B e s c h r e i b u n g

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein endoskopisches Vi¬ deosystem.

In der Endoskopie und speziell in der minimal invasiven Therapie werden seit einiger Zeit verstärkt Videosysteme benutzt, um das aufgenommene Bild auf einem TV-Monitor darzustellen und/oder mittels eines Videorecorders aufzu¬ zeichnen sowie gegebenenfalls mit einem Bildverarbeitungs- System weiterzuverarbeiten.

Stand der Technik

Die bekannten endoskopischen Videosysteme weisen eine Beleuchtungslichtquelle, ein Lichtleitsystem, das das Licht zu wenigstens einem distalem Lichtaustritt leitet, und wenigstens einen Video-Farbbildaufnehmer mit zugeord¬ netem optischen System und nachgeschaltetem elektronischem VerarbeitungsSystem auf.

Während früher Videosysteme in der Regel nur zur Mitbe¬ obachtung eingesetzt worden sind, wird gegenwärtig immer öfter auf die direkte visuelle Beobachtung verzichtet und das zu beobachtende Objekt ausschließlich mit dem Video¬ system erfaßt und dargestellt. Als Beleuchtungslichtquel¬ len werden jedoch weiterhin Beleuchtungslichtquellen ver¬ wendet, die den gleichen Spektralverlauf wie die Beleuch-

tungslichtquellen haben, die zur Beleuchtung eines visuell beobachteten Objekts eingesetzt werden. Der Spektralver¬ lauf dieser herkömmlichen Beleuchtungslichtquellen ist dabei so gewählt, daß bei visueller Beobachtung ein "natürlicher" Farbeindruck entsteht.

Da die bekannten Bildaufnehmer und insbesondere Farb-CCD- Bildaufnehmer eine Spektralempfindlichkeit haben, die von der des menschlichen Auges abweicht, ist es erforderlich und allgemein Stand der Technik, im Beobachtungsstrahlen¬ gang des Videosystems vor dem Bildaufnehmer ein Tagelicht- Korrektur-bzw. Konversions-Filter anzubringen. Ein derar¬ tiges Konversions-Filter reduziert die auf den Bildaufneh¬ mer auftreffende Lichtleistung im sichtbaren Bereich um wenigstens 30 %.

Wegen der sehr hohen Rotempfindlichkeit des Bildaufnehmers besitzt das Konversions-Filter vor allem in diesem Bereich eine sehr hohe Dämpfung.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß die Anordnung des Konversions-Filters direkt vor dem Bildaufnehmer bei endoskopischen Videosystemen eine Reihe von Nachteilen hat:

Der Hauptnachteil besteht darin, daß zumindest 30% der auf den Farbbildaufnehmer fallende Lichtleistung wegen des Konversions-Filters vor dem Bildaufnehmer nicht genutzt und wegen der spektralen Charakteristik des Bildsensors auch nicht benötigt wird, aber trotzdem in den Körper eingekoppelt und in Wärme umgesetzt wird.

Da die vom Objekt (Gewebe) auf den Farbbildaufnehmer fal¬ lende Lichtleistung um mindestens eine Größenordnung ge¬ ringer ist als die in den Körper eingekoppelte Licht- leistung, bietet es sich zur der Vermeidung unnötiger Wärme an, das Konversions-Filter in das Lichtleitersystem bzw. die Beleuchtungslichtquelle zu integrieren, d.h. außerhalb des Körpers abzuordnen.

Deshalb wird erfindungsgemäß in der Beleuchtungslichtquel¬ le oder in dem LichtleitSystem wenigstens ein Spektral- Filter angeordnet, das derart ausgebildet ist, daß es die spektrale Verteilung des sichtbaren Lichts der Lichtquelle an die spektrale Empfindlichkeit des Farbbildaufnehmers anpaßt. Die Anordnung des Konversions-bzw. Spektral-Flters im Beleuchtungsstrahlengang hat gegenüber der Anordnung des Filters im Beobachtungsstrahlengang den Vorteil, daß die zur Beleuchtung des zu beobachtenden Objekts erforder¬ liche Lichtleistung um wenigstens 30% geringer als bei der Anordnung des Filters im Beobachtungsstrahlengang ist.

