DE3242716A1

DE3242716A1 - Optisches bildformungsgeraet

Info

Publication number: DE3242716A1
Application number: DE19823242716
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Hachiouji Tokyo Nishioka
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1983-05-26
Also published as: DE3249613C2; JPS5887523A; DE3242716C2; JPH0141964B2

Description

Optisches Bildformungsgerät
Die Erfindung betrifft ein optisches Bildformungsgerät, wie beispielsweise ein Endoskop, das in der Lage ist, die Oberfläche eines Gegenstandes gleichmäßig zu beleuchten.
Ein herkömmliches Endoskop ist in Fig. 1 dargestellt. Hiermit läßt sich beispielsweise das Innere eines Körpers betrachten.
Variiert der Abstand zwischen dem optischen Beleuchtungssystem 2 im vorderen Bereich 1 eines Endoskopes zur Gegenstandsfläche 5 nicht allzu sehr, abhängig von der Gesichtsfeldriccu, so läßt sich ein gleichförmig beleuchtetes Gesichtsfeld erhalten. Im Falle der Fig. 2 soll jedoch eine Stelle von der Gestalt wie beispielsweise eine Darmwand betrachtet werden. Hierbei ist der Abstand zur Gegenstands-Oberfläche 5 sehr unterschiedlich, abhängig von der Richtung innerhalb des Gesichtsfeldes. Hieraus folgt, daß sich innerhalb des Gesichtsfeldes besonders helle und besonders dunkle Bereiche befinden. Betrachtet man diese hellen Bereiche mit dem bloßen Auge, so ist dies nicht sehr problematisch. Will man jedoch den Gegenstand mit einer Kamera aufnehmen, die an das optische Betrachtungssystem 4 des Endoskopes angeschlossen ist, so treten zufolge des engeren Spielraumes des Filmes gegenüber jenem des Auges Probleme auf. Das zu photografierende Objekt wird dann nämlich stark überblichtet, so daß ein Photografieren nicht möglich ist. Will man weiterhin mit einer Fernsehkamera oder mit einer elektronischen Kamera photografieren, so besteht das Problem in der Lichthof-Bildung, so daß jegliche Betrachtung unmöglich ist. Hierbei wird eine Kamera von jener Bauart verwendet, bei welcher man eine Bildinformation durch Formen eines Bildes des zu photografierenden Gegenstandes mittels einer Linse oder dergleichen erhält, wobei man die Lichtintensitätsverteilung des Bildes in ein elektrisches Signal umwandelt und das Signal verarbeitet. Eine solche Kamera kann an das optische Betrachtungssystem 4 des Endoskopes angeschlossen sein. Die Probleme treten wiederum deshalb in Erscheinung, da die Fernsehkamera oder die elektronische Kamera eine engere Latitude als der Film hat. Dieselben Probleme treten bei solchen Endoskopen auf, die anstelle der Bild führung als COD eine Feststoffaufnahme-Vorrichtung haben.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bildformungsgerät wie ein Endoskop zu schaffen, bei dem keine ungleichförmige Beleuchtung erzeugt wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Lichtaufnahme-Vorrichtung geschaffen wird, die in der.Lage ist, Licht von einer beleuchteten Objektfläche aufzunehmen, daß ferner ein Detektor vorgesehen wird, der die Helligkeitsverteilung Iler Obektrlche mit einem Ausgangssignal von der Llchtaufnahme-Vorrichtung zu erfassen vermag, ferner wird eine Regeleinrichtung vorgesehen, um die Helligkeitsverteilung des beleuchtenden, auf die Objektfläche von der Beleuchtungsvorrichtung zu werfenden Beleuchtungslichtes mit dem Ausgang des Detektors zu regeln Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt: Die Fig 1 und 2 zeigen, wie bereits erwähnt, Schnittant sichten von Beleuchtungszuständen unter Verwendung eines herkömmlichen Endoskopes.
Fig. 5 zeigt eine.Schnittansicht einer Ausführungsform eines optischen 3ildformgerätes gemäß der Erfindung Die Fig 4 und 5 sind perspektivische Ansichten verschiedener I\usführungsformen von Licht führungen zur Verwendung bei dem Gerät gemäß Fig. 5 Die Fig 5 und 7 zeigen jeweils verschiedene Beispiele einer Bildaufnahme-Vorrichtung zur Verwendung bei dem Gerät gemäß Fig 3.
Fig. 8 veranschaulicht das Prinzip des Variieren der Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung des Gerätes gemäß Fig. 5 Die Fig. 9 bis i3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele weiterer Beleuchtungsvorrichtungen.
Fig# 14 ist die perspektivische Ansicht eines Ausfihrungsbeispieles einer weiteren Lichtführung.
Die Fig. 15 und lo sind Ansichten von Beispielen weiterer Beleuchtungsvorrichtungen, die Lichtfürungen der in Fig. 14 arges teIlten Ausführungsform benutzen.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtführung.
Fig. 18 zeigt ein weiteres Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lichtführung gemäß der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform verwendet.
Die Fig. 19 bis 22 sind Ansichten von Ausführungsbeispielen jeweils weiterer, verschiedener Beleuchtungsvorrichtungen.
Die Fig. 23 bis 30 sind Ansichten weiterer Ausführungsbeispiele eines optischen Bildformgerätes gemäß der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜH##GSFO RL#iEN In den Fig. 5 bis 8 ist eine Licht führung 5 vorgesehen, deren Ausgangsende im rückwärtigen Bereich eines optischen Beleuchtungssystemes 2 angeordnet ist. Ferner erkennt man eine Lichtquelle 6, eine Kollektorlinse 7 zum Sammeln des Lichtes von der Lichtquelle 6 am Eingangsende der Lichtführung 5. An einer Basis 8 sind Lichtquelle S und Kollektorlinse 7 befertigt. Die Basis 8 ist in der durch Pfeil X angedeuteten Richtung schwenkbar, ferner in der durch Pfeil Y in Fig. 3 angedeuteten Richtung. Man erkennt: ferner einen Antrieb i3, der Welle 9 verschwenkt und die Basis in den durch die Pfeile X bzw. Y in Fig. 3 dargestellten Richtung zu bewegen vermag.
