eines Endoskops berücksichtigt; zu diesem Zweck wird das Innere eines Hohlraums eines Objektes mit Licht bestrahlt, das über einen Lichtleiter übertragen wird und seine Farbe zyklisch zwischen den Farben rot, grün und blau ändert, so daß eine einzige Abbildungseinrichtung in zeitlicher Folge nachein ander die Abbildungen des Objektes in den drei Primärfar ben R, G und B aufnimmt. Das Abbildungslicht wird an dem beobachterseitigen Ende des Lichtleiters erzeugt, indem vor einer Lichtquelle eine Farbfilterscheibe mit drei Segmenten in den Primärfarben R, G und B mit vorgegebener Drehzahl gedreht wird.
Bei diesen drei Systemen treten jedoch Schwierigkeiten bei
der Anwendung für ein Endoskop auf. Das oben erwähnte er
ste System ist ein primitives Basissystem, das jedoch Ab
bildungen mit ausreichender Bildqualität erzeugt. Es ist
jedoch nicht möglich, einen kleinen Beobachtungskopf eines
Endoskops mit diesen drei Bildwandlersystemen zu versehen,
da diese drei Bildwandler die Größe des Beobachtungskopfes
so erhöhen würden, daß der Beobachtungskopf nicht mehr in
einen kleinen Hohlraum eingeführt werden kann, wie er bei
spielsweise bei der Untersuchung von Patienten oft nur zur
Verfügung steht; das mit einem solchen Beobachtungskopf
ausgerüstete Endoskop läßt sich also nur in beschränktem
Umfang einsetzen.
Bei dem zweiten System ist es zwar möglich, der Kopfeinheit
eines Endeskops eine sehr geringe Größe zu geben. Die von
dem einzigen Bildwandler aufgenommene Abbildung hat jedoch
ein relativ geringes Auflösungsvermögen; dies ist auf die
kleinere Zahl von grünen Bildelementen (die auch als
"Pixel" bezeichnet werden) zurückzuführen, die das Auflö
sungsvermögen des Bildes bestimmt; denn diese grünen
Bildelemente nehmen in dem Mosaik-Farbfilter mit den R-,
G- und B-Elementen auf dem Bildwandler nur ein Drittel der
Fläche ein. Insbesondere bei kleineren Kopfeinheiten
enthält die Abbildungseinrichtung nicht so viele
lichtempfindliche Zellen auf ihrer Abbildungsoberfläche
oder der Gruppe, daß eine ausreichende Bildqualität
aufrechterhalten werden kann. Die dadurch hervorgerufene
Verschlechterung des Auflösungsvermögens ist
insbesondere bei kleinen Beobachtungsköpfen kritisch.
Bei dem oben erwähnten dritten System wird ein einziger
Bildwandler nach Art eines Films, also in einer Folge
von Einzelbildern betrieben, um in zeitlicher Folge drei
Primärfarben-Videosignalkomponenten zu erzeugen; dadurch
kommt es jedoch zu Problemen und Ungenauigkeiten bei der
Ausrichtung zwischen den Einzelbildern der drei
Primärfarben, wenn sich das Objekt bewegt oder sich
rasch verändert, wie es in der Praxis oft der Fall ist.
Auch dies führt zu einer Verschlechterung der
Bildqualität.
Ein Endoskop, bei dem das zu beobachtende Objekt
nacheinander mit Licht unterschiedlicher Farben
beleuchtet wird, das Objekt auf Bildsensoren abgebildet
und von einer entsprechend angesteuerten Bildröhre
wiedergegeben wird, ist aus der US-PS 40 470 306
bekannt. Mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang
stehende Farbfilter für Bildsensoren, welche die Farben
Zyan, Gelb und Grün aufweisen, sind aus der US-PS 42 46 601
bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbessertes
Endoskop zu schaffen.
Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den
Patentansprüchen 1 und 9 angegeben.
Durch die erfindungsgemäßen Lösungen wird ein
Endoskopsystem mit einem einzigen Festkörperbildwandler
zum Erzeugen von Abbildungen auf einem Anzeigebildschirm
geschaffen, wobei die Abbildungen im Vergleich mit
herkömmlichen Systemen ein verbessertes
Auflösungsvermögen, eine bessere zeitliche Ausrichtung
und eine höhere Bildqualität aufweisen. Das
erfindungsgemäß verwendete Mikrofarbfilter enthält nur
Zweifarben-Segmente statt der bisher üblichen
Dreifarben-Segmente, so daß sich die Herstellung dieses
Filters vereinfacht. Die Beleuchtungseinrichtung liefert
nur Zweifarben-Strahlen, so daß sich auch hier eine
strukturelle Vereinfachung ergibt. Durch die vorliegende
Erfindung wird ein Endoskop geschaffen, welches trotz
eines kompakten Aufbaus ein höheres Auflösungsvermögen
hat und unter Berücksichtigung der spezifischen
strukturellen Merkmale und Anwendungssituation eines
Endoskops ausgelegt ist.
Besonders zweckmäßige Ausführungsarten der Erfindung
sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist dieses
Endoskopsystem die Festkörper-Abbildungseinrichtung, das
Farbfilter, die Beleuchtungseinrichtung, die
Anzeigeeinrichtung und die Steuerschaltung sowie einen
ersten und zweiten Speicher, die jeweils die der
gesamten Gruppe von lichtempfindlichen Elementen der
Abbildungseinrichtung
zugeordneten Videosignale speichert, sowie eine Über
tragungsschaltung auf, die in Abhängigkeit von der Steuer
schaltung betätigt wird, um die in den Speichern gespei
cherten Videosignale sowie die von der Abbildungseinrich
tung erzeugten Videosignale zu der Anzeigeeinrichtung zu
übermitteln; die Steuerschaltung veranlaßt die folgende
Funktionsweise: Die Videosignale, die von der Abbildungs
einrichtung während der Zeitperiode eines Einzelbildes
erzeugt werden, werden selektiv in einem der Speicher ge
speichert und durch die Übertragungsschaltung zu der An
zeigeeinrichtung weitergegeben; gleichzeitig werden die
Videosignale, die zu dem vorherigen, in dem anderen Spei
cher gespeicherten Einzelbild gehören, aus dem Speicher
ausgelesen und durch die Übertragungseinrichtung zu der
Anzeigeeinrichtung gegeben; dadurch werden das erste,
zweite und dritte Videosignal auf der Anzeigeeinrichtung
als ein einziges Gesamt-Bild des Objektes dargestellt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schemati
schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein teilweise schematisches und teilweise
grafisches Blockdiagramm einer Ausführungs
form eines Endoskop-Systems nach der vor
liegenden Erfindung,
Fig. 2A und 2B
Draufsichten auf Beispiele eines Mikrofarb
filters bei der Ausführungsform nach Fig. 1,
Fig. 3 bis 7
Darstellungen der Wellenlängen-Spektren,
die für das Verständnis der Grundprinzipien
der Erfindung nützlich sind,
Fig. 8A bis 8J die Signalwellenformen, die an be
stimmten Stellen des Systems nach
Fig. 1 auftreten,
Fig. 9 ein Blockdiagramm einer weiteren
Ausführungsform eines Endoskop-Systems
nach der Erfindung, und
Fig. 10A bis 10M die Signalwellenformen, die an
bestimmten Stellen des Systems nach
Fig. 9 auftreten.
