DE102007047659A1

DE102007047659A1 - Instrument für ein Endoskop und Endoskopsystem

Info

Publication number: DE102007047659A1
Application number: DE102007047659A
Authority: DE
Inventors: Shotaro Kobayashi
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2008-04-10
Also published as: US20080255411A1; JP2008086697A

Abstract

Ein Endoskopsystem (10) enthält eine Lichtquelle (34), eine Beobachtungseinheit (20), einen Detektor (32), ein Einstellmittel (38) und ein Instrument (50, 60, 70). Die Lichtquelle (34) gibt Beleuchtungslicht auf ein Objekt ab. Die Beobachtungseinheit (20) überträgt dieses Beleuchtungslicht und gibt es aus ihrem Ende (20T) ab. Der Detektor (32) erfasst die Liminanz und/oder die Chromatizität von Licht, das in die Beobachtungseinheit (20) eintritt. Das Einstellmittel (38) stellt die Lichtmenge und/oder den Weißabgleich des Beleuchtungslichtes anhand der Luminanz und/oder der Chromatizität des eintretenden Lichtes ein. Das Ende (20T) der Beobachtungseinheit (20) ist in das Instrument (50, 60, 70) eingesetzt. Das Instrument (50, 60, 70) enthält ein reflektierendes Element (50W, 60W, 70W), welches das von dem Ende (20T) der Beobachtungseinheit (20) abgegebene Licht so reflektiert, dass dieses wieder in die Beobachtungseinheit (20) eintritt. Der Abstand des in das Instrument (50, 60, 70) eingesetzten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) von dem reflektierenden Element (50W, 60W, 70W) ist einstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Instrument für ein Endoskop und ein Endoskopsystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Instrument zur optischen Steuerung eines Endoskops sowie ein Endoskopsystem, in dem diese optische Steuerung vorgenommen wird.
In dem Prozessor eines endoskopischen Gerätes ist eine Lichtquelle vorgesehen. Das von der Lichtquelle ausgesendete Licht wird über eine Beobachtungseinheit übertragen und dient der Beleuchtung eines Objektes, z.B. eines im Körper liegenden Organs. Ob die von der Lichtquelle abgegebene Menge an Beleuchtungslicht auf einem vorbestimmten Pegel liegt oder nicht, wird bei der Herstellung des endoskopischen Gerätes und anderen Gelegenheiten überprüft, indem ein Luminanzmeter an das Gehäuse des Prozessors angeschlossen wird.
Auch ist es bekannt, die Beleuchtungslichtmenge so einzustellen, dass das Beleuchtungslicht in einer für die Einstellung des Weißabgleichs geeigneten Menge aus dem Ende der Beobachtungseinheit abgestrahlt wird.
Üblicherweise nimmt die Menge des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtes mit der Betriebszeit ab. Selbst wenn die von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungslichtmenge bei der Fertigung des endoskopischen Gerätes überprüft worden ist, kommt es deshalb vor, dass die von der Lichtquelle aktuell abgegebene Lichtmenge zur Beleuchtung nicht geeignet ist. Demzufolge wird die Aufmerksamkeit auf die Möglichkeit gerichtet, die Beleuchtungslichtmenge so einstellen zu können, dass die erwartete Lichtmengenabnahme mit der Betriebszeit der Lichtquelle kompensiert wird. Dieses Verfahren weist jedoch auch eine gewisse Fehleranfälligkeit auf, da auch Lichtquellen gleichen Typs unterschiedliche Abschwächungen in der Lichtmenge über die Zeit oder infolge anderer Unregelmäßigkeiten zeigen.