Eine elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 steuert den Antrieb 10. Eine Bildführung 12 ist derart angeordnet, daß sich das Eingangsende im rückwärtigen Bereich des optischen Betrachtungssstemes 4 befindet. Ein Okular 15 befindet sich hinter dem Ausgangsende der Bildführung 12 zum Bilden des 3ildes des Ausgangsendes auf dem Film 14 einer Kamera. Rin Strahlspalter 15 ist zwischen Okular ts und Film 14 angeordnet. eine Bildforrnlinse 1) dient dazu, das der durch Strahispalt 15 gespalten Strahl ein Bild auf der Bildaufnabme-Vorrichtung 17 bildet. Ein Draht 18 überträgt den Ausgang der Bildaufnahme-Vorrichtung 17 zur elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung. Im übrigen entsprechen die Positionen einer Jeden Faser am Eingangsende und am Ausgangsende nicht notwendigerweise genau einander, so wie in Bildführung 12; sie können einander im wesentlichen entsprechen, so wie in einer gewöhnlichen Lichtführung (eine solche Lichtführung ist als t'TLG" bekannt geworden). Wie in Fig. 4 gezeigt, entsprechen beispielsweise Gruppen einiger dieser Fasern einander. In diesem Falle entsprechen die Fasergruppen 1 und 1', 2 und 2g, 5 und 3t sowie 4 und 47 jeweils einander, die jeweiligen Positionen einiger Fasern, die in Gruppe 1 enthalten sind, brauchen jedoch nicht unbedingt mit den relativen Positionen der Fasern der Gruppe l' zusammen~ zufallen. Ferner kann ein Teil der in Gruppe 1 enthaltenen Fasern etwas in die Gruppen 2', 5' und 4' einbringen, oder wie in Fig. 5 dargestellt, können einige Lichtführungen gebündelt sein. In diesem Falle ist jede der Gruppenl, 2 9 eine Lichtführung. Weiterhin kann die Lichtaufnahme-Vorrichtung 17 irgendwie gestaltet sein, so daß sie die Ungleich mäßigkeit der Helligkeit des Gesichtsfeldbildes des Endoskopes erfaßt. Wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, kann die Helligkeit mittels eines Endoskop-Gesichtsfeldes 20 gemessen werden, das in vier Teile zerlegt ist, und zwar durch Anwendung von vier SPD 19 (= Silikon-Photo-Diouen). Es kann auch eine Aufnahmevorrichtung 21 für festen Zustand (solid state pick-up device), z. B. eine CCD, verwendet werden -siehe Fig. 7. Die Lichtaufnahme-Vorrichtung 17 kann statt im Endoskop auch innerhalb der Kamera angeordnet werden. Wichtig ist, daß ein solches Element vorgesehen wird, durch welches das Gesichtsfeld 2G in zwei oder mehr Teile zerlegt und die Helligkeit eines jeden Teiles unabhängig gemessen wird. Das Bild des Ausgangsendes der 3ildfijhrung 12 braucht auf der Bildaufnahme-Vorrichtung 17 nicht perfekt abgebildet werden; selbst wenn das Bild mehr oder weniger unscharf ist, so läßt sich dennoch die nleicnrörieit der Helligkeit erfassen.
Ist das optische Bildformungsgerät gemäß der Erfindung beispielsweise in obiger Weise gestaltet und befindet sich der vordere Bereich 1 des Endoskopes in einer solchen Stellung, in welcher die Ungleichförmigkeit der Helligkeit gemäß Fig. 2 hervorgerufen wird, so wird das Bild des Ausgangsendes der Bildführung 12 auf der Bildaufnahmevorrichtung 17 abgebildet und die Information silber die Ungleichrörigkei der Helligkeit wird durch Leitung 18 der elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 eingespeist. Da die elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 diese Information analysiert und dem Antrieb 10 ein Regelsignal einspeist, wird Basis 8 mittels des Antriebs 10 verschwenkt.
Demzufolge variiert die Position des Lichtsammelpunktes P mittels der Kollektorlinse 7 des von Beleuchtungsvorrichtung 6 emittierten Lichtes auf der Eingangs fläche der Licht führung 5. Verändert sich die Position des Lichtsammelpunktes P auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 5 zufolge des zuletzt beschriebenen Prinzipes, so verändert sich auch die Verteilung des aus dem optischen Beleuchtungssystem 2 emittierten Lichtes. Wird die Basis 8 in Richtung des Eliminierens der Ungleichförmigkeit der Helligkeit verschwenkt, so wird die Ungleichförmigkeit der Helligkeit des Endoskopes eliminiert, und man erhält ein brauchbares Bild. statt mittels des Antriebs 1C kann die Basis 8 übrigens auch von Hand verschwenkt werden.
Es handelt sich hierbei somit um das Prinzip, daß bei Veränderung der Position des Lichtsammelpunktes P auch der Eingangsendfläche der Lichtffihrung 5 die Verteilung des vom optischen Beleuchtungssvstem 2 emittierten Lichtes variiert.
Dieses Prinzip soll im folgenden näher erläutert werden. Wie man Aus Fig. 8 erkennt, geht man davon aus, daß das Innere der Lichtffihrung in drei Bereiche A, 3 und C zerlegt ist, die jeweils am Eingangs- und am Ausgangsende dieselben sind.