Wie man in Fig. 1 erkennt, enthält ein Endoskop-System
ein Endoskop 100 mit einer flexiblen Umhüllung 102, des
sen objektseitiger Endbereich 104 mit einem Abbildungssy
stem mit einer Objektivlinse bzw. einem Objektiv 106 ver
sehen ist, weiterhin ein Mikrofarbfilter 108 und eine
Festkörperabbildungseinrichtung 110, die zweckmäßigerwei
se durch eine Ladungsübertragungseinrichtung (CTD = charge
transfer device) gebildet werden kann, wie beispielsweise
eine ladungsgekoppelte Einrichtung (charge coupled device
= CCD) und eine Ein-Element-Speicherzelle (bucket brigade
device = BBD). Der objektseitige Endbereich 104 dient als
Beobachtungskopf, der mit einem Beobachtungsfenster 112
versehen ist, durch das die Objektivlinse 106 ein Objekt
(nicht dargestellt) "sieht", um eine Abbildung dieses
Objektes auf einer Gruppe von lichtempfindlichen Zellen
114 der Abbildungseinrichtung 110 zu erzeugen. Der Beob
achtungskopf 104 kann in einen kleinen Hohlraum oder eine
Öffnung eines lebenden Körpers oder einer Maschine einge
führt werden.
Wie man Fig. 2A erkennt, weist das Filter 108 Mikrofilter
segmente 109 Cy und 109 Ye in Zyan (Cy) und gelb (Ye) auf,
die jeweils abwechselnd in einem Mosaikmuster in Zuordnung
von der Gruppe von lichtempfindlichen Zellen 114 des Bild
wandlers 110 angeordnet sind. Die Zyan- und Gelb-Segmente
109 Cy und 109 Ye zeigen die Wellenlängen-Spektren, die
in Fig. 3 durch die durchgezogenen Kurven Cy bzw. Ye dar
gestellt sind.
Das Mirkofarbfilter 108 kann beispielsweise (siehe Fig. 2B)
dünne Streifen in Zyan und gelb 109 Cy und 109 Ye enthalten,
die in der zu der Richtung H senkrechten Richtung lang
sind; in der Richtung H werden die lichtempfindlichen
Zellen in der Gruppe 114 des Bildwandlers 110 horizontal
nach Art einer Rasterabtastung angesteuert.
Die Umhüllung 102 kann beispielsweise zwei bis vier Meter
lang sein und ein flexibles, rohrförmiges Material enthal
ten, das in einem Hohlraum eines lebenden Körpers oder ei
ner Maschine eingeführt werden kann.
Die Umhüllung 102 ist mit einem Lichtleiter 116 aus einem
Band von optischen Fasern versehen, deren objektseitiges
Ende eine Oberfläche 118 hat, die zu dem Beobachtungsfen
ster hin gerichtet ist; dadurch wird es möglich, einen
Lichtstrahl, der sich über das Band von optischen Fasern
116 fortpflanzt, durch das Fenster 112 zu einem Teil ei
nes Objektes zu richten.
An dem beobachterseitigen Ende 120 des Lichtleiters 116
ist ein Lichtquellensystem 200 mit zwei Blitzlichtlampen
202 und 204 vorgesehen, die mit hoher Geschwindigkeit ein-
und ausgeschaltet werden können. Vor der Lampe 202 befin
det sich ein grünes (G) optisches Filter 206, während
vor der anderen Lampe 204 ein Magenta-(M)-Filter 208 ange
ordnet ist. Die Filter 206 und 208 haben beispielsweise
die Wellenlängen-Spektren, die in Fig. 3 durch die strich
punktierte Kurve G bzw. die gestrichelte Kurve M darge
stellt sind.
An den Kreuzungspunkt der Strahlengänge 210 und 212 von
den Lampen 202 und 204 ist ein dichroitischer Filterspie
gel 214 vorgesehen (siehe Fig. 1). Der dichroitische Spie
gel 214 läßt die grünen Strahlen von der Lampe 202 durch,
während die Magenta-Strahlen von der Lampe 204 reflektiert
werden. Mittels des Spiegels 214 bilden die grünen und
Magentastrahlen einen gemeinsamen Strahlengang 216.
Längs des Strahlengangs 216 ist zweckmäßigerweise ein In
frarot (IR)-Sperrfilter 218 und eine Kondensorlinse 220
angeordnet (siehe Fig. 1). Das Infrarotsperrfilter 218
hat beispielsweise das in Fig. 5 dargestellte Wellenlängen
spektrum. Das IR-Sperrfilter 218 trennt also Strahlen ab,
die im Infrarotbereich längere Wellenlängen haben. Die
Kondensorlinse 220 richtet und konzentriert die von den
Lampen 202 und 204 abgegebenen Strahlen auf eine Stirn
fläche 120 des Lichtleiters 116, so daß diese Licht
strahlen in den Lichtleiter 116 eindringen und sich durch
den Lichtleiter hindurch fortpflanzen. Wie noch erläutert
werden soll, werden die Blitzlampen 202 und 204 abwechselnd
in Abhängigkeit von Synchronisationssignalen FG und FM
ein- und abgeschaltet.
Die Festkörper-Abbildungseinrichtung 110 weist einen Trei
bereingang 112 auf, dem Taktsignale von einem Taktsignal
generator CLK zugeführt werden, um die Abbildungseinrich
tung 110 zu steuern, wie noch erläutert werden soll. Au
ßerdem enthält der Festkörper-Bildwandler 110 einen Video
signalausgang 124, der mit einem Vorverstärker 126 ver
bunden ist; der Ausgang 128 des Vorverstärkers 126 ist
mit Momentanwertspeichern SHR, SHG und SHB verbunden, die
auch als "Sample and Hold-Schaltungen" bezeichnet werden.
Diese Momentanwertspeicher SHR, SHG und SHB werden durch
Abtasttaktsignale ⌀ R , ⌀ G und ⌀ B getrieben, die von einer
Synchronisationsschaltung SYN zugeführt werden, wie noch
erläutert werden soll. Die Momentanwertspeicher SHR,
SHG und SHB haben Ausgänge 300, 302 und 303, die mit
Eingängen von Verarbeitungsschaltungen PRR, PRG bzw.
PRB verbunden sind.
Die Verarbeitungsschaltungen PRR, PRG und PRB verarbeiten
jeweils die farbgetrennten Videosignale in roter (R), grü
ner (G) bzw. blauer (B) Farbe und können eine herkömmli
che automatische Verstärkungsregelung (automatic gain con
trol = AGC), einen Tiefpaß, eine Gammakorrekturschaltung,
eine Austastschaltung (Blanking Schaltung) und eine Be
grenzerschaltungg enthalten.
