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Die
Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1.
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Aus
der
EP 0 795 769 A1 ist
bereits eine optische Vorrichtung bekannt mit einstellbarer Vergrößerung mit
einem Mechanismus für
optisch einstellbare Vergrößerung mit
einer verstellbaren Linse, die in ein optisches Objektivsystem eingebaut
ist, das am Vorderende eines Endoskops vorhanden ist, um auf optische
Weise ein vergrößertes Bild
zu erzeugen, und mit einer Schaltung für elektronisch einstellbare Vergrößerung zum
elektronischen Vergrößern des durch
das optische Objektivsytem erfaßten
Bilds.
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In
jüngerer
Zeit wurden optische Vorrichtungen, wie z. B. elektronische Endoskope,
mit verstellbaren Linsen innerhalb des Objektivsystems der Vorrichtung,
z. B. in einer Sondenspitze, versehen, wobei die verstellbare Linse
durch ein Stellglied in Richtung der optischen Achse verstellt wird,
wodurch es möglich
ist, das Bild eines Objekts optisch zu vergrößern. Dieses optisch vergrößerte Bild
wird durch eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung,
wie ein CCD (Charge Coupled Device) aufgenommen. Am vom CCD ausgegebenen
Video signal (Bildsignal) werden durch eine Prozessorvorrichtung
verschiedene Bildbearbeitungsprozesse ausgeführt, und ein vergrößertes Objektbild
wird auf einem Monitor angezeigt.
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Durch
die genannten Bildverarbeitungsprozesse kann das erfasste Bild auch
elektronisch vergrößert werden.
Es wurde auch vorgeschlagen, ein Bild durch Kombination optischer
und elektronischer Vergrößerung vergrößert anzuzeigen.
Dabei kann der Vergrößerungsvorgang
aufgrund dieser beiden Arten unter Verwendung desselben Schalters
für verstellbare
Vergrößerung usw.
ausgeführt
werden.
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Wenn
jedoch diese beiden Vergrößerungen durch
denselben Bedienschalter ausgelöst
werden, besteht zwar der Vorteil, dass Betrieb mit einstellbarer
Vergrößerung kontinuierlich
ausgeführt
werden kann, jedoch die Bedienperson nicht einfach erkennen kann,
wann von optisch einstellbarer Vergrößerung auf elektronisch einstellbare
Vergrößerung umgeschaltet
wird, und umgekehrt, so dass nicht erkennbar ist, ob das aktuelle
Bild optisch oder elektronisch vergrößert ist. Bei elektronischer
Vergrößerung wird,
im Gegensatz zu optischer Vergrößerung,
die Bildqualität
bei Vergrößerung des
Bilds beeinträchtigt.
Wenn korrekte Erkennung eines Objekts erforderlich ist, ist es daher
notwendig, darüber
informiert zu sein, ob das auf einem Schirm angezeigte Bild optisch
oder elektronisch vergrößert ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Vorrichtung
mit optisch und elektronisch einstellbarer Vergrößerung zu schaffen, bei der auf
einfache Weise ermittelt werden kann, wann von optischer auf elektronische
Vergrößerung umgeschaltet
wird, und umgekehrt.
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Diese
Aufgabe ist durch die Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Wei terbildungen sind Gegenstand
abhängiger
Ansprüche.