Ist die von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungslichtmenge ungeeignet, so ist es schwierig, die von der Beobachtungseinheit ausgesendete Beleuchtungslichtmenge präzise einzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Instrument anzugeben, das zusammen mit einem Endoskop verwendet wird, um die Beleuchtungslichtmenge präzise einzustellen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Endoskopsystem anzugeben, das eine präzise Einstellung der Beleuchtungslichtmenge ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines endoskopischen Gerätes nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 einen Abstandssensor des endoskopischen Gerätes;
3A bis 3C die Lichtstärken des von dem Abstandssensor empfangenen Lichtes;
4 ein Flussdiagramm, das eine in dem endoskopischen Gerät durchgeführte Routine zur Einstellung der Lichtmenge und des Weißabgleichs zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Einstellung der Lichtmenge zeigt, die einen Teil der in 4 gezeigten Routine bildet;
6 ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Einstellen des Weißabgleichs zeigt, die einen Teil der in 4 gezeigten Routine bildet;
7 ein Blockdiagramm eines Endoskopsystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
8 ein Blockdiagramm eines Endoskopsystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel; und
9 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen endoskopischen Gerätes.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält ein endoskopisches Gerät (oder ein Endoskopsystem) 10 eine Beobachtungseinheit 20 und einen Prozessor (Verarbeitungseinheit) 30. Die Beobachtungseinheit 20 sendet Beleuchtungslicht auf ein Objekt und erzeugt anhand des an dem Objekt reflektierten Lichtes Bildsignale. Der Prozessor 30 verarbeitet die von der Beobachtungseinheit 20 gesendeten Bildsignale. Bei Verwendung des endoskopischen Gerätes 10 wird eine von mehreren Beobachtungseinheiten, von denen eine die Beobachtungseinheit 20 ist, ausgewählt und zur Inbetriebnahme lösbar an den Prozessor 30 angeschlossen. An den Prozessor 30 sind ferner eine Tastatur, über die der Benutzer Befehle eingeben kann, sowie ein Monitor zur Anzeige eines Objektbildes angeschlossen. Diese beiden Komponenten sind in 1 nicht gezeigt.
An dem Prozessor 30 sind eine CPU 32 zur Steuerung des Gesamtbetriebs des Prozessors 30, eine Lichtquelle 34 zur Abgabe von Beleuchtungslicht sowie weitere Komponenten vorgesehen. Wird der Prozessor 30 in Betrieb genommen, so sendet die Lichtquelle 34 unter der Steuerung der CPU 32 das Beleuchtungslicht aus. Das ausgesendete Beleuchtungslicht wird von einer Kollimatorlinse 39 parallel gerichtet. Die Beleuchtungslichtmenge wird über eine Fokussierlinse 38 und eine Blende 40 eingestellt. Das Beleuchtungslicht tritt durch eine drehbare Blende 42 und gelangt dann in einen Lichtleiter 44. Das Beleuchtungslicht, das durch den Lichtleiter 44 läuft, wird aus einem Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 auf eine Körperkavität ausgegeben, die das Objekt bildet.
Das an dem Objekt reflektierte Beleuchtungslicht erreicht eine Lichtempfangsfläche eines Detektors, z.B. eines CCDs 22, der sich in der Nähe des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 befindet. Das CCD 22 erzeugt Bildsignale. Das endoskopische Gerät 10 ist von einem Gerätetyp, der eine Simultanverarbeitung durchführt. Von dem CCD 22 erzeugte Bildsignale werden von einer in der Beobachtungseinheit 20 vorgesehenen, nicht gezeigten Verarbeitungsschaltung sukzessive Bild für Bild ausgelesen und an einen Bildprozessor 48 gesendet.
Die an dem Bildprozessor 48 übertragenen Bildsignale werden vorbestimmten Prozessen unterzogen, z.B. einer Einstellung des Weißabgleichs. Dann werden Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale erzeugt und nach einer Analog/Digital-Wandlung und weiteren Prozessen in einem prozessorseitigen Speicher 46 gespeichert. Die aus dem Speicher 46 ausgelesenen Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale werden unter der Steuerung der CPU 32 ausgelesen und nach Durchführung vorbestimmter Prozesse an den Monitor ausgegeben. Auf dem Monitor wird dann ein bewegtes Bild des Objektes in Form eines Echtzeitbildes dargestellt.