Die Verarbeitungsschaltungen PRR, PRG und PRB haben Aus
gänge 306, 308 und 310, die jeweils mit einem Videoma
trixnetzwerk MTX verbunden sind. Dabei kann es sich bei
spielsweise um eine herkömmliche Schaltung handeln, die
aus den farbgetrennten Videosignalen, die von den Verar
beitungsschaltungen PRR, PRG und PRB zugeführt werden,
entsprechend den NTSC-Standard Fernsehnormen Intensitäts-
und Farbdifferenz-Signale bildet. Das Matrixnetzwerk
MTX weist Ausgänge 312, 314 und 316 auf, die mit Video
bandverstärkern 318, 320 bzw. 322 verbunden sind. Die
Ausgänge 324, 326 und 328 dieser Videobandverstärker
318, 320 und 322 sind wiederum an eine Monitoreinheit
MON angeschlossen, wie beispielsweise eine Katodenstrah
len-Anzeigeröhre (CRT). Die Monitoreinheit MON stellt in
Abhängigkeit von den Synchronisationssignalen, die auf
einer Leitung 330 von der Synchronisationsschaltung SYN
zugeführt werden, die von dem Festkörperbildwandler 110
aufgenommene Abbildung des Objektes in Farbe dar.
Die Synchronisationsschaltung SYN erzeugt verschiedene
Synchron- oder Zeitsteuersignale für die Steuerung aller
Schaltungen des Systems. Der Synchrosteuerschaltung SYN
werden Taktsignale über die Leitung 332 von dem Taktsig
nalgenerator CLK zugeführt.
Im folgenden soll die Funktionsweise dieses Systems unter
Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 8 beschrieben werden. Dabei
sind in Fig. 8 die Signalwellenformen durch die gleichen
Bezugszeichen wie die Schaltungen, die die Wellenformen
erzeugen, oder wie die Verbindungen gekennzeichnet, auf
denen die Wellenformen übetragen werden.
Die Synchronisationsschaltung SYN steuert den Taktsignal
generator CLK an, um auf der Leitung 122 Taktsignale CLK
(siehe Fig. 8C) zu erzeugen. Die Taktsignale CLK weisen
drei oder zwei Phasen auf, die jeweils zueinander phasen
verschoben sind; in der Figur werden jedoch diese Taktsig
nale einfach durch eine einzige Phase angedeutet, um die
Darstellung übersichtlich zu halten. Die Taktsignale CLK
treiben den Festkörperbildwandler 110. Hierbei wird darauf
hingewiesen, daß diese Taktsignale durch eine Folge von
Taktimpulsen gebildet werden; dabei ist die Darstellung
in der Figur nur schematisch, d. h., es ist nicht die tat
sächlich verwendete Zahl von Impulsen in der Figur ange
deutet.
Die Synchronisationsschaltung SYN erzeugt Zeitsteuer-
oder Synchronisationssignale auf den Leitungen FG und FM
(siehe Fig. 8A bzw. 8B), so daß in Abhängigkeit von diesen
Signalen die Blitzlampen 202 und 204 abwechselnd ein- und
ausgeschaltet werden. Wie man in den Fig. 8A und 8B
erkennen kann, sind die Zeitspannen FG und FM, in denen
sich die Signale auf ihrem hohen Pegel befinden, jeder
Feld- bzw. Bildperiode zugeordnet, die zu den Videosignalen
gehört. Die Lampen 202 und 204 werden also abwechselnd be
tätigt, um in Abhängigkeit von den Feld- bzw. Bildperioden
der Videosignale ein- und ausgeschaltet zu werden.
Im folgenden soll angenommen werden, daß das Synchronisa
tionssignal FG in Verbindung mit einem ungeradzahligen
Feld bzw. Bild, gezählt, von einem bestimmten, vorherge
henden Feld bzw. Bild, hoch und das Synchronisationssignal
FM in Verbindung mit einem geradzahligen Feld bzw. Bild
gezählt von diesem vorhergehenden Feld bzw. Bild, ebenfalls
hoch werden.
Wenn während einer ungeradzahligen Bildperiode das Synchro
nisationssignal FG auf seinen hohen Pegel geht, wird die
Blitzlichtlampe 202 eingeschaltet, um einen Lichtstrahl
abzugeben, der nacheinander das Grünfilter 206, den di
chroitischen Filterspiegel 214, das Infrarot-Sperrfilter 218
und die Kondensorlinse 220 passiert und als grüner Strahl
auf den Lichtleiter 116 gerichtet wird. Der grüne Strahl
wird also während der Zeitspanne τ G durchgeführt, in der
sich das Synchronisationssignal auf seinem hohen Pegel be
findet. Ein abzubildendes Objekt (nicht dargestellt) wird
deshalb mit dem grünen Strahl beleuchtet, so daß die Ob
jektivlinse 106 eine grüne Abbildung des Objektes auf der
Gruppe von lichtempfindlichen Zellen 114 der Festkörper-
Abbildungseinrichtung 110 durch das Mikrofarbfilter 108
erzeugt.
Den Zyan-Segmenten 109 Cy des Filters 108 (siehe Fig. 2)
sind in der Gruppe von lichtempfindlichen Stellen 114 be
stimmte lichtempfindliche Zellen zugeordnet, d. h., Zyan-
Bildelemente. Diese Zyan-Bildelemente der Gruppe 114 emp
fangen durch die Filterelemente mit dem Spektrum, das in
der Figur durch die durchgezogene Kurve Cy angedeutet ist,
Licht mit dem Wellenlängenspektrum, das in Fig. 3 durch
die strichpunktierte Kurve G angedeutet ist, so daß sie
elektrische Signale erzeugen, die dem Wellenspektrum ent
sprechen, das durch die gestrichelte Kurve G in Fig. 6
dargestellt ist, nämlich grüne Videosignale. Die lichtemp
findlichen Zellen der Gruppe 114, die den gelben Filter
elementen des Filters 108 zugeordnet sind, d. h. gelbe
Bildelemente, empfangen die gleichen grünen Strahlen über
die Filterelemente mit dem Wellenlängenspektrum, das in
Fig. 3 durch die durchgezogene Kurve Ye dargestellt ist,
um entsprechend dem Spektrum, das in Fig. 6 durch die ge
strichelte Kurve G angedeutet ist, grüne Videosignale zu
erzeugen.
Dementsprechend liefern alle lichtempfindliche Zellen der
Gruppe 114 in Abhängigkeit von den Taktsignalen CLK grüne
Videosignale in zeitlicher Folge auf der Leitung 124. Wie
man in Fig. 8D erkennt, ist die Impulsamplitude der grünen
Signale 124 moduliert, d. h., es handelt sich um Impulsam
plitudenmodulation-(pulse amplitude modulation = PAM)
Signale, deren Umhüllende in der Figur durch die gestri
chelte Linie 700 angedeutet ist. Die grünen Videosignale
werden durch den Vorverstärker 126 verstärkt und über die
Leitung 128 auf die Eingänge der Momentanwertspeicher SHR,
SHG UND SHB gegeben.
Während einer ungeradzahligen Bildperiode τ G wird dem
Momentanwertspeicher SHG ein Abtasttaktsignal ⌀ G mit vorge
gebener Phasendifferenz zugeführt, die in bezug auf das
Taktsignal CLK aufrechterhalten wird, wie in Fig. 8B dar
gestellt ist, während die verbleibenden Momentanwertspei
cher SHR und SHB keine Abtasttaktsignale empfangen. Des
halb erzeugt nur der Momentanwertspeicher SHG an seinem
Ausgang 302 die so abgetasteten und gespeicherten grünen
Videosignale 302 (siehe Fig. 8F), die wiederum über das
Matrixnetzwerk MTX und die Verstärker 318, 320 und 322
auf die Monitoreinheit MON übertragen werden. Die grünen
Videosignale werden dann auf der Monitoreinheit MON als
grüne, visuelle Abbildung dargestellt. Die grünen Signale
entsprechen den der Umhüllenden 700 (siehe Fig. 8D).