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Bei
der erfindungsgemäßen Konfiguration kann
z. B. optisch einstellbare Vergrößerung dann aufgerufen
werden, wenn ein Bild nicht elektronisch vergrößert wird, und elektronisch
einstellbare Vergrößerung kann
am Vergrößerungsende
(am nahen Ende) der optisch einstellbaren Vergrößerung aufgerufen werden. Infolgedessen
wird ein Umschaltvorgang aufgehoben, wenn derselbe Schalter zum
Umschalten von optisch auf elektronisch einstellbare Vergrößerung oder
umgekehrt verwendet wird. D. h., dass der Betrieb mit einstellbarer
Vergrößerung erst
dann ausgeführt
werden kann, wenn der Schalter für
einstellbare Vergrößerung erneut
betätigt
wird. Daher kann die Bedienperson den Zeitpunkt sicher feststellen,
zu dem von optisch auf elektronisch einstellbare Vergrößerung oder
umgekehrt umgeschaltet wird. Wenn ein Umschalten erfolgt, kann der
Betrieb mit einstellbarer Vergrößerung für eine vorbestimmte Zeit
dadurch angehalten werden, dass eine Zeitverzögerung einstellt wird. In diesem
Fall ist es wünschenswert,
auf dem Monitor anzuzeigen, dass von optisch einstellbarer Vergrößerung auf
elektronisch einstellbare Vergrößerung,
oder umgekehrt, umgeschaltet wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm der Konfiguration eines elektronischen Endoskops
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 zeigt
Vergrößerungs-
und Verkleinerungsvorgänge,
wie sie durch Betätigen
eines Schalters für
einstellbare Vergrößerung gemäß dem Ausführungsbeispiel
ausgeführt
werden;
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3 zeigt
eine Messgerätanzeige
auf einem Monitor, die den Zustand der einstellbaren Vergrößerung beim
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4 ist
ein Flussdiagramm für
den Betrieb der Hauptroutine eines Mikrocomputers beim Ausführungsbeispiel;
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5 ist
ein Flussdiagramm für
den Betriebsablauf eines in 4 dargestellten
optischen Näheprozesses;
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6 ist
ein Flussdiagramm für
den Betriebsablauf eines in 4 dargestellten
optischen Fernprozesses;
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7 ist
ein Flussdiagramm für
den Betriebsablauf eines in 4 dargestellten
elektronischen Näheprozesses;
und
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8 ist
ein Flussdiagramm für
den Betriebsablauf eines in 4 dargestellten
elektronischen Fernprozesses.
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Gemäß 1 ist
ein elektronisches Endoskop (Elektroskop) 10 mittels eines
Verbinders frei anbringbar/abnehmbar an einer Prozessorvorrichtung 12 angebracht.
Gemäß 1 verfügt die Spitze
des Elektroskops 10 über
ein Objektivsystem mit einstellbarer Vergrößerung mit einer festen Linse 13 und
einer verstellbaren Linse 14. Statt Einzellinsen können auch
Linsengruppen vorhanden sein. Ein CCD 15 ist als Bildaufnahmevorrichtung
vorhanden, um Licht vom Objektivsystem zu empfangen.
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Mit
der verstellbaren Linse 14 ist ein Motor 16 über eine
lineare Antriebseinheit verbunden, um die Drehung des Motors 16 auf
die Spitze zu übertragen,
um dadurch die verstellbare Linse 14 linear zu verstellen.
Der Motor 16 kann auch an der Spitze angebracht sein, um
einen zylindrischen Nocken zu verstellen, um dadurch die verstellbare
Linse 14 zu verstellen. Der Motor 16 kann durch
ein beliebiges anderes Stell glied ersetzt werden, das die verstellbare
Linse 14 z. B. direkt antreibt.
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Ferner
sind im Elektroskop 10 eine Treiberschaltung 18 für verstellbare
Vergrößerung zum
Ansteuern des Motors 16 (oder des Stellglieds) und ein Mikrocomputer 20 vorhanden.
Die Treiberschaltung 18 für einstellbare Vergrößerung verfügt über eine Motortreiberschaltung,
einen Treiberspannungsgenerator usw. Außerdem verfügt die Bedieneinheit des Elektroskops 10 über einen
Näheschalter
(N) 21A für Vergrößerungsvorgänge und
einen Fernschalter (F) 21B für Verkleinerungsvorgänge als
Schalter für
einstellbare Vergrößerung.
Die zugehörigen
Betriebssignale werden an den Mikrocomputer 20 geliefert.
