DE60300908T2

DE60300908T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Schutz gegen Licht mit hohen Intensität

Info

Publication number: DE60300908T2
Application number: DE60300908T
Authority: DE
Inventors: David Santa Barbara Chatenever
Original assignee: Karl Storz Imaging Inc
Current assignee: Karl Storz Imaging Inc
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: EP1358838B1; CA2427229C; CA2427229A1; DE60300908D1; US6511422B1; EP1358838A1; JP3981646B2; JP2004033755A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Schutz von Personen, die dem Ausgangssignal eine Lichtquelle mit hoher Intensität ausgesetzt sind. Etwas genauer betrifft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz der Augen vor einer direkten Einwirkung von Licht mit hoher Intensität, das in medizinischen Geräten, wie etwa Endoskopen und ähnlichem, verwendet wird. Darüber hinaus wird das Risiko einer unbeabsichtigten Entzündung von brennbarem Material, wie etwa chirurgischen Tüchern aus Papier, die durch eine geringe Entfernung zu dem Lichtaustritt der Lichtquelle mit hoher Intensität hervorgerufen wird, vermindert.
Hintergrund der Erfindung
Die Abbildung von Oberflächen eines Körpers durch ein Endoskop ist auf dem Gebieten der Medizin und der Veterinärmedizin hinlänglich bekannt. Typischerweise beinhaltet dies das Einführen eines Endoskops in eine Körperöffnung und das gerichtete Abstrahlen des Lichtaustritts einer Lichtquelle mit hoher Intensität durch das Endoskop, um das Körpergewebe zu beleuch ten. Licht, das von dem Gewebe reflektiert wird, wird dann entlang eines optischen Weges zu einem Bildsensor geführt, um ein Videoabbild des Gewebes zu erzeugen. Eine solche Vorgehensweise ist in dem US-Patent 5,162,913 von Chatenever et al. beschrieben, das eine Technik für eine automatische Anpassung der Belichtung der Videobilder zur Verfügung stellt, die mit einem CCD (Charge Coupled Device)-Bildsensor aufgenommen werden.
Die Verwendung einer Lichtquelle mit hoher Intensität beinhaltet potenzielle Gefahren für das medizinische Personal und die Patienten. Wenn zum Beispiel ein Lichtleiterkabel, das zum Übertragen des Lichtaustritts der Lichtquelle mit hoher Intensität verwendet wird, für einen Moment von dem Endoskop abgetrennt und auf ein steriles Tuch gelegt wird, das man verwendet, um den Patienten zu schützen, kann die Intensität des Lichtaustrittssignal ausreichen, um das Tuch in Brand zu setzen und die Gefahr von Feuer heraufzubeschwören; oder der Anwender kann das abgetrennte Lichtleitkabel unbeabsichtigt in solch einer Weise halten, dass er eine andere Person in dem Raum zeitweilig blendet. In manchen Situationen, wenn das Endoskop aus dem Patienten herausgezogen wird, können die gleichen Risiken auftreten. Wenn die Lichtquelle mit einer endoskopischen Videokamera verwendet wird, die ein automatisches Belichtungssystem besitzt, kann die Lichtquelle auf einen Intensitätspegel eingestellt werden, der höher liegt, als erforderlich ist, um die gut belichtete Bilder mit der Kamera zu erzeugen. Dieser erhöhte Pegel der Lichtintensität kann Körpergewebe austrocknen und ernsthafte Verletzungen an dem Patienten hervorrufen. Typischerweise können die automatischen Belichtungssysteme von endoskopischen Videokameras gut belichtete Bilder mit einer Einstellung des elektronischen Verschlusses von etwa 1/125 bis 1/500 einer Sekunde erzeugen. Wenn das distale Ende eines Endoskops in unmittelbarer Nähe von Gewebe gebracht wird, das abgebildet werden soll, wird typischerweise ein relativ geringer Intensitätspegel des Lichts ausreichen, um immer noch gut beleuchtete Bilder mit der endoskopischen Videokamera zu erzeugen. Ein unerwünschtes und potentiell gefährliches Szenario kann auftreten, wenn der Lichtaustritt der Lichtquelle auf einen hohen Pegel eingestellt ist und das distale Ende des Endoskops in unmittelbare Nähe des abzubildenden Gewebes gebracht wird. Typischerweise werden die automatischen Belichtungssysteme der Kamera in einem solchen Fall die Einstellungen des elektronischen Verschlusses auf etwa 1/10000 einer Sekunde (oder noch kürzer) einstellen, um die Reflexionen der starken Beleuchtung von dem Gewebe zu kompensieren. In solch einer Situation ist das Risiko, dass empfindliches Gewebe ausgetrocknet wird, stark erhöht.