Während der aufeinanderfolgenden, geradzahligen Bildperio
den erzeugt die Synchronisationsschaltung SYN das Synchro
nisationssignal FM (siehe Fig. 8B) in der Zeitspanne
t M , so daß die Lampe 204 während dieser Zeitspanne einge
schaltet wird. Der während dieser Zeitspanne von der Lampe
204 abgegebene Strahl durchläuft das Magentafilter 208,
den dichroitischen Filterspiegel 214, das Infrarotsperr
filter 218, die Kondensorlinse 220 und den Lichtleiter
116, um das Objekt zu bestrahlen.
Eine Abbildung des Objektes, das durch den Magentastrahl
beleuchtet wird, wird durch die Objektivlinse 106 und das
Mikrofarbfilter 108 auf der Gruppe von lichtempfindlichen
Zellen 114 des Festkörperbildwandlers 110 erzeugt. Die
Zyan-Abbildung, die auf der Gruppe von lichtempfindlichen
Zellen 114 erzeugt wird, hat das Wellenlängenspektrum, das
in Fig. 3 durch die durchgezogene Kurve Cy angedeutet ist,
während das Magentafilter 208 das Spektrum hat, das in
der Figur durch die gestrichelte Kurve M angedeutet ist.
Dementsprechend sind die elektrischen Signale, die von
den Cyanbildelementen des Bildwandlers 110 erzeugt werden,
den Signalen mit dem Wellenlängenspektrum zugeordnet, das
in Fig. 6 durch die durchgezogene Linie B angedeutet ist,
nämlich den blauen Videosignalen. Die gelben Bildelemente
in der Gruppe von lichtempfindlichen Zellen 114 haben das
Wellenlängenspektrum, das in Fig. 3 durch die gestrichelte
Kurve Ye angedeutet ist, während das Magentafilter 208
das Spektrum zeigt, das in der Figur durch die gestrichelte
Kurve M angedeutet ist, wie bereits oben erwähnt wurde.
Darüber hinaus ist in den Strahlengang 206 das Infrarot
sperrfilter 218 eingesetzt, welches das in Fig. 5 gezeigte
Wellenlängenspektrum hat. Die elektrischen Signale, die von
den gelben Bildelementen der Gruppe 114 erzeugt werden,
sind deshalb die Signale, die dem Wellenlängenspektrum zu
geordnet sind, wie es in der Figur als durchgezogene Linie
R aufgetragen ist, d. h., die roten Videosignale. In die
sem Zusammenhang wird auf folgendes hingewiesen: Wenn das
Infrarotsperrfilter 218 in dem System nicht vorgesehen
wird, dann würden die lichtempfindlichen Zellen des Bild
wandlers 110 Videosignale erzeugen, welche die Wellenlän
genspektren nach Fig. 4 haben.
Während der geradzahligen Bildperiode in der Zeitspanne
τ M erzeugen also die Zyanbildelemente der Abbildungsein
richtung 110 die blauen Videosignale und die gelben Bild
elemente die roten Videosignale. Die lichtempfindlichen
Zellen in der Gruppe 114 der Abbildungseinrichtung 110
werden durch die Taktsignale CLK (siehe Fig. 8C) für die
Rasterabtastung in zeitlicher Folge angesteuert, so daß
die blauen und roten Videosignale abwechselnd auf einer
Zeitbasis am Ausgang 124 erzeugt werden. Die Videosignale
werden durch den Verstärker 126 verstärkt und auf der Lei
tung 128 dem jeweiligen Momentanwertspeicher SHR, SHG und
SHB zugeführt.
Wie in Fig. 8G und 8I dargestellt ist, erzeugt die Syn
chronisationsschaltung SYN die Abtasttaktsignale ⌀ R und
⌀ B , die mit jedem zweiten Impuls der Taktsignale CLK syn
chronisiert sind, also mit jedem zweiten Impuls zusammen
fallen, und miteinander außer Phase um eine Zeitdifferenz
sind, die gleich der Periode der Taktsignale CLK ist.
Nimmt man beispielsweise an, daß der erste Impuls in der
Folge von Videosignalimpulsen 124 in einem geradzahligen
Feld bzw. Bild ein rotes Videosignal ist, dann wird der
Momentanwertspeicher SHR durch den ersten Impuls der Ab
tasttaktsignale ⌀ R angesteuert, um auf der Leitung 300
das zweite Videosignal zu erzeugen. Da der folgende Impuls
in der Folge von Videosignalen 124 der blauen Farbe zuge
ordnet ist, wird der Momentanwertspeicher SHB durch den
ersten Impuls der Abtastsignale ⌀ B angesteuert, um auf
der Leitung 304 ein blaues Videosignal zu erzeugen. Damit
werden also nacheinander abwechselnd rote und blaue Video
signale den Verarbeitungsschaltungen PRR und PRB zugeführt.
Die Ausgangswellenformen von dem Momentanwertspeichern
SHR und SHB sind in den Fig. 8H bzw. 8J dargestellt.
Wie man in diesen Figuren erkennt, entsprechen die roten
oder blauen Videosignale 300 und 304 den Signalen, zu denen
die Umhüllende 702 der Ausgangssignale 124 von der Abbil
dungseinrichtung 110 während der Zeitspanne τ M bei jedem
zweiten Abtastpunkt abgetastet wird. Die roten und blauen
Videosignale 300 und 304 werden durch die Verarbeitungs
schaltungen PRR und PRB, das Matrixnetzwerk MTX und
Verstärker 318, 320 und 322 weitergegeben, um als rote
bzw. blaue Abbildung auf dem Schirm der Monitoreinheit MON
dargestellt zu werden.
Bei der hier erläuterten Ausführungsform wird während einer
ungeradzahligen Bildperiode eine grüne Abbildung auf der
Monitoreinheit MON dargestellt, während rote und blaue Ab
bildungen gleichzeitig als eine Gruppe von abwechselnden
Bildelementen auf der Monitoreinheit MON abgebildet werden.
Die Farbbilder, die von dem Festkörperbildwandler 110 auf
genommen werden, werden auf diese Weise auf dem Schirm der
Monitoreinheit MON dargestellt.
Von den auf der Monitoreinheit MON dargestellten Abbildungen
haben die rote und die blaue Abbildung das halbe Auflösungs
vermögen der grünen Abbildungen. Da jedoch das Auflösungs
vermögen von Fernsehbildern von den grünen Videosignalen
abhängt, ist es nicht möglich, daß die zusammengesetzten,
ganzen Farbbilder ein geringeres Auflösungsvermögen haben.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß alle Farbkomponenten
signale während der Perioden, die zwei Bildern zugeordnet
sind, von einem Objekt erhalten werden können. Im Ver
gleich mit dem herkömmlichen Bildfolgesystem, bei dem
drei farbgetrennte Abbildungen nacheinander aufgnommen
werden, wird nur zwei Drittel der Zeit benötigt, um ein
ganzes Farbbild zu vollenden; außerdem ergibt sich dadurch
eine verbesserte zeitliche Ausrichtung zwischen den farb
getrennten Abbildungen.