In der Beobachtungseinheit 20 befindet sich ein Speicher 24. In dem Speicher 24 werden im Vorfeld Informationen, die die Beobachtungseinheit 20 identifizieren, und Daten für die Signalverarbeitung in der Beobachtungseinheit 20, z.B. auf die Weißabgleichseinstellung bezogene Daten, gespeichert. Wird die Beobachtungseinheit 20 an den Prozessor 30 angeschlossen, so liest die CPU 32 die auf die Beobachtungseinheit 20 bezogene Identifikationsinformation aus. Somit wird die aus der Vielzahl von möglichen, mit dem Prozessor 30 kompatiblen Beobachtungseinheiten ausgewählte und gerade in Betrieb genommene Beobachtungseinheit als Beobachtungseinheit 20 identifiziert.
In dem Prozessor 30 ist ein Instrument 50 vorgesehen, in das das Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 eingesetzt ist. Das Instrument 50 dient dazu, die von der Lichtquelle 34 abgegebene Beleuchtungslichtmenge und den Weißabgleich wie später beschrieben präzise einzustellen.
Das Instrument 50 enthält einen Halter (oder ein Anschlussstück) 50H und einen reflektierenden Becher 50W, dessen Ende annähernd sphärisch ausgebildet ist. Das Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 ist in die Mündung 50M des Instrumentes 50 eingesetzt und durch den Halter 50H über eine geeignete Reibungskraft in einer vorbestimmten Position fest gehalten. Die Innenfläche des durch den Becher 50W gebildeten reflektierenden Elementes ist weiß und etwas rau. Das aus dem Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 ausgesendete Beleuchtungslicht wird deshalb an der Innenfläche des Bechers 50W diffus reflektiert. Ist das Ende 20T in die Mündung 50M eingesetzt, so gelangt kein anderes Licht als das Beleuchtungslicht von außen in das Instrument 50, da die Mündung 50M durch das Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 verschlossen ist.
Der Halter 50H umfasst einen inneren Zylinder 50H₁ , der die Außenfläche des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 kontaktiert, und einen äußeren Zylinder 50H₂ , der die Innenfläche des reflektierenden Bechers 50W kontaktiert. Die beiden Zylinder 50H₁ und 50H₂ sind fest angebracht. Ein Teil des äußeren Zylinders 50H₂ , dessen Durchmesser kleiner als der Rest des Zylinders 50H₂ ist, ist so in den reflektierenden Becher 50W eingepasst, dass er unter Überwindung eines geeignet festgelegten Reibungswiderstandes gegen den Becher 50W verschiebbar ist. Der Halter 50H und der Becher 50W sind so gegeneinander verschiebbar.
In dem Instrument 50 befinden sich ein Abstandssensor oder -detektor 58, der den Abstand des in einer vorbestimmten Position eingesetzten Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem reflektierenden Becher 50W erfasst, und ein Instrumentenmotor (Abstandseinstellelement oder Stellelement) 54, der den reflektierenden Becher 50W bewegt. In dem prozessorseitigen Speicher 46 werden im Vorfeld Zielabstandsdaten gespeichert, die einen Zielwert des Abstandes des eingesetzten Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem reflektierenden Element 50W darstellen. Der Zielabstandswert ist für jede der Beobachtungseinheiten eingestellt, die kompatibel mit dem endoskopischen Gerät 10 sind. Der Abstandssensor 58 hat einen Lichtabgabeteil 58E, der mit LD bezeichnetes Erfassungslicht aussendet, und einen Lichtempfangsteil 58R (vergl. 2), der mit LR bezeichnetes reflektiertes Licht empfängt, das der Teil des Erfassungslichtes LD ist, der an dem der Abstandsmessung unterzogenen Objekt reflektiert wird. Der Lichtempfangsteil 58R enthält beispielsweise einen positionssensitiven Detektor, kurz PSD. In diesem Fall erfasst der Abstandssensor 58 anhand der Position, in der das reflektierte Licht LR auf dem Lichtempfangsteil 58R empfangen wird, den Abstand des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem Abstandssensor 58.