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D.
h., dass der Mikrocomputer 20 Betriebssteuersignale vom
Näheschalter 21A und
vom Fernschalter 21B empfängt und er ein Vergrößerungs- bzw.
ein Verkleinerungs-Steuersignal an die Treiberschaltung 18 für einstellbare
Vergrößerung liefert. Auf
diese Signale hin erzeugt diese Schaltung eine vorbestimmte Motortreiberspannung
für den
Motor 16. Wenn sich der Motor 16 dreht, wird die
verstellbare Linse 14 in der Richtung ihrer optischen Achse
verstellt, wodurch das Bild eines Objekts optisch vergrößert oder
verkleinert werden kann.
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Der
Mikrocomputer 20 sorgt für den Betrieb mit optisch einstellbarer
Vergrößerung,
wenn der oben genannte Näheschalter 21A oder
der Fernschalter 21B betätigt wird, aber er führt auch
einen Betrieb mit elektronisch einstellbarer Vergrößerung aus,
wie später
beschrieben, um dadurch unter Verwendung eines einzelnen Schalters
für einstellbare Vergrößerung eine
Betriebsweise mit sowohl optisch als auch elektronisch einstellbarer
Vergrößerung zu realisieren.
Wenn von optisch auf elektronisch einstellbare Vergrößerung oder
umgekehrt umgeschaltet wird, wird der Steuerungsvorgang zeitweilig
angehalten. D. h., dass dann, wie es in 2 veranschaulicht
ist, wenn der Näheschalter 21A dauerhaft
betätigt
wird (wenn ein Bild vergrößert wird),
die verstellbare Linse 14 vom fernen Ende (Ende Fo) zum
nahen Ende (Ende No) verstellt wird. Wenn das Ende No erreicht ist,
wird die Funktion des Näheschalters 21A zeitweilig
aufgehoben. Wenn dann der Näheschalter 21A erneut
betätigt
wird, wird die Steuerung ausgehend vom fernen Ende (Ende Fe) der
elektronisch einstellbaren Vergrößerung bis
zu deren nahem Ende (Ende Ne) ausgeführt. Wenn der Fernschalter 21B dauerhaft
betätigt
wird (wenn ein Bild verkleinert wird), wird der Umschaltvorgang
in ähnlicher
Weise am fernen Ende Fe der elektronisch einstellbaren Vergrößerung zeitweilig
aufgehoben.
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Außerdem wird
bei diesem Beispiel die Verstellposition der verstellbaren Linse 14 beim
Betrieb mit einstellbarer Vergrößerung durch
den Zeitzählwert
ausgehend vom nahen Ende No (oder vom fernen Ende Fo) bestimmt.
D. h., es wird die Gesamtverstellzeit zwischen den Antriebsenden
gemessen, und dann kann die Verstellposition der verstellbaren Linse 14,
d. h. der Vergrößerungszustand,
durch Messen eines Zählwerts
für die
Verstellzeit ausgehend von einem vorbestimmten Ende erhalten werden.
Alternativ kann die Verstellposition der verstellbaren Linse 14 durch
einen Codierer erfasst werden, um aus der Position die Vergrößerung zu
ermitteln.
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Im
Elektroskop 10 sind eine CCD-Ansteuerungsschaltung 23 zum
Ansteuern des CCD 15, eine Elektronikverschlussschaltung 24 mit
einem Timinggenerator (TG) usw. vorhanden. Auf Grundlage der Steuerung
durch den Mikrocomputer 20 steuert die Elektronikverschlussschaltung 24 die
Signalansammlungszeit (Elektronikverschlussgeschwindigkeit) des
CCD 15, und von der CCD-Ansteuerungsschaltung 23 wird
das im CCD 15 in Pixeleinheit angesammelte Bildsignal gelesen.