Wie in dem US-Patent 5,957,834 von A. Mochida in Spalte 2, Zeilen 1–21 erwähnt ist, ist eine Technik zur automatischen Steuerung der Lichtintensität einer Lichtquelle auf Basis eines Bildsignals von einer Abbildungseinheit, die mit einem Endoskop verbunden ist, in der japanischen Offenlegungsschrift mit der Nr. 62-155689 beschrieben. Wie in dem Mochida-Patent erkannt ist, wird die Steuerung den Intensitätspegel der Lichtquelle wahrscheinlich anheben, wenn die Steuerung der Lichtintensität von einen Signal abhängig gemacht wird, das von dem Bild abgeleitet wird und wenn das Endoskop dann aus dem Körper entfernt wird, anstatt dass die Steuerung die Lichtintensität absenkt, um die Augen des Operateurs vor einer versehentlichen Strahlung zu schützen und die Entzündung von brennbarem Material zu ver hindern. Nach dem Mochida-Patent wird ein Schalter hinzugefügt, um den Lichtaustritt der Lichtquelle manuell einzustellen und zu steuern, wenn das Endoskop aus dem Körper entfernt wird.
Wie in dem Mochida-Patent weiter beschrieben ist, wird der Intensitätspegel der Lichtquelle gesteuert, indem die Einstellung einer Blende in Bezug auf die Lichtquelle geregelt wird. Das Steuersignal von dieser Regelung wird von einem Bildsensor in dem Endoskop abgeleitet.
In dem US-Patent 4,527,552 erzeugt ein photoelektrisches Element ein Signal, das die Intensität von Licht angibt, welches von einem Objekt reflektiert wird, das mit einer Lichtquelle beleuchtet wird, die mit einem Endoskop verbunden ist, um den Austrittspegel der Lichtquelle zu steuern. In dem US-Patent 5,131,381 wird eine Lichtquelle, die mit einem Endoskop verbunden ist, über ein Signal gesteuert, das einen Dichtewert von jeder Zeile eines durch ein Endoskop aufgenommenen Videobildes einer Kamera repräsentiert. Andere Patente, die sich auf die Steuerung der Pegel der Lichtintensität von Endoskopen beziehen, sind die US-Patente 5,159,380; 3,670,722; 5,134,469; 4,963,960 und 4,561,429.
Es wurden Techniken vorgeschlagen, um die Risiken zu reduzieren, die mit Lichtquellen hoher Intensität verbunden sind. Eine beinhaltet ein spezielles Lichtleitkabel mit Drähten darin, die gegeneinander kurz geschlossen werden, wenn das Kabel an einem Endoskop befestigt ist. Der Kurzschluss wird an der Lichtquelle detektiert und die Lichtintensität wird reduziert, wenn das Kabel abgetrennt wird und der Kurzschluss dadurch entfernt wird. Eine abnehmbare mechanische Hülle, die den Lichtleiter abdeckt, wenn er nicht mit einem Endoskop verbunden ist, wurde ebenfalls vorgeschlagen.