Die bisher erörterte Ausführungsform enthält ein Magenta
filter 208. Statt des Magentafilters 208 kann jedoch auch
ein drehbares Scheibenfilter verwendet werden, das ab
wechselnd angeordnete rote und blaue Filtersegmente ent
hält; dieses drehbare Scheibenfilter kann sich in Abhän
gigkeit von den Taktimpulsen drehen, die von dem Taktsig
nalgenerator CLK zugeführt werden, so daß ein grüner Be
leuchtungsstrahl während einer ungeradzahligen Bildperiode
und rote und blaue Beleuchtungs-Strahlen abwechselnd wäh
rend einer geradzahligen Bildperiode in zeitlicher Abstim
mung mit der Abtastung der lichtempfindlichen Zellen der
Abbildungseinrichtung 110 erzeugt und auf den Lichtleiter
116 gerichtet werden. Außerdem können statt der Blitzlicht
lampen 202 und 204 auch Elektronenblitzröhren eingesetzt
werden.
Ohne das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung zu ver
lassen, kann statt des Magentafilters, das bei der Aus
führungsform nach Fig. 1 als Farbfilter 208 verwendet
wird, auch ein weißes (W) Filter oder ein Farbtemperatur-
Korrekturfilter eingesetzt werden, das im wesentlichen
transparent für die Wellenlängen ist, die in dem gesamten
Bereich auftreten, der in Fig. 7 durch die gestrichelte
Linie W angedeutet ist.
Bei der alternativen Ausführungsform, die als Filter 208
das W-Filter verwendet, werden die grünen und weißen
Strahlen abwechselnd in Abhängigkeit davon übermittelt,
ob die Blitzlampen 202 und 204 unter der Steuerung der Syn
chronisationsschaltung SYN ein- und abgeschaltet werden,
um das Objekt abwechselnd mit grünen und weißen Strahlen
zu beleuchten.
Beim Betrieb wird bei einer ungeradzahligen Bildperioden
τ G die Lampe 202 durch das Synchronisationssignal FG be
tätigt, um das Objekt mit dem grünen Strahl zu beleuchten,
so daß sowohl die Zyan- als auch die gelben Farbelemente
in der Gruppe von lichtempfindlichen Zellen 114 "grüne"
elektrische Signale erzeugen, die dem in Fig. 7 durch die
strichpunktierte Kurve G angedeuteten Spektrum zugeordnet
sind, da sowohl die Zyan- als auch die gelben Filtersegmen
te 109 Cy und 109 Ye die Wellenspektren haben, die in Fig. 7
durch die durchgezogenen Linien Cy und Ye angedeutet
sind; dabei enthalten diese Spektren ein gemeinsames Band,
das über den grünen Bereich reicht. Diese ergibt die glei
che Wirkungsweise wie in dem oben diskutierten Fall, daß
als Filter 208 ein Magenta-Filter verwendet wird.
Bei einer geradzahligen Bildperiode der Zeit τ M wird die
Blitzlampe 204 angesteuert, um einen Strahl abzugeben,
der durch W-Filter 208 durchgelassen wird, wodurch das
Objekt mit dem weißen Strahl beleuchtet wird. Deshalb er
zeugen in diesem Fall die Zyan- und gelben Farbelemente
in der Gruppe von lichtempfindlichen Zellen 114 des Bild
wandlers 110 entsprechend den Wellenlängenspektren, die
in Fig. 7 durch die durchgezogenen Kurven Cy und Ye ange
deutet sind, "Zyan" und "gelbe" Videosignale. Bei der dar
gestellten Ausführungsform ist in dem Strahlengang 216 ein
Infrarot-Sperrfilter 218 vorgesehen, so daß die gelben
Bildelemente in der Gruppe 114 von lichtempfindlichen Ele
menten die Videosignale mit einem Wellenlängenspektrum er
zeugen, von dem der dem Infrarotbereich entsprechende Be
reich abgetrennt ist, wie in Fig. 7 durch die durchgezogene
Kurve Ye angedeutet ist.
Bei der alternativen Ausführungsform, bei der als Filter 208
statt eines Magentafilters ein W-Filter verwendet wird, er
zeugt also der Festkörper-Bildwandler 110 während einer
ungeradzahligen Bildperiode grüne Videosignale und während
einer geradzahligen Bildperiode Zyan und gelbe Bildsignale,
die dargestellt und in abwechselnden Bildelementen einer
dargestellten Abbildung angeordnet werden. In ähnlicher
Weise wie bei der Ausführungsform mit dem Magenta-Filter
werden diese grünen, Zyan und gelben Bildsignale wiederum
abgetastet und in den Momentanwertspeichern SHR, SHG und
SHB gehalten, durch die Verarbeitungsschaltungen PRR, PRG
und PRB verarbeitet sowie in dem Videomaterixnetzwerk MTX
angeordnet, um beispielsweise auf der Monitoreinheit MON
als Farbbild entsprechend den Normen des NTSC-Fernsehsystems
dargestellt zu werden.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Endoskop
system nach der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur sind
die gleichen Elemente, die bereits in Fig. 1 dargestellt
sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen; diese Ele
mente sollen deshalb nicht nochmals im Detail beschrieben
werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist eine Ausgangslei
tung 128 des Vorverstärkers 126 mit den Eingängen von zwei
Analog/Digital-(A/D)-Wandlern A/D 1 und A/D 2 verbunden.
Die A/D-Wandler A/D 1 und A/D 2 sprechen jeweils auf Schreib
taktsignale ⌀ W 1 bzw. ⌀ W 2 an, die von der Synchronisations
schaltung SYN zugeführt werden, um die auf der Eingangslei
tung 128 empfangenen analogen Videosignale in digitale Wer
te umzuwandeln, die wiederum an den jeweiligen Ausgängen
400 bzw. 402 erzeugt werden.
Die A/D Wandler A/D 1 und A/D 2 weisen Ausgänge 400 und
402 auf, die jeweils mit Pufferspeichern BM 1 und BM 2 ge
koppelt sind. Die Pufferspeicher BM 1 und BM 2 dienen als
Speicher, in denen die von den A/D Wandlern A/D 1 und A/D 2
erzeugte digitalen Werte zeitweilig gespeichert werden,
wie noch erläutert werden soll; jeder Pufferspeicher BM 1
und BM 2 hat eine solche Kapazität, daß die Videosignal
daten, die den Bildelementen in einem Einzelbild einer
Abbildung zugeordnet sind, gespeichert werden können.
Die Pufferspeicher BM 1 und BM 2 haben Ausgänge 404 und 406,
die mit Digital/Analog-(D/A)-Wandlern D/A 1 bzw. D/A 2
verbunden sind. Die D/A-Wandler D/A 1 und D/A 2 werden in
Abhängigkeit von Auslesetaktsignalen ⌀ R 1 bzw. ⌀ R 2 ange
steuert, um die in den Pufferspeichern BM 1 und BM 2 ge
speicherten Daten zu empfangen und sie in analoge Signale
umzuwandeln. Die D/A-Wandler D/A 1 und D/A 2 haben Ausgänge
408 bzw. 410, die mit einer Schaltanordnung 412 verbunden
sind.