Wie in den 3A bis 3C gezeigt, hängt der Ort, an dem das reflektierte Licht LR auf dem Empfangsteil 58R die höchste Lichtstärke aufweist, von den Positionen P₁ bis P₃ ab, in denen sich das Ende 20T befindet. Der Abstand des Endes 20T der eingesetzten Beobachtungseinheit 20 von dem Abstandssensor 58 kann so anhand der höchsten Lichtstärke des reflektierten Lichtes LR auf dem Empfangsteil 58R erfasst werden.
An der Gehäuseoberfläche des Prozessors 30 befindet sich ein Einstellschalter 35, der dazu dient, die Lichtmenge und den Weißabgleich einzustellen. Mit Drücken und Einschalten des Einstellschalters 35 werden Befehlssignale, die der oben genannten Einstellung dienen, an die CPU 32 gesendet. Die Beleuchtungslichtmenge und der Weißabgleich werden dann in später beschriebener Weise eingestellt.
Da die Beobachtungseinheit 20 schon als in Betrieb genommene Beobachtungseinheit identifiziert worden ist, liest die CPU 32 aus dem prozessorseitigen Speicher 46 die Daten aus, die den Zielabstandswert für die Beobachtungseinheit 20 darstellen. Die CPU 32 steuert eine Treiberschaltung 45 so an, dass der von dem Abstandssensor 58 erfasste Abstand des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem reflektierenden Becher 50W mit dem Zielabstand, der durch die ausgelesenen Daten dargestellt wird, übereinstimmt. Hierzu bewegt der Instrumentenmotor 54 den reflektierenden Spiegel 50W unter der Steuerung der Treiberschaltung 45 in eine Richtung, die in 1 mit A bezeichnet ist und parallel zur Einsetzrichtung liegt, in der die Beobachtungseinheit 20 eingesetzt wird.
Nachdem der Abstand des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem reflektierenden Becher 50W in oben beschriebener Weise eingestellt ist, wird das Beleuchtungslicht aus dem Ende 20T der Beobachtungsein heit 20 ausgesendet. Das an dem Becher 50W reflektierte Beleuchtungslicht gelangt zu dem CCD 22. Da dieses im Folgenden auch als Eintrittslicht bezeichnete Licht von dem reflektierenden Becher 50W zerstreut wird, gelangt es als gleichmäßiges Weißlicht konstanter Helligkeit zu dem CCD 22. Die Beleuchtungslichtmenge und der Weißabgleich werden anhand der Luminanzsignale und der Farbdifferenzsignale eingestellt, die in dem Bildprozessor 48 erzeugt werden, wenn das Eintrittslicht zu dem CCD 22 gelangt. Dies bedeutet, dass die Beleuchtungslichtmenge und der Weißabgleich anhand der Luminanz und der Chromatizität, welche die CPU (Detektor) 32 erfasst, eingestellt werden.
In dem prozessorseitigen Speicher 46 werden im Vorfeld als Luminanzsignalwert Daten gespeichert, die den Zielwert für die Beleuchtungslichtmenge (Ziellichtmenge) darstellen, die zur Beleuchtung eines Objektes genutzt werden soll. Die CPU 32 liest die auf die identifizierte Beobachtungseinheit 20 bezogenen Daten des Zielwertes für das Beleuchtungslicht in ähnlicher Weise wie die Daten des Zielabstandswertes aus. Wenn die tatsächlich in den Lichtleiter 44 gelangende Beleuchtungslichtmenge nicht gleich dem Zielwert, d.h. der Ziellichtmenge, ist, steuert die CPU 32 die Treiberschaltung 45 so, dass ein Linsenmotor 37 von der Treiberschaltung 45 angesteuert und die Position der Fokussierlinse 38 längs deren optischer Achse eingestellt wird.