Das gegebenenfalls weiterhin erforderliche Infrarotsperr¬ filter (Anspruch 12) zur Unterdrückung der qualitätsbeein- trächtigenden Infrarotstrahlung kann bei Verzicht auf den Konversions-Filter einfach auf das Deckglas des CCD-Auf¬ nehmers aufgebracht werden.

Die Erfindung kann sowohl bei distal, d.h. im Endoskop bzw. Instrument ohne Bildweiterleiter angeordneten Farb¬ bildaufnehmern als auch bei proximal angeordneten Video¬ kameras eingesetzt werden, die beispielsweise an das Oku- lar des Endoskops angeflanscht werden oder vor dem Okular bzw. unter Verzicht auf das Okular direkt das Bild des Bildweiterleiters, wie beispielsweise eines Stablinsen¬ systems erfassen.

Gemäß der im Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung kann das Filter so konfektioniert sein, daß im Wellenbereich von 400 bis 700nm wenigstens 25% der Lichtleistung in diesem Bereich abgeblockt werden.

Hierzu kann das Filter folgende Transmissionswerte auf¬ weisen:

T( = 600 nm) < 80 %

T( % = 650 nm) < 40 %

T( % = 675 nm) < 30 %

T( _/ l = 700 nm) < 10 %.

Als Filter können im Prinzip beliebige Filter, bevorzugt jedoch dichroitische Filter verwendet werden.

In den Ansprüchen 5 bis 7 sind verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung des Filters angegeben:

Die im Anspruch 5 angegebene Anordnung des Filters auf der proximalen Eintrittsfläche des Lichtleitsystems hat den Vorteil, daß das Lichtleitsystem mit der geringst- möglichen Lichtleistung beaufschlagt wird, ohne daß es eines Eingriffs in die Beleuchtungslichtquelle bedarf.

Damit können bei dieser Anordnung - wie auch bei der im Anspruch 6 angegebenen Anordnung - vorhandene, auf die visuelle Beobachtung abgestimmte Beleuchtungslichtquellen ohne Änderung bzw. Eingriff in die Lichtquelle weiter verwendet werden.

Endoskopische Videosysteme weisen in der Regel ein Instru¬ ment und inbesondere ein Endoskop auf, das in einen Hohl-

rau , beispielsweise in einem menschlichen Körper einsetz¬ bar ist, und in das ein Lichtleiter für das Beleuchtungs- licht integriert ist. Auf der proximalen Seite des Instru¬ ments ist ein Kupplungselement - beispielsweise ein Licht- normstecker - vorgesehen, mittels dem der Lichtleiter des Instruments mit einem Lichtleitkabel verbunden werden kann, das seinerseits mit der Beleuchtungslichtquelle verbunden ist.

Diese Ausführungsform ist u.a. dann bevorzugt, wenn eine Videokamera verwendet wird, die proximal an ein Endoskop angekuppelt wird, da dann sowohl handelsübliche Endoskope als auch Beleuchtungslichtquellen verwendet werden können.

Um weiterhin handelsübliche Lichtleitkabel für den An¬ schluß des Instruments bzw. Endoskops an die Beleuchtungs- lichtquelle verwenden zu können, kann das Filter auf die Lichteintrittsfläche des Kupplungselements am Instrument bzw. Endoskop oder gemäß Anspruch 6 auf die distale Aus- trittsfläche des Instruments und damit des Lichtleit¬ systems aufgebracht werden. Diese Möglichkeit hat den Vorteil, daß sie baulich besonders einfach zu realisieren ist. Darüberhinaus erlaubt sie die Trennung von Lichtleit¬ kabel und Endoskop.

Selbstverständlich kann aber auch das Filter in der Be¬ leuchtungslichtquelle angeordnet werden (Anspruch 7) . Wird die Beleuchtungslichtquelle gemäß Anspruch 8 so ausgebil¬ det, daß das Filter aus dem Beleuchtungsstrahlengang ent¬ fernbar ist, kann die Beleuchtungslichtquelle sowohl für die visuelle Beobachtung als auch für die reine Videoer¬ fassung verwendet werden.