Ferner sind ein A/D-Wandler 25 und ein digitaler Videoprozessor (DVP) 26 zum
Ausführen
verschiedener Bildbearbeitungsprozesse vorhanden. Das vom CCD 15 gelesene
Bildsignal wird in ein digitales Signal umgesetzt, und dann führt der
DVP 28 verschiedene Bildverarbeitungsprozesse zur Verstärkung, zum
Weißausgleich,
zur Gammakorrektur usw. aus.
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Andererseits
enthält
die Prozessorvorrichtung 12 eine Signalverarbeitungsschaltung 29 mit
einem Bildspeicher, einer Schaltung 30 für elektronisch einstellbare
Vergrößerung,
einem Mischer und einem D/A-Wandler 32. Die Schaltung 30 für elektronisch einstellbare
Vergrößerung erzeugt
in einem Signalverarbeitungsprozess ein vergrößertes Bild, das dem durch
den DVP 26 erhaltenen Bildsignal entspricht. Ferner verfügt sie über einen
Zeichengenerator 34 zum Ausgeben eines Zeichenbilds (Zeichen,
Grafiken), das die Positionsinformation für einstellbare Vergrößerung,
wie auf dem Messgerät
(3) angezeigt, repräsentiert, und einen Mikrocomputer 35. Das
vom Zeichengenerator 34 ausgegebene Bildsignal wird vom
Mischer 31 mit dem Bild eines Objekts gemischt.
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D.
h., dass, wie es in 3 dargestellt ist, in der Prozessorvorrichtung 12 unter
Verwendung eines Messgerät-Anzeigebilds
zum sequenziellen Hervorheben unterteilter Gebiete in Balkenform,
die sich in horizontaler Richtung erstrecken, die Teilgebiete sequenziell
vom fernen zum nahen Ende zum Aufleuchten gebracht werden, wobei
das nahe Ende N ganz links liegt und das ferne Ende F ganz rechts liegt
(siehe den schraffierten Abschnitt). Dabei wird der Vergrößerungszustand
bei elektronisch und bei optisch einstellbarer Vergrößerung schrittweise
links bzw. rechts angezeigt. Ferner kann die Prozessorvorrichtung 12 auch
mit einem Fußschalter
(Schalter für
einstellbare Vergrößerung)
mit einem Näheschalter
(N) 36a und einem Fernschalter (F) 36b versehen sein.
Bedienungssteuersignale von diesen werden an den Mi krocomputer 35 geliefert.
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Das
Ausführungsbeispiel
ist auf die oben beschriebene Weise konfiguriert, und nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 die
Funktion desselben beschrieben. Als Erstes wird in einem in 4 dargestellten
Schritt 101 durch den Mikrocomputer 20 ermittelt,
ob Betrieb mit optisch einstellbarer Vergrößerung erfolgt. Falls ja, wird
in einem Schritt 102 der Näheschalter 21A (oder 36A)
betätigt, und
es wird ermittelt, ob ein Näheflag
gesetzt ist. Falls JA, wird in einem Schritt 103 ein Prozess
für die optische
Nähe (für optische
Vergrößerung)
ausgeführt.
Falls NEIN, wird in einem Schritt 104 der Fernschalter 21B (oder 36B)
betätigt,
und es wird ermittelt, ob ein Fernflag gesetzt ist. Falls JA, wird
in einem Schritt 105 ein Prozess für optisch fern (optische Verkleinerung)
ausgeführt.
Falls sich im Schritt 104 NEIN ergibt, werden beide Flags
rückgesetzt,
und der Motor 16 wird angehalten.