Im allgemeinen hat das zur Achse der Lichtführung parallele Licht von c.ler Licht führung emittierten Strahlen die Maximal-Intensität und wird "Hauptlicht " oder "Hauntstrahl" genannt. Die Hauptlichter, die von diesen drei Bereichen A, 3 und C emittiert werden, werden durch das optische Beleuchtungssystem 2 (in diesem Falle eine konkave Linse) gebrochen, so daß hieraus Strahlen a, b und c entstehen, die in Fortpflanzungsrichtung voneinander verschieden sind und demgemäß verschiedene Bereiche des Gesichtsfeldes des Endoskopes beleuchten. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläche des Bereiches B, so wie in Fig. 8 dargestellt, so wird Licht b derart stark, daß der zentrale Bereich des Gesichtsfeldes hell wird. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläcbe des Bereiches A, so wird das Licht a so stark, daß der obere Bereich des Gesichtsfeldes hell wird. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläche des Bereiches C, so wird Licht C so stark, daß der untere Bereich des Gesichtsfeldes hell wird. Die Verteilung des von dem optischen Beleuchtungso system 2 emittierten Lichtes variiert somit Sofern der Lichtsammelpunkt P eine Ausdehnung hat, so wird das Licht auch noch in die Bereiche B und C eintreten, selbst wenn sich der Lichtsammelpunkt auf der Eingangsendfläche des Bereiches A befindet.
Ist im übrigen bei der elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung ll die entsprechende Relation des Eintrittsendes und des Ausgangsendes der Lichtführung 5 bekannt, so läßt sich ein Signal des Bewegens von Basis 8 in einer die ungleichförmige Helligkeit verringerten Richtung auf den Antrieb 10 übertragen Ist die entsprechende Relation nicht bekannt (oder bekannt) und wird die Basis 8 mehr oder weniger bewegt, - ob die ungleichförmige Helligkeit sich verringert oder ansteigt und als Ergebnis computermäßig erfaßt wird und sich die ungleichförmige Helligkeit reduziert - so wird ein Signal übertragen, um die Basis 8 in jener verringernden Richtung zu bewegen. Wird jedoch stattdessen die ungleichförmige Helligkeit noch gesteigert, so wird ein Signal übertragen, um die Basis 8 in der umgekehrten Richtung zu bewegen.
Einige weitere Ausfilhrungsformen von Beleuchtungsvorrichtungen sind im folgenden behandelt. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Basis 8, an der Lichtquelle Ó und Kollektorlinse 7 befestigt sind, parallel mit der Eingangsendfläche der Lichtführung bewegt wird, um die Position des Lichtsammelpunktes P zu verändern. Fig. 10 zeigt eine Aus führungs form, wobei nur Kollektorlinse 7 parallel zur Eingangsendfläche der Lichtführung 5 verschoben wird, um die Position des Lichtsammelpunktes P zu verändern. Im übrigen können Kollektorlinse 7 und Lichtquelle 6 parallel zueinander bewegt werden; es können aber auch Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 unabhängig voneinander bewegt werden, um die Position des Lichtsammelpunktes P zu verändern. Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, wobei eine dicke Glasplatte 22 zwischen Kollektorlinse 7 und Eingangsendfläche der Lichtriihrung 5 angeordnet und in Bezug auf die optische Achse O geneigt ist, um den Lichtsammelpunkt P zu verschieben. Ist in diesem Falle die Glasplatte 22 aus Wärmestrahlen-absorbierendem Glas hergestellt, so erhält man den Effekt des Kontrollierens des Temperaturanstieges der Eingangsendfläche der Lichtführung 5. Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 ortsfest sind, und das Ringangsende der Lichtführung 5 bewegt wird. Fig. 15 zeigt eine Ausrührungsrsrm, bei welcher eine Lichtquelle 25 eines weiten Beleuchtungspunlctes (Filament) verwendet wird. Hierbei wird das Bild des Beleuchtungspunktes gleichförmig auf der Eingangsendfläche der Licht führung 5 abgebildet und mittels einer Blende 24, i?le zwischen Eingangsendfläche und ollektorlinse 7 eingesetzt ist, teilweise aD-geschnitten, um die Lichtverteilung zu verändern. In diesem Falle kann Blende 24 zwischen Lichtquelle 25 und Kollektorlinse 7 angeordnet sein; es können aber auch zwei oder mehrere Blenden 24 verwendet werden, so wie durch strichpunktierte Linien veranschaulicht ist.
Fig. 14 zeigt eine weitere Äusführungsform einer Lichtführung 25. Hierbei liegen jene Fasern, die sich am Eingangsende am Umfang befinden, am Ausgangsende im zentralen Bereich. Bei Anwendung gemäß Fig. 15 lässt sich der zentrale Bereich des Gesichtsfeldes hell machen, oder der Umfang des Gesichtsfeldes kann hell gemacht werden, und zwar durch Verändern der Position des Lichtsammelpunktes P, Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung.
Hierbei wird die Lichtführung 25 verwendet. Durch Verschieben der Kollektorlinse 7 entlang der optischen Achse kann der Lichtsammelpunkt auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 25 unscharf gemacht werden; er kann ferner groß gemacht, konzentriert oder klein gemacht werden, um die Lichtverteilung zu verändern.
Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Lichtfuhrung 26. Hierbei sind jene Fasern, die am Eingangsende im zentralen Bereich liegen, am Ausgangsende um den Umfang herum. Hingegen gelangen jene Fasern, die am Ausgangsende auf dem Umfang liegen, am Eingangsende in den zentralen Bereich. Dies läßt sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 verwenden. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P im zentralen Bereich der #ingangsendfläche der Lichtriihrung 26, so wird der Umfang des Gesichtsfeldes hell beleuchtet. Befindet sich der Lichtsammelpunkt P auf dem Umfang der Eingangsendfläche der Lichtführung 26, so wird der zentrale Bereich des Gesichtsfeldes hell beleuchtet. Im übrigen läßt sich Kollektorlinse 7 nicht nur in einer zur optischen Achse senkrechten Richtung, sondern auch parallel hierzu verschieben. Wird sie parallel zur optischen Achse 0 verschoben, um den Lichtsammelpunkt P auf der Eingangsendfläche der Lichtführung 26 unscharf zu machen, so werden sowohl der zentrale als auch der Umfangs bereich der Eingangsendfläche beleuchtet; das Innere des Gesichtsfeldes läßt sich damit gleichförmig beleuchten.