Eine einfache technische Ausgestaltung für die Anordnung des Filters in der Beleuchtungslichtquelle ist im Anspruch 9 gekennzeichnet, gemäß dem das Filter in bzw. aus dem Beleuchtungsstrahlengang automatisch oder manuell ein- bzw. ausschwenkbar ist. Für die automatische Ein- bzw. Aus- schwenkung kann der Stecker des Lichtleitkabels beispiels¬ weise mit einer Codierung versehen sein, die anzeigt, ob eine visuelle Beobachtung oder eine Bilderfassung mit einem Farbbildaufnehmer erfolgt.

Das Filter kann dabei insbesondere vor der Lichtleiterein¬ trittsfläche in der Beleuchtungslichtquelle, d.h. der FLäche angeordnet sein, mittels der die Einkoppelung des Lichts in das Lichtleitkabel erfolgt (Anspruch 10) .

Im Anspruch 11 sind - nicht abschließend - verschiedene, bei einem erfindungsgemäßen Videosystem einsetzbare Licht¬ quellen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungs- beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes endoskopisches Videosystem,

Fig. 2 eine Transmissionskurve eines erfindungsgemäß ein¬ gesetzten Konversionsfilters.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenan¬ sicht sowie in einer Frontalansicht ein Ausführungsbei- spiel für ein endoskopisches Videosystem. Das Videosystem weist ohne Beschränkung der allgemeinen Anwendbarkeit der Erfindung ein Endoskop 1 auf, in dem ein Farbbildaufnehmer 4 distal angeordnet ist. Selbstverständlich ist die Erfin¬ dung aber auch für proximal angeordnete Farbbildaufnehmer einsetzbar.

Der Farbbildaufnehmer 4 ist beispielsweise ein Charged Coupled Device (CCD) . Das von dem CCD 4 mittels eines Objektivs 7 aufgenommene Bild einer endoskopisehen Szene wird durch einen nachgeschalteten Verarbeitungsschaltkreis 3, der beispielsweise ein Hybrid-Schaltkreis sein kann, weiterverarbeitet. Mit 6 ist ein Tiefpaßfilter bzw. ein Infrarotsperrfilter bezeichnet.

Der Schaltkreis 3 ist über elektrische Leitungen 2 in dem Endoskop 1 und ein mit dem Endoskop 1 abnehmbar verbunde¬ nes Kabel 10 mit einem Stecker 11 mit einer herkömmlichen - nicht dargestellten - Videoeinheit verbunden, so daß das Objekt, d.h. die endoskpische Szene beispielsweise auf einem Monitor betrachtet werden kann.

Zur Beleuchtung der endoskopisehen Szene weist das Endos¬ kop 1 einen Lichtleiter 5 auf, der insbesondere hohlzylin- derförmig am äußeren Bereich des Innenraumes des Endoskop- Schaftes angeordnet sein kann.

Zur Einkoppelung des Lichts einer nicht dargestellten Beleuchtungslichtquelle in den Lichtleiter 5 ist ein mit bekannten und nicht weiter bezeichneten Steckern versehe¬ nes Lichtleitkabel 9 vorgesehen, das einen Lichtleiter 5 ¹

enthält, der lichteintrittsseitig mit der Beleuchtungs¬ lichtquelle und lichtaustrittsseitig mit dem Lichtleiter 5 verbunden ist.

Die Kabel 9 und 10 sind bei dem gezeigten Ausführungsbei- spiel teilweise zu einem Kabel 12 zusammengefaßt.

Erfindungsgemäß wird das Licht der Beleuchtungslichtquelle über ein Konversions-Filter 8 in den Lichtleiter 5 ¹ des Kabels 9 an dem zur Verbindung mit der Beleuchtungslicht¬ quelle vorgesehenen Lichteinkoppelstutzen eingekoppelt.

Fig. 2 zeigt exemplarisch die Transmission dieses Konver¬ sions-Filters 8 für verschiedene Wellenlängen X . Die Transmissionskurve kann je nach verwendeter Bildaufnehmer¬ einheit 4 variieren, an die das Filter 8 anzupassen ist.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels ohne Beschränkung der allgemeinen Anwendbarkeit beschrieben worden. Insbesondere ist die Erfindung sowohl bei starren als auch bei flexiblen Endoskopen mit proximal oder distal angeordnetem Bildaufnehmer einsetzbar.