Diese Sicherheitslösungen sind nicht unbedingt bei allen potenziell gefährlichen Situationen, die auftreten könnten, effektiv, wie etwa, wenn das Endoskop mit dem immer noch daran befestigten Lichtleitkabel aus einem Patienten herausgezogen wird und unabsichtlich auf eine Person oder ein chirurgisches Tuch gerichtet wird oder wenn der Lichtleiter oder die Quelle anfänglich ausgerichtet wird, um frei zugängliches Gewebe zu behandeln und während oder nach der Behandlung unabsichtlich in eine falsche Richtung gehalten wird oder aber wenn der Kopf einer Videokamera, die an der Kombination aus Endoskop und Lichtleitkabel befestigt ist, von seiner zugehörigen Steuereinheit abgetrennt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Lichtaustritt einer Lichtquelle mit hoher Intensität so gesteuert, dass die Austrittsintensität der Lichtquelle automatisch auf einen sicheren Pegel reduziert wird, wann immer der Lichtaustritt nicht auf Gewebe gerichtet ist (was bedeutet, dass die Kombination Videokamera/Lichtquelle in diesem Moment nicht dazu verwendet wird, Körpergewebe abzubilden). Dies wird erreicht, indem man das von dem Gewebe reflektierte Licht überwacht und wann immer diese Reflexion darauf hindeutet, dass die Lichtquelle nicht auf Gewebe gerichtet ist, die Lichtintensität auf einen sicheren Pegel herunterdreht.
Wie hier für eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben ist, ist die Lichtquelle mit einem charakteristischen Signal versehen. Das Fehlen diesen charakteristischen Signals vom reflektierten Lichts nimmt man als Anzeichen dafür, dass die Lichtquelle nicht auf Gewebe gerichtet ist und dass die Lichtintensität reduziert werden muss, um eine unbeabsichtigte, mit dem Licht in Zusammenhang stehende Verletzung zu vermeiden. Das charakteristische Signal kann eine Frequenz- oder Wellenlängenmodulation sein, aber vorzugsweise handelt es sich um eine Amplituden- oder Intensitätsmodulation bei einer bestimmten Frequenz, so dass die Modulation in dem reflektierten Licht erkannt werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird ein Modulationssignal erzeugt und dem Lichtaustritt der Lichtquelle mit hoher Intensität überlagert. Der Lichtaustritt der Lichtquelle beinhaltet daher ein Modulationssignal, das auch in dem reflektierten Licht vorhanden ist und das von einer Abbildungseinheit einer Videokamera detektiert werden kann. Das Fehlen einer Detektion des Modulationskanals kann dann dazu verwendet werden anzuzeigen, wenn der Lichtaustritt der Lichtquelle nicht auf Gewebe gerichtet ist, wodurch eine erhebliche Absenkung der Lichtintensität eingeleitet wird.
Die Technik dieser Erfindung kann besonders wirksam sein, wenn man eine Schutzsteuerung bei einer Lichtquelle mit hoher Intensität realisiert, die als Teil eines endoskopischen Videosystems verwendet wird, das einen Kommunikationsbus nutzt, um verschiedene Geräte miteinander zu verbinden. In einem solchen Fall wird die Modulation der Lichtquelle aus den Pixelsignalen am Ausgang eines endoskopischen Bildsensors extrahiert, der dazu verwendet wird, das Licht zu detektieren, das von Gewebe reflektiert wird, welches durch ein Endoskop betrachtet wird. Solange dieses Modulationssignal detektiert wird, verbleibt der Lichtaustritt der Lichtquelle mit hoher Intensität auf einem Pegel, der angemessen ist, um gut belichtete Videobilder zu erzeugen. Sobald jedoch das Modulationssignal entweder verschwindet oder unter einen bestimmten Referenzpegel abfällt, nimmt man an, dass das Lichtleitkabel nicht länger an dem Endoskop befestigt ist oder dass das Endoskop selbst aus dem Patienten entfernt wurde, und es wird eine Schutzreaktion eingeleitet. Der Verlust oder die Reduktion des Modulationssignals wird also in ein Steuersignal umgesetzt, das mit Hilfe des Busses zu der Lichtquelle gesendet wird, was dazu führt, dass die Intensität des Lichtaustritts auf einen sicheren Pegel heruntergedreht wird.