Fig. la zeigt eine Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung, wobei eine Lichtf'#hrung 27 verwendet wird, die am Eingangsende in zwei Zweige zerlegt ist. Zwei Lichtquellen 6 und zwei Kollektorlinsen 7 sind derart angeordnet, daß sie den verzweigten Eingangsenden entsprechen. Durch automatisches Justieren der Lichtmengenverhältnisse der beiden Lichtquellen 6 läßt sich die Ungleichförmigkeit der Helligkeit vermeiden.
Die Lichtführung 27 kann auch in drei oder mehr Zweige am Eingangsende verzweigt werden; eine entsprechende Anzahl von Lichtquellen 6 und Kollektorlinsen 7 kann dann verwendet werden. Um die Helligkeit der Lichtquelle 6 zu variieren, kann beispielsweise der Strom der elektrischen Energiequelle verändert werden; es kann eine Blende 24, oder anstelle der Blende 24 ein (hier nicht dargestelltes) Filter verwendet werden.
Die in Fig. 20 wiedergegebene Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung umfaßt zwei Beleuchtungssysteme, die in verschiedene Richtungen leuchten. Durch Justieren der Lichtmengenverhältnisse der beiden Lichtquellen oder Beleuchtungslampen 6 läßt sich die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit eliminieren. Bei der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform sind Eingangsende und Ausgangsende der Licht führung 27 gemäß Fig. 19 miteinander vertauscht. Ferner lassen sich die Positionsverhältnisse der Lichtquelle , der Kollektorlinse 7 sowie des Eingangsendes der Lichtführungen 27 verändern. Hierdurch wird die Position des Lichtsammelpunktes P auf der Eingangsendfläche variiert, um die Ungleichförmigkeit der tielligkeit innerhalb des Gesichtsfeldes zu eliminieren. Fig. 22 zeigt eine Ausfihrungsform, wcDei eine gewöhnliche Lichtführung 5 verwendet wird. Lichtquelle 6 und Kollektorlinse 7 sind im wesentlichen um das Eingangsende der Lichtfilhrung 5 als Mittelpunkt schwenkbar. Je größer der ,çinkel.t # ist, der zwischen Achse g der Lichtfü'hrung 5 und Achse m der Kollektorlinse 7 besteht, umso größer ist der Ausgangswinkel # des Lichtes aus dem Ausgangsende der Lichtführung 5. Wird die Lichtverteilung urch Verändern des Winkels X in Abhängigkeit von der Helligkeit des Gesichtsfeldes justiert, so läßt sich ein Gesichsfeld erreichen, das keine ungleichförmige Helligkeit aufweist.
Im folgenden sollen weitere ÄüsfUhrungsformen des optischen Bildformgerätes gemäß der Erfindung erläutert werden. Die in Fig. 23 dargestellte Ausführungsform umfaßt eine Fernsehkamera 28, die an ein Endoskop angeschlossen ist. In. diesem Falle ist eine der Bildaufnahme-Vorrichtung 17 entsprechende Vorrichtung nicht erforderlich. Wird das Signal der Fernsehkamera 28 einer Bildverarbeitungsvorrichtung 29 eingespeist, so wird die Ungleichförmigkeit der Helligkeit mittels dieser Bildverarbeitungs-Vorrichtung 29 erfaßt. Ferner wird zum Eliminieren der Ungleichförmigkeit der Helligkeit ein Signal dem Antrieb 10 eingespeist. Das Licht läßt sich hiermit automatisch justieren. Fig. 24 zeigt eine Ausführungsform eines Endoskopes mit einer solid state pick-up-Vorrichtung 30 als CCD. Aus Vorrichtung 30 wird ein Bildsignal der Bildverarbeitungsvorrichtung 29 eingespeist, um die Ungleichförmigkeit der Helligkeit zu erfassen. Dem Antrieb 10 wird aus der Bildverarbeitungsvorrichtung 29 ein entsprechendes Signal eingespeist, um die Ungleichförmigkeit der Helligkeit innerhalb des Gesichtsfeldes zu eliminieren. Die Grundidee ist im übrigen dieselbe wie bei den Ausführungsformen gemäß der Fig. 5 und 25.
Fig. 25 zeigt eine Ausführungsform, wobei eine Kamera und eine Strobo-Vorrichtung miteinander kombiniert sind. Man erkennt dort eine Kameralinse 31, einen Film )2s einen Halbspiegel 33, eine Bildformlinse 34, eine Bildaufnahme-Vorrichtung )5, eine elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung 36, eine Strobo-Birnen-Zündvorrichtung 37 sowie zwei Strobo-Birnen 38, die in verschiedene Richtungen weisen. Die UngleichormiGkeit der Helligkeit wird mittels der elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung 56 erfaßt. Sodann wird ein Signal zum justieren des Mengenverhältnisses des von den beiden Strobo-Birnen abgegebenen Lichtes der Strobo-Birnen-Zündvorrichtung 57 aus der elektrischen Signalverarbeitungs Vorrichtung 56 zugefihrt. Durch entsprechendes Verändern der Lichtemittierzeitspanne der beiden Strobo-Birnen 58 wird scmit die Ungleichförmigkeit der Helligkeit eliminiert. Im Gegensatz zu dieser Ausführungsform wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 26 die Helligkeit mittels zweier Lichtaufnahmeelemente 59 gemessen, die in verschiedene Richtungen in der Nähe der beiden Strobo-Birnen 38 weisen.
Die Ausgangssignale werden der elektrischen Signalverarbeitungsvorrichtung 26 eingespeist, um die Strobo-Birnen-Zündvorrichtung 37 zu regeln (strobo-bulb-iggniting device).