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Wenn
sich im Schritt 101 NEIN ergibt, geht die Steuerung zu
einem Schritt 107 weiter. In diesem wird der Näheschalter 21A betätigt, und
es wird ermittelt, ob das Nahflag gesetzt ist. Falls JA, wird in
einem Schritt 108 ein elektronischer Prozess für die Nähe (elektronische
Vergrößerung)
ausgeführt,
und die Schaltung 30 für
elektronisch einstellbare Vergrößerung führt einen
Bildvergrößerungsprozess
aus. Wenn sich im Schritt 107 NEIN ergibt, wird in einem Schritt 109 der
Fernschalter 21B betätigt,
und es wird ermittelt, ob das Fernflag gesetzt ist. Falls JA, wird
in einem Schritt 110 ein elektronischer Prozess für Fern (elektronische
Verkleinerung ausgeführt.
Falls sich im Schritt 109 NEIN ergibt, werden beide Flags
zurückgesetzt,
und es wird der Prozess mit elektronisch einstellbarer Vergrößerung beendet.
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5 veranschaulicht
den vom Mikrocomputer 20 ausgeführten optischen Prozess für die Nähe gemäß 4.
In einem Schritt 201 wird ermittelt, ob die Verstellposition
der verstellbaren Linse 14 dem Ende No entspricht. Falls
NEIN, verstellt die Treiberschaltung 18 für einstellbare
Vergrößerung den
Motor 16, und die verstellbare Linse 14 wird in
einem Schritt 202 in der Vergrößerungsrichtung angetrieben.
Wenn sich dagegen JA ergibt, wird der Motor 16 in einem
Schritt 203 angehalten, und das Flag für optisch variable Vergrößerung wird
in einem Schritt 204 zurückgesetzt. In einem Schritt 205 wird
das Nahflag zurückgesetzt.
D. h., dass selbst dann, wenn der Näheschalter 21A dauerhaft
betätigt
wird, das Näheflag
zurückgesetzt
wird, wenn das Ende No für die
optisch einstellbare Vergrößerung erreicht
ist und der Umschaltvorgang zeitweilig aufgehoben wird. Daher ist
die Bedienperson durch diesen Aufhebeprozess darüber informiert, dass der Prozess
mit optischer Vergrößerung beendet
ist. Danach kann der Prozess mit elektronischer Vergrößerung durch
erneutes Betätigen
des Näheschalters 21A ausgeführt werden.
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6 veranschaulicht
den optischen Prozess für
die Ferne gemäß 4.
In einem Schritt 211 wird ermittelt, ob die Verstellposition
der verstellbaren Linse 14 das Ende Fo ist. Falls NEIN,
steuert die Treiberschaltung 18 für einstellbare Vergrößerung den
Motor 16 in einem Schritt 212 an, und die verstellbare
Linse 14 wird in der Verkleinerungsrichtung angetrieben.
Wenn sich dagegen JA ergibt, wird der Motor 16 in einem
Schritt 213 angehalten, und ein Bild wird ohne Vergrößerungsprozess
erfasst.
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7 veranschaulicht
den vom Mikrocomputer 20 ausgeführten elektronischen Prozess
für die Nähe gemäß 4.
In einem Schritt 301 wird ermittelt, ob die aktuelle Position
mit einstellbarer Vergrößerung dem
Ende Ne entspricht. Falls NEIN, führt die Schaltung 30 für elektronisch
einstellbare Vergrößerung in
einem Schritt 302 den Prozess für elektroni sche Vergrößerung aus.
Wenn sich dagegen JA ergibt, wird der Vergrößerungsprozess in einem Schritt 303 beendet,
und es wird in einen Zustand ohne elektronische Vergrößerung eingetreten.
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8 veranschaulicht
den elektronischen Prozess für
die Ferne gemäß 4.
In einem Schritt 311 wird ermittelt, ob die aktuelle Position
mit einstellbarer Vergrößerung dem
Ende Fe entspricht. Falls NEIN, führt die Schaltung 30 für elektronisch
einstellbare Vergrößerung in
einem Schritt 312 einen Prozess für elektronische Verkleinerung
aus. Wenn sich dagegen JA ergibt, wird der Prozess in einem Schritt 313 beendet,
das Flag für
optisch einstellbare Vergrößerung wird
in einem nächsten
Schritt 314 gesetzt, und in einem Schritt 315 wird
das Fernflag rückgesetzt.