Wie hier beschrieben, wird durch die Erfindung darüber hinaus ein Verfahren bereit gestellt, um festzustellen, wenn der Lichtaustritt einer Lichtquelle einen Pegel übersteigt, den eine endoskopische Videokamera benötigt, um gut belichtete Bilder zu erzeugen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit denen sich ein automatischer Schutz von Personen gegen die zufällige Einwirkung von Licht hoher Intensität aus einem Lichtleitkabel erreichen lässt, das mit oder ohne daran befestigtem Endoskop verwendet wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung für eine Videokamera/Lichtquelle für eine erhöhte Sicherheit bei der Verwendung eines Endoskops bereit zu stellen, das eine Lichtquelle mit hoher Lichtintensität zur Beleuchtung von Gewebe verwendet.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung des gesamten Lichtaustritts einer Lichtquelle mit hoher Intensität bereit zu stellen, die dazu verwendet wird, ein durch ein Endoskop betrachtetes Objekt zu beleuchten.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung lassen sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachvollziehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern einer Lichtquelle auf sichere Art und Weise gemäß der Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm zur Steuerung einer Lichtquelle mit hoher Intensität, um das Risiko einer Verletzung von Personen zu reduzieren und um den gesamten Ausgangspegel einer Lichtquelle mit hoher Intensität zu optimieren, wenn die Lichtquelle dazu verwendet wird, Zielgewebe mit einem Endoskop und einem endoskopischen Videokamerasystem zu beleuchten.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Vorrichtung zum Steuern einer Lichtquelle auf sichere Art und Weise gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein typisches Endoskop 10 dargestellt, das einen Kamerakopf 12 besitzt, der an dessen proximalen Ende angeordnet ist, um Videobilder in einer Art und Weise zu erzeugen, die zum Beispiel in dem oben genannten 913'Patent beschrieben ist. Das distale Ende des Endoskops 10 ist auf ein Gewebe 14 gerichtet, um das Gewebe zu untersuchen, und zwar mit Licht aus einer Lichtquelle 16 mit hoher Intensität, das durch ein Lichtleiterkabel 18 zu dem distalen Ende gelangt. Typischerweise kann man das Lichtleiterkabel 18 von dem Endoskop 10 an einem Verbinder 20 abnehmen, wodurch ein Sicherheitsrisiko besteht, wie oben beschrieben ist.
Das Licht aus dem Lichtleiterkabel 20 wird ausgerichtet, um das Gewebe 14 zu beleuchten, wie mit dem Weg 22 vorgegeben ist, und Licht, das von dem Gewebe 14 reflektiert wird, wird entlang eines optischen Weges 24 zu einem Bilderzeuger 26 innerhalb des Kamerakopfes 12 geführt. Der Bilderzeuger 26 detektiert Licht, das entlang des optischen Weges 24 von dem Gewebe 14 reflektiert wurde. Der Bilderzeuger 26 kann von jeder beliebigen, typischerweise auf diesem Gebiet verwendeten Art sein, zum Beispiel ein CCD-, CID- oder CMOS-Bilderzeuger, ohne auf diese genannten beschränkt zu sein. Der Kamerakopf 12 erzeugt Bildsignale 28, die von einem Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung empfangen werden, der in einer Kamerasteuereinheit (CCU) 32 angeordnet ist. Der Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung kann auf verschiedenen Ansätzen zur Steuerung des elektronischen Verschlusses des Bilderzeugers 26 und zum Einstellen des Verstärkungsfaktors in Reaktion auf die Beleuchtungspegel, die von dem Bilderzeuger 26 aufgenommen werden, beruhen. Typischerweise ist der Schaltkreis zur automatischen Belichtungssteuerung auf dem Gebiet der Endoskopie sehr schnell und er besitzt einen großen Dynamikbereich. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden, die auf diesem Gebiet hinreichend bekannt sind. Eine Videoanzeige 36 empfängt Signale von der CCU 32, und dort wird ein Abbild des Gewebes 14 dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel in 1 wird die Lichtquelle 16 von einer Steuerung 34 in der CCU 32 gesteuert, und zwar mit Hilfe einer CCU-Busschnittstelle 54, eines digitalen Kommunikationsbusses 25 und einer Busschnittstelle 52 für die Lichtquelle. Die Steuerung 34 kann ein beliebiges Gerät sein, das dazu ausgebildet ist, Software-Programme aufzunehmen und auszuführen oder das so ausgebildet ist, dass seine Funktionalität durch Software-Programme modifiziert werden kann; vorzugsweise stammt die Steuerung 34 aus einer Gruppe, die digitale Signalprozessoren, Mikrokontroller und Mikroprozessoren beinhaltet, oder aus einer Gruppe, die FPGAs und computerprogrammierbare Logikeinheiten beinhaltet.