Durch Veränderung der Leucht-Zeitdauer des Strobo-Birnen 58 wird die Ungleichförmigkeit der Helligkeit eliminiert. Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 27 sind zwei Lichtaufnahmeelemente 29 derart angeordnet, daß sie gegen den Film 52 gerichtet sind. Durch Sssen des vom Film 32 reflektierten Lichtes läßt sich die Ungleichförmigkeit der Helligkeit erfassen. Fig. 28 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Helligkeitsverteilung auf der zu untersuchenden Fläche dadurch erfaßt wird, daß eine Bildaufnahmelinse 40 auf die Fläche des zu inspizierenden Objektes gerichtet und eine Bildaufnahmevorrichtung 55 in der Bildformposition der 3ildaufnanmelinse 40 angeordnet wird. Wird im übrigen der Film 32 in den einzelnen Ausführungsformen gemäß der Figuren 25 bis 28 durch eine solid state pick-up-Vorrichtung wie ein CCD oder ein Vidicon oder dergleichen ersetzt, so lassen sich die Ausführungsformen auch auf elektronische Kameras und Fernsehkameras anwenden.
Fig. 29 zeigt eine Ausführungsform, wobei ein liohtaufnehmendes Element zum Erfassen der Ungleichförmigkeit der helligkeit im vorderen Bereich 1 des Endoskopes vorgesehen ist. Cas Ausgangssignal des lichtaufnehmenden Elementes 39 wird der elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung 11 eingespeist.
Die nachfolgende Regelung wird auf gleiche Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 durchgeführt. Fig. 3G zeigt eine Ausführungsform, wobei die in Fig. 27 dargestellte Kamera an ein Endoskop angeschlossen ist, wobei ferner eine Mehrzahl von lichtaurnehmenden Elementen 39 gegen den Film 32 hin gerichtet sind, um Ungleichförmigkeiten der Helligkeit des Bildes zu erfassen, und wobei Ausgangssignale der lichtaufnehmenden Elemente 59 der elektrischen Signalverarbeitungs-Vorrichtung 56 eingespeist werden. Die Vorrichtung 36 überträgt sodann die Signale einer Lichtquellen-Justiervor richtung 41, die ihrerseits eine Lichtquellen-Vcrricbtung 42 regelt, um die Ungleichförmigkeiten der Helligkeit zu eliminieren. Der Aufbau der Lichtquellen-Vorrichtung 41, wobei eine Mehrzahl der in Fig. 20 dargestellten Lichtquellen verwendet wird, gestattet ein schnelles Ansprechen und Anpassen. Durch entsprechendes Justieren der Lichtmengen der Mehrzahl von Lichtquellen läßt sich die Ungleichförmigkeit der Helligkeit eliminieren0 Ist der Film nicht zu belichten, so kann die Ungleichförmigkeit der Helligkeit dadurch erfaßt werden, daß das reflektierte Licht von einem Blendenvorhang 43 (shutter curtain) aufgenommen wird, statt durch Aufnahme des vom Film 32 reflektierten Lichtes.
Die Erfindung läßt sich nicht nur bei endoskope und Kameras mit Strobo-Birnen anwenden, sondern auch ganz allgemein bei optischen Instrumenten, die mit Beleuchtungsvorrichtungen ausgerüstet sind, wie harte Endoskope, elektronische Kameras mit Strobo-Skopen, bei mit Beleuchtungsvorrichtungen versehenen binokularen Stereomikroskopen sowie bei Fernsehkameras. Abhängig von dem Objekt läßt sich die Ungleichförmigkeit der Helligkeit noch verstärken, oder nur ein ganz besonderer Teil stets hell beleuchten. In diesem Falle kann die elektrische Signalverarbeitungs-Vorrichtung umgestaltet werden als hardware oder software, Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Optisches Bildformgerät mit einer Beleuchtungsvorrichtung (2, 5, 6, 7) zurn Beleuchten einer Objektfläche, und mit einer Betrachtungs- bzw. Fotografier-Vorrichtung zum Betrachten und/oder Fotografieren der Objektfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät ferner eine Lichtaufnahmevorrichtung (17, 21, 28, 305 35, 39) aufweist, die in der Lage ist, Licht von der bieuchteten Objektfläche (5) aufzunehmen, daß ein Detektor (ii, 29) zum Erfassen der Helligkeitsverteilung der Objektfläche mittels des Ausgangssignales aus der Lichtaufnahme-Vorriohtung vorgesehen ist, und daß eine Regeleinrichtung (8, 9, 10, 11) vorgesehen ist, um die Helligkeitsverteilung des Beleuchtungslichtes, das aus der Bieuchtungsvorrichtung auf die Obvektfläche projiziert wird, mit dem Ausgang des Detektors zu regeln.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle (6), eine Kondensorlinse (7), die vor der Lichtquelle (6) angeordnet ist, und eine Licbtführung (5) umfaßt, deren Lichteingangsende vor der Kondensorlinse (7) liegt, um die Verteilung der Helligkeit des beleuchtenden Lichtes, das auf die Objektfläche zu projizieren ist, zu justieren, wobei von den beiden Elementen Lichtquelle (6) und Kondensorlinse (72 wenigstens eines in Bezug auf das Lichteingangsende der Lichtfhrung (5) verschiebbar ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle (6), eine Kondensorlinse (7), die vor der Lichtquelle (6) angeordnet ist, und eine Lichtführung umfaßt, deren Lichteingangsende vor der Kondensorlinse liegt, und daß das Lichteingangsende der Lichtfilhrung in Bezug auf die Kondensorlinse verschiebbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des beleuchtenden, auf die Objektfläche zu projizierenden Lichtes zu justieren.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführung eine Mehrzahl von Faserbündeln umfaßt, und daß die #1uster des Anordnens der Mehrzahl von Faserbündeln am Lichteingangsende und am Lichtausgangsende im wesentlichen dasselbe ist (siehe Fig. ).