Die in den Lichtleiter 44 eintretende Beleuchtungslichtmenge wird demnach, wie weiter unten noch genauer erläutert, so eingestellt, dass sie mit dem Zielwert übereinstimmt. Bei dieses Einstellung der Lichtmenge wird die Blende 40 durch die Treiberschaltung 45 von vorneherein so eingestellt, dass sie voll geöffnet ist. Dies dient dazu, bei der Einstellung der Lichtmenge einen Fehler zu vermeiden, der durch die Veränderbarkeit der Öffnungs- und Schließstellung der Blende 40 verursacht wird. Dadurch wird die Beleuchtungslichtmenge allein anhand der Fokussierlinse 38 präzise eingestellt.
Die Routine zur Einstellung der Lichtmenge und des Weißabgleichs (vergl. 4) startet, wenn die Beobachtungseinheit 20 an den Prozessor 30 angeschlossen und das Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 in die Mündung 50M des Instrumentes 50 eingesetzt wird. In Schritt S11 wird bestimmt, ob der Einstellschalter 35 gedrückt ist oder nicht. Es wird also erfasst, ob die Einstellung der Lichtmenge und des Weißabgleichs angefordert worden sind. Wird festgestellt, dass die Einstellung der Lichtmenge und des Weißabgleichs angefordert worden sind, so fährt der Prozess mit Schritt S12 fort. In Schritt 512 werden die Daten, die auf den Zielabstandswert und die Ziellichtmenge für die identifizierte, mit dem endoskopischen Gerät verwendete Beobachtungseinheit 20 bezogen sind, ausgelesen, und der Prozess fährt mit Schritt S13 fort.
In Schritt S13 erfasst der Abstandssensor 58 den Abstand des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem reflektierenden Becher 50W, worauf der Prozessor mit Schritt S14 fortfährt. In Schritt S14 wird der Instrumentenmotor 54 angesteuert, um den reflektierenden Becher 50W so zu bewegen, dass der Abstand des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem Becher 50W dem Zielabstandswert angeglichen wird. Der Prozess fährt dann mit Schritt S15 fort. In Schritt S15 wird die Blende 40 voll geöffnet, worauf der Prozess mit Schritt S16 fortfährt.
In Schritt S16 wird erfasst, ob die tatsächliche Beleuchtungslichtmenge gleich der Ziellichtmenge ist oder nicht. Es wird also erfasst, ob der Wert des durch das eintretende Licht erzeugten Luminanzsignals gleich dem eingestellten Zielluminanzwert ist. Wird festgestellt, dass die tatsächliche Beleuchtungslichtmenge gleich der Ziellichtmenge ist, so fährt der Prozess mit Schritt S17 fort. Wird dagegen festgestellt, dass die tatsächliche Beleuchtungslichtmenge von der Ziellichtmenge verschieden ist, so fährt der Prozess mit Schritt S18 fort.
In Schritt S17 werden in den prozessorseitigen Speicher 46 Daten, die auf die Bewegungsstrecke der Fokussierlinse 38 bezogen sind, in Form von Daten gespeichert, die für die anschließenden Lichtmengeneinstellungen nutzbar sind. Dann fährt der Prozess mit Schritt S19 fort. In Schritt S18 wird die Routine zur Einstellung der Lichtmenge (vergl. 5) durchgeführt, während in Schritt S19 die Routine zur Einstellung des Weißabgleichs (vergl. 6) durchgeführt wird.
Startet die Routine zur Einstellung der Lichtmenge in Schritt S21 (vergl. 5), so wird der Wert des durch das Eintrittslicht erzeugten Luminanzsignals erfasst, und es werden die auf den erfassten Luminanzwert bezogenen Daten als erster Luminanzwert in einen nicht gezeigten Luminanzwertspeicher des prozessorseitigen Speichers 46 gespeichert (vergl. 1). Dann fährt der Prozess mit Schritt S22 fort. In Schritt S22 wird die Fokussierlinse 38 vorwärts bewegt, um die durch die Fokussierlinse 38 tretende Beleuchtungslichtmenge zu ändern. Dann fährt der Prozess mit Schritt S23 fort.