Typischerweise verwenden Lichtquellen mit hoher Intensität eine weißleuchtende Birne 38 (eine Xenon-Birne oder eine andere Art von Birne), die von einem Verstärker 40 getrieben wird, der seinerseits von einem Ausgangssteuerkreis 42 gesteuert wird, um den Pegel der Lichtintensität der Lichtquelle 16 einzustellen. Auf diesem Gebiet sind auch andere Arten zur ausgangsseitigen Steuerung der Intensität der Lichtquelle bekannt, wie etwa eine mechanische Apparaturblende oder Irisblende, Flüssigkristallverschlüsse, drehbare Blattzungen oder Schlitzeinheiten und dergleichen. Diese verschiedenen Arten zur Steuerung des Licht austritts der Lichtquelle können innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verändert der Ausgangssteuerkreis 42 die Intensität der Birne 38 in Abhängigkeit von einem „langsamen" zeitveränderlichen Signal 56, das von einem Modulator 58 (innerhalb der CCU32) mit Hilfe der CCU-Busschnittstelle 54, des Busses 50 und der Busschnittstelle 52 für die Lichtquelle ausgegeben wird, und zwar unter Steuerung der Steuerung 34. Mit dem Begriff „langsam" über der Zeit veränderliches Signal ist gemeint, dass das Signal 56 vorzugsweise in einer Größenordnung von etwa 2 bis 4 Sekunden pro Zyklus legt (was also deutlich unterhalb der Reaktionszeit des Schaltkreises 30 zur automatischen Belichtungssteuerung liegt). Außerdem ist ein „langsames" zeitveränderliches Signal 56 eines mit einem Amplitudenpegel, der eine Modulation (Änderung der Intensität) von etwa 5% bis 10% bezogen auf die maximale Ausgangsintensität der Lichtquelle 16 erzeugt. Daher kann die CCU 32 den grundlegenden Lichtaustrittspegel der Lichtquelle 16 steuern und die CCU 32 kann außerdem den eingestellten grundlegenden Lichtaustrittspegel in Abhängigkeit von dem „langsamen" zeitveränderlichem Signal 56 variieren, und zwar sowohl in der Geschwindigkeit als auch in der Intensität bzw. Amplitude.
Licht, das von dem Gewebe 14 reflektiert wird, enthält die Modulation der Amplitude (Intensität), die mit dem Bilderzeuger 26 detektiert wird und die in den Videodaten auf der Leitung 28 enthalten ist. Der Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung passt sich nicht nur der Belichtungszeit der Kamera an, um ein optimales Videobild zu erzeugen, sondern er kompensiert auch als Teil dieser Belichtungseinstellung die Intensitätsmodulation (die von dem „langsamen" zeitveränderli chen Signal 56 aus dem Modulator 58 hervorgerufen wird). Aufgrund der „langsamen" Geschwindigkeit und der „geringen" Amplitude der Modulation kann der Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung die variierenden Lichtpegel sehr einfach kompensieren und die Änderung der Lichtamplitude wird daher von einem Betrachter des Videomonitors 36 nicht wahrgenommen.
Der Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung gibt das detektierte Modulationssignal 60 aus, welches Daten entsprechend der Intensitätsmodulation enthält. Das detektierte Modulationssignal 60 wird von einem Korrelator 62 aufgenommen. Der Korrelator 62 empfängt außerdem das „langsame", zeitveränderliche Signal 56 aus dem Modulator 58.