D. h., dass selbst dann, wenn der Fernschalter 21B dauerhaft
betätigt
wird, das Fernflag rückgesetzt
wird, wenn das Ende Fe für
elektronisch einstellbare Vergrößerung erreicht
ist, um dadurch den Umschaltvorgang zeitweilig aufzuheben. Daher ist
die Bedienperson durch diesen Aufhebevorgang darüber informiert, dass der Prozess
mit elektronischer Verkleinerung beendet ist. Danach kann der Prozess
mit optischer Verkleinerung durch erneutes Betätigen des Fernschalters 21B ausgeführt werden.
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So
wird vom CCD 15 ein Bild mit optisch einstellbarer Vergrößerung erfasst,
und das Bildsignal des CCD 15 wird von der CCD-Ansteuerungsschaltung 23 gelesen
und über
den A/D-Wandler 25 in
den DVP 26 eingegeben. Der DVP 26 führt verschiedene Bildverarbeitungsprozesse
aus, deren Ergebnisse über
eine Signalprozessschaltung 29 und den D/A-Wandler 32 der
Prozessorvorrichtung 12 auf dem Monitor angezeigt werden.
Andererseits wird das Bild mittels der Schaltung 30 für elektronisch
einstellbare Vergrößerung über den
D/A-Wandler 32 an den Monitor geliefert.
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Dabei
wird auf den Monitor das durch den Zeichengenerator 34 erzeugte
Messgerät-Anzeigebild
dargestellt. In 3 ist es beispielhaft das vierte Vergrößerungsgebiet
(vergrößerter Abschnitt)
im Gebiet mit optisch einstellbarer Vergrößerung, wobei es sich um das
dritte Gebiet ausgehend vom Ende F handelt. Die Anzeige informiert
die Bedienperson über
die grobe optische und elektronische Vergrößerung.
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Beim
vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiel
werden Bedienvorgänge
für den
Näheschalter 21A und
den Fernschalter 21B aufgehoben, wenn von optisch auf elektronisch
einstellbare Vergrößerung oder
umgekehrt umgeschaltet wird. Dabei kann eine vorbestimmte Zeitverzögerung eingestellt werden.
D. h., dass in einem in 5 dargestellten Schritt 205 und
einem in 8 dargestellten Schritt 315 ein
Timer für
eine vorbestimmte Zeit gesetzt wird, ein Zustand eingestellt wird,
in dem der Betrieb mit einstellbarer Vergrößerung zeitweilig angehalten
wird und dann der ursprüngliche
Zustand wiederhergestellt wird. Durch dieses Verfahren kann die
Bedienperson den Punkt leicht erkennen, zu dem von optisch auf elektronisch
einstellbare Vergrößerung und umgekehrt
umgeschaltet wird.
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Wenn
eine Zeitverzögerung
eingestellt ist, wird die Steuerung für das in 3 dargestellte Messgerät-Anzeigebild
so ausgeführt,
dass die Farbe des hell dargestellten Abschnitts (schraffierter
Abschnitt), der die Position der einstellbaren Vergrößerung anzeigt,
z. B. von Weiß auf
Blau oder irgendeine andere Farbe umgeschaltet wird oder dieser
Abschnitt zum Blinken gebracht wird. So kann die Bedienperson leicht
erkennen, dass von optisch auf elektronisch einstellbare Vergrößerung,
oder umgekehrt, umgeschaltet wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann bei der Erfindung der Umschaltpunkt
zwischen optisch und elektronisch einstellbarer Vergrößerung leicht
erkannt werden, und ein durch optische Vergrößerung erzeugtes Bild, das
zu Untersuchungs- oder Diagnosezwecken verwendet wird, kann leicht
von einem Bild unterschieden werden, das mit elektronisch einstellbarer
Vergrößerung vergrößert wird.