Die Schaltanordnung 412 kann beispielsweise eine Metall-
Oxid-Halbleiter (MOS = metal-oxide-semiconductor)-Struktur
haben, die Transitorsteuerelektroden Q 1 bis Q 6
hat, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Der D/A-Wandler D/A 1
weist einen Ausgang 408 auf, der über die Quellen/Senken-
Strecke des Transistors Q 2 mit einem Eingang 414 des Ma
trixnetzwerk MTX verbunden ist. Der D/A-Wandler D/A 2 hat
einen Ausgang 410, der über die Quellen/Senken-Strecken
der Transistoren Q 4 und Q 6 mit einem Eingang 415 des Ma
trixnetzwerkes MTX gekoppelt ist. Der Ausgang 128 des
Vorverstärkers 126 ist einerseits über die Quellen/Senken-
Strecke des Transistors Q 1 mit dem Eingang 414 des Matrix
netzwerkes MTX und andererseits über die Quellen/Senken-
Strecken der Transistoren Q 3 und Q 5 mit einem Eingang 418
des Matrixnetzwerkes MTX verbunden.
Die Steuerelektroden der Transistoren Q 2 und Q 3 liegen
gemeinsam an einem Taktsignal ⌀ R 1; die Senkenelektroden
der Transistoren Q 3 und Q 4 sind miteinander verbunden und
geschaltet. Die beiden Transistoren Q 1 und Q 4 weisen eine
Steuerelektrode auf, der von der Synchronisationsschaltung
SYN das Taktsignal ⌀ R 2 zugeführt wird. Die Transistoren
Q 5 und Q 6 haben eine Steuerelektrode, der die Taktsignale
⌀₁ bzw. ⌀₂ zugeführt werden.
Die Schaltanordnung 412 enthält drei Ausgänge 414, 418 und
416, die über das Matrixnetzwerk MTX mit einem Eingang
eines Farbcodierers CE verbunden sind. Der Farbcodierer CE
hat einen Ausgang 420, der an die Monitoreinheit MON ange
schlossen ist.
Im folgenden soll die Funktionsweise dieser Ausführungsform
eines Endoskopsystems unter Bezugnahme auf Fig. 10 be
schrieben werden. Bei einer ungeradzahligen Bildperiode
wird ein grünes Videosignal 124, nämlich die linke Hälfte
des Signals in Fig. 10D, von dem Festkörperbildwandler 110
während der Zeitspanne t G erzeugt; dieses grüne Videosignal
wird durch den Vorverstärker 126 verstärkt, so daß es über
die Leitung 128 den Eingängen der A/D-Wandler A/D 1 und A/D 2
zugeführt wird. Während der Periode τ G (siehe Fig. 10E)
ist nur der A/D-Wandler A/D 1 in Abhängigkeit von dem Ausle
setaktsignal ⌀ W 1 in Betrieb, so daß dieser Wandler das
grüne Videosignal empfängt und es in ein zugehöriges, digi
tales Signal umwandelt, das wiederum in dem Pufferspeicher
BM 1 gespeichert wird.
Bei der folgenden, geradzahligen Bildperiode τ M erzeugt
die Festkörperabbildungseinrichtung 110 abwechselnd rote
und blaue Videosignale auf der Leitung 124, nämlich die
rechte Hälfte des Signals in Fig. 10D; diese Signale werden
wiederum durch die Eingänge der A/D-Wandler A/D 1 und A/D 2
empfangen. Während der Periode τ M empfängt nur der A/D-Wand
ler A/D 2 das Schreibtaktisignal ⌀ W 2 (siehe Fig. 10H), so daß
die roten und blauen Videosignale durch den A/D-Wandler
A/D 2 in die entsprechenden digitalen Signale umgewandelt
werden; diese Signale werden wiederum in dem Pufferspei
cher BM 2 gespeichert. Die roten und blauen Videosignale
auf der Leitung 128 werden auch direkt auf die Schaltan
ordnung 412 gegeben.
Bei einer geradzahligen Bildperiode τ M wird ein Auslese
taktsignal ⌀ R 1 (siehe Fig. 10F) auf den D/A-Wandler D/A 1
und die Steuerelektrode der Transistoren Q 2 und Q 3
gegeben. Damit werden die in dem Pufferspeicher BM 1 ge
speicherten grünen Videosignale nacheinander und in Folge
aus diesem Speicher ausgelesen und durch den D/A-Wandler
D/A 1 in ein entsprechendes analoges Signal umgewandelt,
das durch den Transistor Q 2 auf der Leitung 414 weiterge
geben wird. Die Ausgangswellenformen auf der Leitung 414
sind in der rechten Hälfte des Signals in Fig. 10G darge
stellt. Darüber hinaus werden die roten und blauen Video
signale, die dann direkt von der Leitung 128 der Schaltan
ordnung 412 zugeführt werden, wie oben erörtert wurde,
über den Transistor Q 3, der durch das Taktsignal ⌀ R 1 an
gesteuert wird, auf die Transistoren Q 5 und Q 6 weiterge
geben.
Die Transistoren Q 5 und Q 6 werden abwechselnd durch Takt
signale ⌀₁ und ⌀₂ (siehe Fig. 10L und 10M) angesteuert.
Bereits oben wurde darauf hingewiesen, daß die Taktsignale
bzw. Taktimpulse ⌀₁ und ⌀₂ zeitlich synchronisiert mit je
dem zweiten Impuls des Taktsignals CLK (siehe Fig. 10C)
sind, wobei die Phasendifferenz zwischen ihnen gleich ei
ner Periode des Taktsignals CLK gehalten wird. Nimmt man
nun an, daß der erste Impuls der roten und blauen Videosig
nale einem roten Signal zugeordnet ist, so wird das rote
Videosignal auf der Leitung 418 erzeugt, wenn der Transi
stor Q 5 in Abhängigkeit von dem ersten Impuls des Takt
signals ⌀₁ angesteuert wird; anschließend wird das blaue
Videosignal auf der Leitung 416 erzeugt, wenn der Tran
sistor Q 6 in Abhängigkeit von dem ersten Impuls des Takt
signals ⌀₂ angesteuert wird. Im weiteren Ablauf werden
dann die Transistoren Q 5 und Q 6 abwechselnd durch die Takt
signale ⌀₁ bzw. ⌀₂ angesteuert und dementsprechend die ro
ten und blauen Videosignale auf den Ausgängen 418 und 416
erzeugt. Diese Ausgangswellenformen auf den Leitungen 418
und 416 sind in den rechten Hälften der Signale der Fig. 10J
bzw. 10K dargestellt.
Bei einer geradzahligen Bildperiode wird also ein grünes
Videosignal (Fig. 10G) für das unmittelbar vorhergehende,
geradzahlige Einzelbild auf der Leitung 414 erzeugt, wäh
rend die roten und blauen Videosignale (siehe Fig. 10J
und 10K) für dieses geradzahlige Einzelbild auf den Leitun
gen 418 bzw. 416 erzeugt werden. Diese erzeugten Videosig
nale werden in der Matrixschaltung MTX zu einem zusammenge
setzten Farbfernsehsignal zusammengesetzt, das auf dem
Schirm der Monitoreinheit MON als Farbbild dieses gerad
zahligen Einzelbildes dargestellt wird.