2 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Steuern einer Lichtquelle mit hoher Intensität, um das Risiko einer Verletzung bei Personen zu reduzieren und um den Gesamtausgangspegel einer Lichtquelle mit hoher Intensität zu optimieren, wenn diese dazu verwendet wird, ein Zielgewebe mit einem Endoskop und einem endoskopischen Videokamerasystem zu beleuchten. Der Lichtaustritt der Lichtquelle wird entsprechend 200 in Abhängigkeit von dem „langsamen" zeitveränderlichen Signal 56 aus dem Modulator 58 variiert, wie zuvor beschrieben ist. Das detektierte Modulationssignal 60 und das „langsame" zeitveränderliche Signal 56 werden für eine Korrelation 202 miteinander verglichen. Wenn die zwei Modulationssignale 60, 56 entsprechend 204 nicht miteinander korrelieren (d. h. die Modulation wird von dem Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung nicht detektiert), reduziert die Steuerung 34 den Intensitätspegel der Lichtquelle auf einen minimalen Sicherheitspegel 206, und zwar mit Hilfe der CCU-Busschnittstelle 54, der Busschnittstelle 52 für die schnittstelle 52 für die Lichtquelle und dem Ausgangssteuerkreis 42. Mit dem Begriff „minimaler Sicherheitspegel" ist gemeint, dass der Lichtaustritt der Lichtquelle auf einen Pegel reduziert wird, bei dem das Modulationssignal detektiert werden kann, wenn eine die fehlende Korrelation hervorrufende Situation bereinigt ist (d. h. die Lichtintensität liegt auf ihrem geringsten Pegel, bei dem das Modulationssignal in dem Lichtaustritt der Lichtquelle von dem Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung immer noch detektiert werden kann). Einige Situationen, die eine fehlende Korrelation 204 hervorrufen, sind: Das Lichtleiterkabel 18 ist von der Lichtquelle 16 oder dem Endoskop 10 abgekoppelt, der Kamerakopf 12 ist von dem Endoskop 10 gelöst oder die Kombination aus Lichtleiterkabel/Kamerakopf ist aus einem Patienten entfernt worden (so dass kein Licht vom Körpergewebe reflektiert wird).
Wenn die zwei Modulationssignale 60, 56 miteinander korrelieren, (d. h. dass die Modulation von dem Schaltkreis 30 zur automatischen Belichtungssteuerung detektiert wird), wird die aktuelle CCU-Einstellung des elektronischen Verschlusses überprüft, um eine Regelschleife bereitzustellen, die den gesamten Lichtaustritt 22 der Lichtquelle auf einen optimalen Pegel einstellt. Mit dem Begriff „optimaler Pegel" ist gemeint, dass die Intensität der Lichtquelle von der CCU auf dem geringst möglichen Pegel gehalten wird, der ein gut belichtetes Videobild erzeugt. Typischerweise wird der Lichtaustritt der Lichtquelle von medizinischem Personal manuell eingestellt und der Schaltkreis zur automatischen Belichtungssteuerung in der CCU passt den elektronischen Verschluss des Bilderzeugers und/oder den Pegel des Verstärkungsfaktors an, um mit dem vorhandenen, manuell eingestellten Intensitätspegel des Lichts ein brauchbares Bild zu erzeugen.
Wie zuvor beschrieben ist, kann der Intensitätspegel des Lichts manuell sehr viel höher eingestellt werden, als von der CCU benötigt wird, um gut belichtete Videobilder zu erzeugen. Nachdem gemäß 208 eine Korrelation festgestellt wurde und wenn gemäß 210 der elektronische Verschluss der CCU kleiner oder gleich 1/500 eingestellt ist, wird der Intensitätspegel des Lichts entsprechend 212 um einen gewissen Prozentsatz (bezogen auf den gesamten Lichtaustritt der Lichtquelle) abgesenkt, um die Intensität des Lichtaustritts der Lichtquelle auf einem sicheren Pegel zu halten. Diese Regelschleife 202, 208, 210 und 212 wird so lange wiederholt, bis der elektronische Verschluss in der CCU gemäß 214 größer als 1/500 einer Sekunde ist.
Um zu gewährleisten, dass eine ausreichende Lichtmenge für die CCU vorhanden ist, um gut beleuchtete Videobilder zu erzeugen, wird der Intensitätspegel der Lichtquelle gemäß 218 um einen gewissen Prozentsatz angehoben, wenn der elektronische Verschluss der CCU gemäß 214 größer als 1/500 einer Sekunde ist und wenn der elektronische Verschluss der CCU gemäß 216 größer oder gleich einer 1/125 einer Sekunde ist. Diese Regelschleife 202, 208, 214, 216 und 218 wird wiederholt, bis der elektronische Verschluss in der CCU gemäß 220 geringer als 1/125 einer Sekunde ist. Wenn der elektronische Verschluss der CCU gemäß 214 größer als 1/500 Sekunde und geringer als 1/125 Sekunde ist, wie mit der Schleife 202, 208, 214 und 220 dargestellt ist, wird der Ausgangspegel der Lichtquelle auf seinem momentanen Intensitätspegel gehalten.