In Schritt S23 wird ermittelt, ob ein zweiter Luminanzwert größer als der in dem Luminanzwertspeicher gespeicherte erste Luminanzwert ist oder nicht. Dieser zweite Luminanzwert ist der Wert des Luminanzsignals, der durch das reflektierte Beleuchtungslicht, das durch die vorwärts bewegte Fokussierlinse 38 tritt, erzeugt wird.
Wird festgestellt, dass der zweite Luminanzwert größer als der erste Luminanzwert ist, so fährt der Prozess mit Schritt S24 fort. Wird dagegen festgestellt, dass der zweite Luminanzwert gleich oder kleiner als der erste Luminanzwert ist, so fährt der Prozess mit Schritt S25 fort.
In Schritt S24 wird erfasst, ob der zweite Luminanzwert gleich dem Zielluminanzwert ist. Wird festgestellt, dass der zweite Luminanzwert gleich dem Zielluminanzwert ist, so fährt der Prozess mit Schritt S26 fort. Wird dagegen festgestellt, dass der zweite Luminanzwert von dem Zielluminanzwert verschieden ist, so kehrt der Prozess zu Schritt S22 zurück.
In Schritt S26 werden in dem prozessorseitigen Speicher 46 Daten gespeichert, die die Bewegungsstrecke der Fokussierlinse 38 darstellen, d.h. die Bewegungsstrecke ausgehend von der Position, in der sich die Fokussierlinse 38 vor der Lichtmengeneinstellung befindet, bis zur der Position, in der der zweite Luminanzwert mit dem Zielluminanzwert übereinstimmt. Diese Daten sind für die nachfolgenden Lichtmengeneinstellungen nützlich. Daraufhin endet die Lichtmengeneinstellung und der Prozess fährt in der Routine zur Einstellung der Lichtmenge und des Weißabgleichs mit Schritt S19 (vergl. 4) fort.
In Schritt S25 wird die Fokussierlinse 38 rückwärts bewegt, und der Prozess fährt mit Schritt S27 fort. In Schritt S27 wird erfasst, ob ein dritter Luminanzwert gleich dem Zielluminanzwert ist. Dieser dritte Luminanzwert ist der Wert des Luminanzsignals, der durch das reflektierte Beleuchtungslicht, das durch die rückwärts bewegte Fokussierlinsengruppe 38 tritt, erzeugt wird. Wird ermittelt, dass der dritte Luminanzwert gleich dem Zielluminanzwert ist, so fährt der Prozess mit Schritt S28 fort. Wird dagegen festgestellt, dass der dritte Luminanzwert von dem Zielluminanzwert verschieden ist, so kehrt der Prozess zu Schritt S25 zurück.
In Schritt S28 werden ähnlich wie in Schritt S26 in dem prozessorseitigen Speicher 46 Daten gespeichert, die die Bewegungsstrecke der Fokussierlinse 38 darstellen, d.h. die Bewegungsstrecke ausgehend von der Position, in der sich die Fokussierlinse 38 vor der Lichtmengeneinstellung befindet, bis zu deren endgültiger Position. Daraufhin endet die Routine zur Lichtmengeneinstellung. Der Prozess fährt dann mit Schritt S19 (vergl. 4) fort, worauf die Routine zur Einstellung des Weißabgleichs (vergl. 6) startet.
In dieser Routine wird der Weißabgleich durch in der CPU 32 ausgeführte Arbeitsschritte in unten beschriebener Weise eingestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der G-Verstärkungsfaktor festgehalten, während der B- und der R-Verstärkungsfaktor zur Steuerung des Weißabgleichs eingestellt werden. (Dabei steht G für Grün, B für Blau und R für Rot.) In Schritt S31 werden die Werte des R- und des B-Verstärkungsfaktors aus dem in der Beobachtungseinheit 20 enthaltenen Speicher 24 ausgelesen, und es werden die vorbestimmten Differenzwerte des R- und des B-Verstärkungsfaktors, die in unten beschriebener Weise für die Einstellung des Weißabgleichs genutzt werden, eingestellt. Dann fährt der Prozess mit Schritt S32 fort.