5. Gerät nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführung eine Mehrzahl von Faserbündeln umfaßt und derart gestaltet ist, daß eine im Umrangsbereich des Lichteingangsendes angeordneter Faserbündelteil am Lichtausgangsende der Lichtführung im Zentrum liegt (siehe Fig. 14).

#. Gerät nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführung eine Mehrzahl von Faserbündeln aufweist und derart gestaltet ist, daß jener Faserbündelteil, der sich am Lichteingangsende der Lichtführung im zentralen 3ereich befindet, am Lichtausgangsende der Lichtf-#arung im Umrangsbereich befindet (siehe Uig. i7).

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die J3eleuchtungsvorrichtung eine LIchtquelle umfaßt, ferner eine Kondensorlinse, die vor der Lichtquelle angeordnet ist, eine Glasplatte, die vor der Kondensorlinse angeordnet ist, und eine Lichtführung, deren Singangsende vor der Glasplatte liegt, und daß die Glasplatte in Bezug auf das Lichteingangsende der Lichtführung neigbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des bleuchtenden, auf die Objektfläche zu projizierenden Lichtes zu justieren (siehe Fig. 11) o. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle umfaßt, ferner eine vor der Lichtquelle angeordnete Kondensorlinse, eine Licht führung, deren Lichteingangsende sich vor der Kondensorlinse befindet, und eine Blende (shutter), die zwischen Lichtquelle und Kondensorlinse oder zwischen Kondensorlinse und Lichteingangsende liegt und die einen Teil des in das Lichteingangsende aus der Lichtquelle eintretenden Lichtbündels abzuschneiden vermag, um die Verteilung der Helligkeit des bleuchtenden Lichtes, das auf die Objektfläche zu projizieren ist, zu justieren, wobei die Blende in einer Richtung verschiebbar ist, die die optische Achse der Kondensorlinse unter rechten rnlinkeln schneidet (Fig. 1), 19).

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine Licht führung mit einer Mehrzahl on jeweils unabhängigen Lichteingangsenden und einem Lichtausgangsende umfaßt, daß Kondensorlinsen jeweils den Lichteingangsenden der Lichtführung gegenüberliegend angeordnet sind, und daß Lichtquellen jeweils den Kondensorlinsen gegenüberliegend angeordnet sind, und daß schließlich wenigstens eine der Lichtquellen und der Kondensorlinsen oder eines der Elemente Lichtquellen, Kondensorlinsen, verschiebbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des beleuchtenden Lichtes, das auf die Objektfläche zu projizieren ist, zu justieren (siehe Fig. 20).

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eleuchtunqsvorrichtun eine Lichtführung umfaßt, die eine Mehrzahl von Jeweils unabhängigen Lichteingangsenden wnd ein Lichtausgangsende auft#eist, daß Icondensor:fnsen jeweils den Lichteingangsenden der Lichtführung gegenüberliegend angeordnet sind, daß Lichtquellen jeweils den Kondensorlinsen angeordnet sind, daß Blenden zwischen den Lichtquellen und den Kondensorlinsen oder zwischen den Kollektorlinsen und den Lichteingangsenden angeordnet sind, und einen Teil der aus den Lichtquellen austretenden und in die Lichteingangsenden eintretenden Lichtbündel zu schneiden (abzusperren) vermag, um die Verteilung der Helligkeit des auf die Objektfläche zu werfenden, beleuchtenden Lichtes zu justieren, wobei die Blenden jeweils in Richtungen verschiebbar sind, die die optischen Achsen der Kondensorlinsen unter rechten Winkeln schneiden (Siehe Fig. 19).

11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine erste Lichtquelle umfaßt, eine erste Kondensorlinse, die vor der ersten Lichtquelle angeordnet ist, eine erste Lichtführuna#, deren Eingangsende sich vor der ersten Kondensorlinse befindet, eine zweite Licht führung, die sich im Bereich er ersten Lichtf'#rung befindet, und die Licht in einer Richtung zu leiten vermag, das von jener der ersten Lichtführung abweicht, wobei eine zweite Kondensorlinse dem Lichteingangsende der genannten zweiten Lichtführung gegenüberliegend angeordnet ist und eine zweite Lichtquelle der zweiten Kondensorlinse gegenüberliegt, und wobei wenigstens eine der beiden Elemente, nämlich erste oder zweite Kondensorlinse, beweglic; ist, um die aZerteilung der Helligkeit des auf die ;bje#tfläche zu projlzierent.ien Lichtes zu Justieren (siehe Fig. 20).