Der Prozentsatz der Erhöhung oder Absenkung der Lichtintensität bestimmt die Geschwindigkeit, mit der der Pegel angepasst wird. Vorzugsweise ist der Prozentsatz relativ gering (näherungsweise 1% bis 3% der Gesamtkapazität der Lichtquelle), was dazu führt, dass der Lichtaustritt der Lichtquelle langsam auf einen optimalen Intensitätspegel „hinschleicht" (innerhalb von näherungsweise 5 Sekunden).
3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Korrelator/Modulator 300 getrennt von der CCU 310 und der Lichtquelle 16 mit einem Bus 50 verbunden ist. Der Korrelator/Modulator 300 beinhaltet eine Busschnittstelle 302, einen Korrelator 304 und einen Modulator 306. Innerhalb der CCU 310 funktioniert die Steuerung 34 so wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, mit Ausnahme davon, dass die Steuerung des Korrelators 304 und des Modulators 306 mit Hilfe der CCU-Busschnittstelle 54, des Busses 50 und der Busschnittstelle 302 bewerkstelligt wird.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist abgesehen von den nachfolgenden Ausnahmen mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel identisch: Der Ausgangssteuerkreis 42 für die Lichtquelle 16 variiert die Intensität der Hirne 38 in Abhängigkeit von einem „langsamen" zeitveränderlichen Signal 308, das von dem Modulator 306 mit Hilfe von Befehlen ausgegeben wird, die von der Steuerung 34 zu der CCU-Busschnittstelle 54, dem Bus 50 und der Busschnittstelle 302 sowie der Busschnittstelle 52 der Lichtquelle übertragen werden. Der Schaltkreis 30 für die automatische Belichtungssteuerung gibt detektierte Modulationsdaten 312 (entsprechend der Modulation des Lichtpegels) mit Hilfe der Busschnittstelle 54 und unter Steuerung der Steuerung 34 auf den Bus 50 aus. Die detektierten Modulationsdaten 312 werden von dem Korrelator 304 über die Busschnittstelle 302 auf genommen. Der Korrelator 304 empfängt außerdem das „langsame" zeitveränderliche Signal 308 von dem Modulator 306. Die Schritte zur Steuerung der Lichtquelle 16, zur Reduktion des Risikos von Verletzungen bei Personal und zum Einstellen der durchschnittlichen Lichtaustrittsintensität sind dieselben, wie zuvor im Detail anhand von 2 für das vorhergehende Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Nachdem nun also verschiedene Ausführungsbeispiele zur praktischen Umsetzung beschrieben wurden, lassen sich ihre Vorteile und Ziele nachvollziehen. Abwandlungen von den Zeichnungen und der Beschreibung können von einem Fachmann auf diesem Gebiet gemacht werden, ohne aus dem Schutzbereich der Erfindung herauszugehen, der durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt ist. Ein Beispiel ist, dass die Lichtquelle 16 und die CCU 32 innerhalb eines einzigen Gehäuses angeordnet sein können, was den Bus 50 und die Busschnittstellen 52 und 54 überflüssig macht.

Claims

Verfahren zum Schutz von Personen vor dem Lichtaustritt einer endoskopischen Lichtquelle (16), die auf eine Oberfläche (14) gerichtet ist, mit den Schritten: Erzeugen eines Modulationssignals (56; 308); Modulieren der Lichtaustrittsintensität der Lichtquelle (16) mit dem Modulationssignal (56; 308); Überwachen von Licht, das von der Oberfläche (14) reflektiert wird; Detektieren der Modulation in dem überwachten Licht; und Reduzieren der Intensität der Lichtquelle (16), wenn die detektierte Modulation unterhalb eines Referenzpegels liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei außerdem die Intensität des Lichtaustritts der Lichtquelle (16) angepasst wird, wenn die detektierte Modulation oberhalb des Referenzpegels liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Anpassen der Lichtaustrittsintensität der Lichtquelle (16) von der Belichtungseinstellung einer endoskopischen Videokamera abhängt.