Während der folgenden ungeradzahligen Bildperiode werden
die roten und blauen Videosignale, die während der unmit
telbar vorhergehenden geradzahligen Bildperiode in dem
Pufferspeicher BM 2 gespeichert worden sind, durch den
D/A-Wandler D/A 2 in Abhängigkeit von den Auslesetaktsig
nalen ⌀ R 2 (siehe Fig. 10I) ausgelesen und in entsprechende
analoge Signale umgewandelt, die wiederum auf der Leitung
410 erzeugt werden. Andererseits wird auf der Leitung 128
ein grünes Videosignal erzeugt, das während des ungeradzah
ligen Einzelbildes von dem Bildwandler 110 über den Ver
stärker 126 gebildet wird. Dieses grüne Videosignal wird
über den A/D-Wandler A/D 1 auf den Pufferspeicher BM 1, um
dort gespeichert zu werden, sowie direkt auf die Schalt
anordnung 412 gegeben. Das Taktsignal ⌀ R 2 wird auch den
Transistoren Q 1 und Q 4 der Schaltanordnung 412 zugeführt,
so daß das grüne Signal auf der Leitung 128 den Transistor
Q 1 zur Leitung 414 passiert. Die Signalwellenform auf der
Leitung 414 ist im linken Teil von Fig. 10G dargestellt.
Die roten und blauen Videosignale, die auf der Leitung
410 ausgelesen werden, sind dem unmittelbar vorhergehen
den, geradzahligen Einzelbild zugeordnet und werden durch
den Transistor Q 4 weitergegeben, der durch das Taktsignal
⌀ R 2 angesteuert wird. Von den Ausgangssignalen des Tran
sistors Q 4 wird das rote Signal durch den von dem Takt
signal ⌀₁ angesteuerten Transistor Q 5 auf die Leitung 418
weitergegeben, während das blaue Videosignal durch den
von dem Taktsignal ⌀₂ angesteuerten Transistor Q 6 zu der
Leitung 416 gegeben wird. Die Signalwellenformen auf den
Leitungen 418 und 416 sind in den linken Bereichen der
Signale der Fig. 10J bzw. 10K dargestellt. Die Matrix
schaltung MTX bildet aus den grünen, roten und blauen
Videosignalen ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal,
welches wiederum als Farbbild dieses ungeradzahligen Bil
des auf dem Bildschirm der Monitoreinheit MON dargestellt
wird.
Da bei der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Aus
führungsform die grünen Abbildungen, die bei grüner Be
leuchtung aufgenommen werden, und die roten und blauen
Abbildungen, die unter einer Magenta-Beleuchtung erzeugt
werden, abwechselnd auf dem Schirm der Monitoreinheit
MON dargestellt werden, kann manchmal ein Farbflackern
bei den Abbildungen auf dem Schirm auftreten, so daß sich
eine störende Beeinflussung des Betrachters ergibt. Bei
der Ausführungsform nach Fig. 9 kann jedoch dieses Flackern
der dargestellten Abbildungen nicht auftreten, da die grü
nen Abbildungen, die bei grüner Beleuchtung erzeugt wer
den, gleichzeitig als einziges Bild auf dem Schirm zusam
men mit den roten und blauen Abbildungen dargestellt wer
den, die bei Magenta-Beleuchtung aufgenommen werden. Wie
bei der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Ausfüh
rungsform muß das Filter 208 nicht durch ein Magentafilter
gebildet werden, sondern es kann auch ein W-Filter, d. h.,
ein Farbtemperatur-Korrekturfilter, verwendet werden,
so daß die lichtempfindlichen Zellen in der Gruppe 114,
die den Zyan- und gelben Filtersegmenten 109 Cy und 109 Ye
zugeordnet sind, grüne Videosignale sowie Zyan- und gelbe
Videosignale erzeugen, und zwar jeweils in Abhängigkeit
von den grünen bzw. weißen Strahlen.
Gemäß der Erfindung enthält also ein Endoskop-System einen
einzigen Festkörper-Bildwandler, um auf einem Anzeige
schirm Abbildungen zu erzeugen, die im Vergleich mit her
kömmlichen Systemen ein verbessertes Auflösungsvermögen,
eine bessere zeitliche Ausrichtung und eine höhere Bild
qualität haben. Das vor der lichtempfindlichen Gruppe 114
angeordnete Mikrofarbfilter 108 enthält nur Zweifarben-
Segmente statt der bisher üblichen Dreifarben-Segmente,
so daß sich die Herstellung dieses Filters vereinfacht.
Die Beleuchtungseinrichtung liefert nur Zweifarben-Strahlen,
so daß sich auch hier eine strukturelle Vereinfachung er
gibt. Dementsprechend läßt sich das Endoskop-System nach
der vorliegenden Erfindung vorteilhaft bei einem Endoskop
einsetzen, welches trotz seines kompakten Aufbaus ein
höheres Auflösungsvermögen hat; dies ist einer der wesent
lichen Vorteile des NTSC-Farbfernsehsystems.
Claims (17)
1. Endoskop-System, gekennzeichnet
durch eine Festkörper-Abbildungseinrichtung (110)
mit einer Gruppe von lichtempfindlichen Zellen zur Er
zeugung von Videosignalen, die einer auf der Gruppe er
zeugten Abbildung eines Objektes zugeordnet sind, durch
ein Farbfilter (108) mit Filtersegmenten in Zyan und
gelb, die in zwei Dimensionen und abwechselnd in Ver
bindung mit der Gruppe von lichtempfindlichen Zellen
angeordnet sind, durch eine Beleuchtungseinrichtung (200)
zur Bestrahlung des Objektes abwechselnd mit einem er
sten, grün enthaltenden, und mit einem zweiten, wenig
stens Magenta enthaltenden Strahl, durch eine Video
anzeigeeinrichtung (MON) zur sichtbaren Darstellung
der Abbildung des Objektes in Farbe, durch eine Steuer
schaltung zur Synchronisierung der Abbildungseinrichtung
(110) mit der Beleuchtungseinrichtung (200), so daß
die Abbildungseinrichtung (100) ein erstes, grün enthal
tendes und einem ersten Einzelbild einer dargestellten
Abbildung zugeordnetes Video-Signal, wenn die Beleuchtungs
einrichtung das Objekt mit dem ersten Strahl bestrahlt,
und abwechselnd zweite und dritte, rot bzw. blau enthal
tende und einem zweiten Einzelbild der dargestellten Ab
bildung zugeordnete Videosignale erzeugt, wenn die Beleuch
tungseinrichtung das Objekt mit dem zweiten Strahl beleuch
tet, und durch eine in Abhängigkeit von der Steuerschal
tung betätigbare Videoschaltung zur Bildung des ersten,
grüne Bildelemente enthaltenden Einzelbildes aus dem er
sten Video-Signal und des zweiten, rote und blaue Bild
elemente enthaltenden Einzelbildes abwechselnd aus dem
zweiten und dritten Video-Signal, so daß die Videoanzeige
einrichtung (MON) das erste und zweite Einzelbild ab
wechselnd darstellt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beleuchtungseinrichtung erste und zweite Licht emittie
rende Einrichtungen (202, 204), die in Abhängigkeit von
der Steuerschaltung betätigbar sind, um abwechselnd Strah
len zu emittieren, ein erstes, der ersten Licht emittie
renden Einrichtung zugeordnetes optisches Filter, das den
ersten Strahl durchläßt, ein zweites, der zweiten Licht
emittierenden Einrichtung zugeordnetes optisches Filter,
das den zweiten Strahl durchläßt, und eine Einrichtung
aufweist, die den ersten und zweiten Strahl nach dem Pas
sieren des ersten bzw. zweiten optischen Filters zu dem
Objekt richtet.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste optische Filter ein Grünfilter und das zweite
optische Filter ein Magenta-Filter aufweist.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste optische Filter ein Grünfilter und das zweite
optische Filter ein Farbtemperatur-Korrekturfilter auf
weist.