12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine erste Lichtquelle umfaßt, daß eine erste Kondensorlinse vor der genannten Lichtquelle angeordnet ist, daß eine erste Lichtführung vorgesehen ist, deren Lirnteingangsende vor der ersten Kondensorlinse liegt, daß eine zweite Licht führung der ersten Dichtfuhrung benachbart angeordnet ist und Licht in einer Richtung zu leiten vermag, die von jener der ersten Lichtführung abweicht, daß eine zweite Kondensorlinse dem Lichteingangsende der zweiten Lichtführung gegenüberliegend, und eine zweite Lichtquelle der zweiten Kondensorlinse gegenüberliegend angeordnet ist, und daß wenigstens eine der Lichteingangsenden der ersten und der zweiten Lichtiihrungen verschiebbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des beleuchtenden Lichtes, das auf die Objektfläche zu projizieren ist, zu justieren (siehe Fig. 20).

15. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Lichtquelle vorgesehen ist, eine erste Kondensorlinse, die vor der ersten Lichtquelle angeordnet ist, daß eine erste Lichtführung vorgesehen ist, deren Lichteingangende vor der ersten Kondensorlinse liegt, daß eine erste Glasplatte zwischen der ersten Kondensorlinse und dem Lichteingangsende der ersten Licht führung angeordnet ist, daß eine zweite Lichtquelle im Bereich der ersten Lichtquelle liegt, daß eine zweite Kondensorlinse vor der zweiten Lichtquelle angeordnet ist, daß eine zweite Lichtfthrung vorgesehen ist, deren Eingangsende vor der zweiten Kondensorlinse liegt, und die das Licht in einer Richtung zu leiten vermag, die von jener der ersten Lichtführung abweicht, und daß eine zweite Glasplatte zwischen der zweiten Kondensorlinse und dem Lichteingangsende der zweiten Lichtführung angeordnet ist, und daß schließlich eine von beiden Glasplatten in Bezug auf die Lichteingangsenden der ersten und der zweiten Lichtführung neigbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des ateuchtenden, auf die Objektfläche zu projizierenden Lichtes zu justieren siehe Fig. 20, li), 1#. Gers, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine erste Lichtquelle umfaßt, eine erste Kondensorlinse, dle 70r der ersten Lichtquelle nn.geordnet ist, eine erste Lic:atflUhrung, deren Eingangsende vor der ersten Kondensorlinse liegt, eine erste Blende zwischen der ersten Lichtquelle und der ersten Kondensorlinse oder zwischen der ersten Kondensorlinse und dem Lichteingangsende der ersten Lichtführung, daß diese Blende einen Teil des aus der ersten Lichtquelle austretenden und in das Lichteingangsende der ersten Lichtführung eintretenden Lichtes absperrt, daß eine zweite Lichtquelle im Bereich der ersten Lichtquelle angeordnet ist, daß eine zweite Kondensorlinse vor der zweiten Lichtquelle angeordnet ist, daß eine zweite Lichtführung vorgesehen ist, deren Lichteingangsende vor der fzweiten Kondensorlinse liegt und die das Licht in einer Richtung führt, die von Jener der ersten Lichtführung abweicht, daß eine zweite Blende zwischen der zweiten Lichtquelle und der zweiten Kondensorlinse oder zwischen der zweiten Kondensorlinse und dem Lichteingangsende der zweiten Licht führung angeordnet ist und einen Teil jenes Lichtbündels abzusperren vermag, das aus der zweiten Lichtquelle kommt und in das Lichteingangsende der zweiten Lichtführung eintritt, und daß wenigstens eine der beiden Blenden in einer die optischen Achsen der ersten und der zweiten Kondensorlinse unter rechten Winkeln schneidenden Richtung bewegbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des beleuchtenden, auf die Objektfläche zu projizierenden Lichtes zu justieren (siehe Figuren 20, 15, ins).

15. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung eine erste Lichtquelle umfaßt, eine erste Kondensorlinse, die vor der ersten Lichtquelle angeordnet ist, eine Lichtft#hrung, deren Lichteingangsende vor der ersten Kondensorlinse liegt, eine zweite Lichtft#rung, die im Bereich der ersten Lichtf-½##r'##g liegt und die das Licht in einer ?#chtung zu leiten vermag, die abweicht von jener der ersten Lichtführung, daß eine zweite Kondensorlinse dem ingangsende der zweiten Lichtführung gegenüberliegt, und daß eine zweite Lichtquelle der zweiten Kondensorlinse gegenüberliegt, und daß wenigstens eine der beiden Lichtquellen in Bezug auf die beiden Lichtquellen beweglich ist, um die Verteilung der Helligkeit des bteuchtenden Lichtes, das auf die Objektfläche zu projizieren ist, zu justieren.

16. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die meleuchtungsvorrichtung eine LichtSUhrang umfaßt, die ein Lichteingangsende und eine Mehrzahl von jeweils unabhängigen Lichtausgangsenden aufweist, daß eine Kondensorlinse dem Lichteingangsende der Lichtführung gegenüberliegend und eine Lichtquelle der Kondensorlinse gegenüberliegend angeordnet ist, und daß wenigstens eines der genannten Elemente Lichtquelle, Kondensorlinse in 3ezug auf das Lichteingangsende der Lichtführung verschiebbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des auf die Objektfläche zu projizierenden, illuminierenden Lichtes zu justieren (siehe Fig. 21).

17. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die neleuchtungsvorrichtung eine Lichtf'ihrung mit einem Lichteingangsende und einer Mehrzahl von jeweils unabhängigen Lichtausgangsenden umfaßt, daß eine Kondensorlinse dem tJi&nteingangsende der Lichtführung gegenüberliegend angeordnet ist und daß eine Lichtquelle der Kondensorlinse gegenüberliegend angeordnet ist, und daß das Lichtein-~gangende der Lichtführung in Bezug auf die Kondensorlinse verschiebbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des auf die Objektfläche zu projizierenden, bleuchtenden Lichtes zu justieren.

18. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seleuchtungsvorrichtung eine Lichtführung mit einem Lichteingangsende und einer ehrzahl von jeweils unabhängigen Lichtausgangsenden aufweist, daß eine Kondensorlinse dem Lichteingangsende der Lichtführung gegenüberliegend angeordnet ist, daß eine Lichtquelle der Kondensorlinse gegenüberliegend angeordnet ist, daß eine Blende (shutter) zwischen Lichtquelle und Kondensorlinse oder zwischen Kondensorlinse und Lichteingangsende angeordnet ist und einen Teil des aus der Lichtquelle austretenden, in das Eingangsende eintretenden Lichtbündels abzusperren, und daß die Blende in einer Richtung, die die optische Achse der Kondensorlinse unter rechten Winkeln schneidet, verschiebbar ist, um die Verteilung der Helligkeit des beleuchtenden, auf die Objektfläche zu projizierenden Lichtes zu justieren.

19. Endoslcop mit einer Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten einer Objektfläche, wobei ein optisches System zum Abbilden eines Bildes im Bereich eines Teils der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist und dazu in der Lage ist, ein Bild des beleuchteten Objektes zu bilden, mit einer im rückwärtigen Bereich des optischen Bildformsystems angeordneten Kamera zum Aufnehmen des Bildes des Objektes, und mit einer Bildverarbeit~ngs-Vorrichtung, die an die Fernsehkamera angeschlossen ist und die die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit der Objektfläche dadurch zu erfassen vermag, daß sie das Signal aus der Fernsehkamera verarbeitet, schließlich mit einer Regeleinrichtung, die an die Bildverarbeitungs-Vorrichtung angeschlossen ist, um die Beleuchtungsvorrichtung darlingehend zu regeln, daß die UngleichSörmiglceit der Helligkeit der Objektfläche eliminiert wird (siehe Fig. 25).

20. Endoskop mit einer Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten einer Objektfläche, mit einem optischen System zum Abbilden eines Bildes, angeordnet im Bereich eines Teils der Beleuchtungsvorrichtung.und da.#u in der Lage, das Bild des beleuchteten Objektes abzubilden, mit einem solid-state-Bildsensor, der im rückwärtigen Bereich des optischen Systemes angeordnet und dazu in der Lage ist, das Bild des Objektes aufzunehmen, mit einer Bildverarbeitungs-Vorrichtung, die an den Bildsensor angeschlossen ist und die die Ungleichförmielce iten der Helligkeit der Objektfläche durch Aufnahme des Signales aus dem Bildsensor zu erfassen vermag, schließlich mit einer Regeleinrichtung, die an die Bildverarbeitungsvorrichtung angeschlossen ist, und die in der Lage ist, die 3eleuchtungsvorrichtung dahingehend zu regeln, daß die Ungleichförmigkeit der Helligkeit der Objektfläche eliminiert werden. (siehe Fig. 24) 21. Optisches Instrument zum Formen eines Bildes, mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Objektfläche zu beleuchten vermag, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: Die Beleuchtungsvorrichtung umfaßt zwei Lichtquellen, eine fotografische Vorrichtung zum Fotografieren der von der Beleuchtungsvorrichtung beleuchteten Objektfläche, hierin eingeschlossen einen Film, ein 3ildaufnahmeelement, das relativ zur fotografischen Vorrichtung angeordnet ist und das das Bild der Mleuchteten Objektfläche aufzunehmen vermag, mit einer Signalverarbeitungs-Vorrichtung, die an das Bildaufnahrneeleri.ent angeschlossen ist und die Ungleich-,rmigkei;>en der lielligkeit der Ob' ekt fläche unter Verwendung des Signales aus dem Bildaufnahmeelement zu erfassen vermag, ferner mit einer Lichtquellen-Regeleinrichtung, die an die Signalverarbeitungs-Vorrichtung angeschlossen ist und die unabhängig die Zeitdauer zu regeln vermag, während welcher Licht aus den beiden Lichtquellen emittiert wird, um die Ungleichförmigkeiten der Helligkeit der Obvektfläche zu eliminieren, und zwar mittels des Ausganges aus der ,ignalverarbeitungs-Vorrichtung (siehe Figuren 25, 27, 28, 50).

22. Optisches Instrument zum Formen eines Bildes, mit einer Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten einer Objektfläche, eingeschlossen zwei Lichtquellen, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: Es ist eine Fotografier-Vorrichtung vorgesehen, mit der die Objektfläche, die durch die Beleuchtungsvorrichtung beleuchtet wird, fotografiert werden kann, und die einen Film umfaßt, ferner mit zwei lichtaufnehmenden Elementen, die jeweils den beiden Lichtquellen benachbart angeordnet sind und die jeweils Licht von der Objektfläche aufnehmen, ferner mit einer Signalverarbeitungs-Vorrichtung, die an die lichtaufnehmenden Elemente angeschlossen ist und die Ungleichförmigkeiten der Helligkeit der Objekrlache zu erfassen vermag, und zwar durch Eingabe des Signales aus den lichtaufnehmenden Elementen, schließlicht mit einer Lichtquellen-Zündregel-Vorrichtung, die an die Lichtverarbeitungs-Vorrichtung angeschlossen ist, und die unabhängig die Zeitspanne regelt, während welcher die beiden Lichtquellen Licht emittieren, um die Ungleichförmigkeiten der Helligkeit der Objektfläche mit dem Ausgang aus der Signalverarbeitungs-Vorrricntung zu eliminieren (Fig. 26).