Vorrichtung zum Schutz von Personen vor dem Lichtaustritt einer endoskopischen Lichtquelle (16), die zur Beleuchtung einer Oberfläche (14) verwendet wird, welche durch ein Endoskop (10) betrachtet wird, mit: einer Lichtquelle (16) mit einem Lichtaustritt mit einer bestimmten Modulation; einem Bildsensor (26), der dem Endoskop (10) zugeordnet ist, um dort hindurchgeführtes und von der beleuchteten Oberfläche (14) reflektiertes Licht zu detektieren; einem Korrelator (62; 304), der auf das Ausgangssignal des Bildsensors (26) reagiert, um ein Sicherheitssignal zu erzeugen, das für den Modulationspegel des Lichtaustritts der Lichtquelle (16) repräsentativ ist; und einer Steuerung (34), die auf das Sicherheitssignal reagiert, um die Lichtaustrittsintensität der Lichtquelle (16) auf einen bestimmten Pegel abzusenken, wenn das Sicherheitssignal anzeigt, dass der Modulationspegel im Lichtaustritt der Lichtquelle (16) unterhalb eines gewählten Referenzpegels liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einem Endoskop (10) mit einem Abbildungspfad (24), durch den die Oberfläche (14) an einem distalen Ende betrachtet werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit einem Kamerakopf (12), in dem der Bildsensor (26) angeordnet ist und so ausgerichtet ist, dass er Licht detektiert, das von der Oberfläche (14) reflektiert und über den Abbildungspfad (24) des Endoskops geführt wurde, und zwar zum Erzeugen von Bildsignalen (28).
Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner mit einer Steuereinheit (32; 310) für die Kamera zum Verarbeiten der Bildsignale (28), die von dem Kamerakopf (12) empfangen wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit einem Modulator (58; 306), der Modulationssignale (56; 308) erzeugt, die zum Variieren der Lichtaustrittsintensität der Lichtquelle (16) mit einer bestimmten Modulation verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einem Kommunikationsbus (50), der mit einer Vielzahl von Busanschlussstellen (52, 54; 52, 54, 302) zur Kommunikation zwischen der Lichtquelle (16), der Steuereinheit (32; 310) für die Kamera, dem Modulator (58; 306) und dem Korrelator (62; 304) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (32; 310) für die Kamera eine erste Busanschlussstelle (54) beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Lichtquelle (16) eine zweite Busanschlussstelle (52) beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (32; 310) für die Kamera eine Steuerung (34) beinhaltet, die mit dem Kamerakopf (12) verbunden ist, um Bildsignale (28) zu verarbeiten, die repräsentativ sind für Bilder, welche von dem Bildsensor (26) aufgenommen wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (34) die Modulationssignale (56; 308) dazu verwendet, Lichtintensitätsausgangssignale auf dem Kommunikationsbus (50) zu erzeugen, um die Lichtaustrittsintensität der Lichtquelle (16) zu variieren.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (34) Korrelatordaten von dem Korrelator (62; 304) empfängt und die Lichtaustrittsintensität der Lichtquelle (16) auf einen sicheren Pegel reduziert, wenn die Korrelatordaten anzeigen, dass die vorbestimmte Modulation, die in den Bildsignalen (28) enthalten ist, unterhalb eines vorbestimmten Referenzpegels liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei sich der Modulator (58) und der Korrelator (62) innerhalb der Steuereinheit (32) der Kamera befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei sich der Modulator und der Korrelator innerhalb der Lichtquelle (16) befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei sich der Modulator innerhalb der Lichtquelle (16) und der Korrelator (62) innerhalb der Steuereinheit (32) der Kamera befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Modulator (306) und der Korrelator (304) entfernt voneinander angeordnet sind und über eine dritte Busanschlussstelle (302) an den Kommunikationsbus (50) angeschlossen sind.