5. System nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung, die den ersten und den
zweiten Strahl zu dem Objekt richtet, ein Infrarot-Sperr
filter (218) zur Abtrennung des infraroten Bereiches von
dem ersten und zweiten Strahl nach dem Durchlaufen des
ersten bzw. zweiten optischen Filters aufweist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Filtersegmente in Zyan und gelb in
einem Mosaikmuster angeordnet sind.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Filtersegmente in Zyan und gelb in
Streifen angeordnet sind, die in einer senkrecht zu einer
horizontalen Abtastrichtung der Gruppe (110) von photo
empfindlichen Elementen bei der Raster-Abtastung der Gruppe
(100) lang sind.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet
durch ein in eine Öffnung einzuführendes Gehäuse mit einer
flexiblen, langgestreckten Umhüllung (102) und mit einem
Kopfbereich für die Aufnahme der Festkörper-Abbildungsein
richtung (110) und des Farbfilters, wobei die Beleuchtungs
einrichtung optische Fasern für die Übermittlung der er
sten und zweiten Strahlen zu dem Kopfbereich (104) auf
weist.
9. Endoskop-System, gekennzeichnet durch eine Festkörper
abbildungseinrichtung (110) mit einer Gruppe von licht
empfindlichen Zellen für die Erzeugung von Videosignalen,
die einer auf der Gruppe (110) erzeugten Abbildung eines
Objektes zugeordnet sind, durch ein Farbfilter (108) mit
Filtersegmenten in Zyan und gelb, die in zwei Dimensionen
und abwechselnd in Verbindung mit der Gruppe (110) von
lichtempfindlichen Zellen angeordnet sind, durch eine Be
leuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Objektes ab
wechselnd mit einem ersten, grün enthaltenden, und mit
einem zweiten, wenigstens Magenta enthaltenden Strahl,
durch eine Video-Anzeigeeinrichtung (MON) zur sichtbaren
Darstellung der Abbildung des Objektes in Farbe, durch
eine Steuerschaltung zur Synchronisation der Abbildungs
einrichtung (110) mit der Beleuchtungseinrichtung, so
daß die Abbildungseinrichtung (110) ein erstes, grün ent
haltendes und einem ersten Einzelbild einer dargestellten
Abbildung zugeordnetes Videosignal, wenn die Beleuchtungs
einrichtung das Objekt mit dem ersten Strahl beleuchtet
und abwechselnd zweite und dritte, wenigstens rot bzw.
blau enthaltende und einem zweiten Einzelbild der darge
stellten Abbildung zugeordnete Videosignale erzeugt, wenn
die Beleuchtungseinrichtung das Objekt mit dem zweiten
Strahl beleuchtet, weiterhin erste und zweite Speicher,
die jeweils die von der Abbildungseinrichtung (110) er
zeugten Videosignale speichern, und durch eine in Abhän
gigkeit von der Steuerschaltung betätigbare Übertragungs
schaltung für die Übermittlung der in den Speichern ge
speicherten und der von der Abbildungseinrichtung (110)
erzeugten Videosignale zu der Videoanzeigeeinrichtung (MON),
wobei die Steuerschaltung die Speicherschaltung und die
Übertragungsschaltung so steuert, daß die von der Abbil
dungseinrichtung (110) in Verbindung mit einem Einzelbild
erzeugten Videosignale selektiv in einem der beiden Spei
cher gespeichert und zu der Videoanzeigeeinrichtung (MON)
übertragen und gleichzeitig die Videosignale, die in Ver
bindung mit dem vorhergehenden Einzelbild in dem anderen
Speicher gespeichert sind, aus dem anderen Speicher aus
gelesen und zu der Videoanzeigeeinrichtung (MON) übertra
gen werden, wodurch das erste, zweite und dritte Videosig
nal auf der Anzeigeeinrichtung (MON) als einziges, zu
sammengesetztes Einzelbild dargestellt werden.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragungsschaltung eine in Abhängigkeit von der
Steuerschaltung betätigbare Einrichtung zur Trennung des
zweiten Videosignals von dem dritten Videosignal aufweist,
wenn diese Signale aus dem ersten oder dem zweiten Spei
cher ausgelesen werden.
11. System nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung eine erste
und zweite, in Abhängigkeit von der Steuerschaltung betä
tigbare Licht emittierende Einrichtung zur abwechselnden
Abstrahlung der Lichtstrahlen, ein erstes, der ersten
Licht emittierenden Einrichtung zugeordnetes optisches
Filter, das den ersten Strahl durchläßt, ein zweites,
der zweiten Licht emittierenden Einrichtung zugeordnetes
optisches Filter, das den zweiten Strahl durchläßt, und
eine Einrichtung aufweist, die den ersten bzw. zweiten
Strahl nach dem Durchlaufen des ersten bzw. zweiten opti
schen Filters zu dem Objekt richtet.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste optische Filter ein Grünfilter und das zweite
optische Filter ein Magenta-Filter aufweist.
13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste optische Filter ein Grünfilter und das zweite
optische Filter ein Farbtemperatur-Korrekturfilter aufweist.
14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung, die den ersten und
zweiten Strahl auf das Objekt richtet, ein Infrarot-Sperr
filter für die Abtrennung des infraroten Bereiches von dem
ersten bzw. zweiten Strahl nach dem Durchlaufen des er
sten bzw. zweiten optischen Filters aufweist.
15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Filtersegmente in Zyan und gelb in
einem Mosaikmuster angeordnet sind.
16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Filtersegmente in Zyan und gelb in
Streifen angeordnet sind, die in einer Richtung langge
streckt sind, die senkrecht zu einer horizontalen Ab
tastrichtung der Gruppe (110) von lichtempfindlichen Ele
menten bei der Rasterabtastung der Gruppe (110) ist.
17. System nach einem der Ansprüche 9 bis 16, gekennzeich
net durch ein Gehäuse mit einer flexiblen, langgestreckten
Umhüllung (102) und mit einem in eine Öffnung einführbaren
Kopfbereich (104) für die Aufnahme der Festkörper-Abbil
dungseinrichtung (110) und des Farbfilters, wobei die
Beleuchtungseinrichtung (200) optische Fasern (106) für
die Übermittlung der ersten und zweiten Strahlen zu dem
Kopfbereich (104) aufweist.
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