In Schritt S32 werden Chromatizitätsdaten anhand der Bildsignale zweier Teilbilder (auch als Fields bezeichnet), die das CCD 22 aus dem Eintrittslicht erzeugt, erfasst, d.h. anhand des Beleuchtungslichtes, das an der Innenfläche des weißen, reflektierenden Bechers 50W des Instrumentes 50 reflektiert wird und in das CCD 22 eintritt. Dann fährt der Prozess mit Schritt S33 fort. In Schritt S33 wird anhand der erfassten Chromatizitätsdaten ermittelt, ob der gerade gegebene Weißabgleich innerhalb des voreingestellten Sollbereichs liegt. Wird festgestellt, dass der gerade vorliegende Weißabgleich außerhalb des Sollbereichs liegt, so dass eine Weißabgleichseinstellung erforderlich ist, so fährt der Prozess mit Schritt S34 fort. Wird dagegen festgestellt, dass der gerade vorliegende Weißabgleich innerhalb des Sollbereichs liegt, so dass keine Einstellung erforderlich ist, so fährt der Prozess mit Schritt S39 fort.
In Schritt S34 werden sowohl der R- als auch der B-Verstärkungsfaktor durch Addieren der in Schritt S31 gesetzten Differenzwerte eingestellt, worauf der Prozess mit Schritt S35 fortfährt. In Schritt S35 wird erfasst, ob der mit den geänderten Werten des R- und B-Verstärkungsfaktors eingestellte Weißabgleich innerhalb des im Vorfeld eingestellten Sollbereichs liegt, d.h. ob eine weitere Einstellung des Weißabgleichs erforderlich ist. Wird festgestellt, dass der Weißabgleich außerhalb des Sollbereichs liegt und somit eine weitere Einstellung erforderlich ist, so fährt der Prozess mit Schritt S36 fort. Wird jedoch festgestellt, dass der Weißabgleich innerhalb des Sollbereichs liegt und somit keine weitere Einstellung erforderlich ist, so fährt der Prozess mit Schritt S39 fort.
In Schritt S36 werden Differenzwerte eingestellt. Dies bedeutet, dass für den R- und den B-Verstärkungsfaktor neue Differenzwerte gesetzt werden, deren Absolutwerte kleiner als die der entsprechenden Differenzwerte sind, die zuvor in dem vorhergehenden Prozesszyklus in Schritt S31 oder in Schritt S36 eingestellt worden sind. Dann fährt der Prozess mit Schritt S37 fort. In Schritt S37 wird nochmals ermittelt, ob der Weißabgleich innerhalb des zuvor eingestellten Sollbereichs liegt. Wird festge stellt, dass der Weißabgleich außerhalb des Sollbereichs liegt und somit eine weitere Einstellung erforderlich ist, so fährt der Prozess mit Schritt S38 fort. Wird dagegen festgestellt, dass der Weißabgleich innerhalb des Sollbereichs liegt und damit keine weitere Einstellung erforderlich ist, so fährt der Prozess mit Schritt S39 fort.
In Schritt S38 wird ermittelt, ob die Schritte S32 bis S37 zehn Mal wiederholt worden sind. Wird festgestellt, dass die Schritte S32 bis S37 zehn Mal wiederholt worden sind, so fährt der Prozess ohne weitere Einstellung mit Schritt S39 fort, denn damit sollte der Weißabgleich näherungsweise einen optimalen Pegel erreicht haben. Wird dagegen festgestellt, dass die Schritte S32 bis S37 noch nicht zehn Mal wiederholt worden sind, so kehrt der Prozess zu Schritt S32 zurück, und es wird eine weitere Einstellung des Weißabgleichs durchgeführt. In Schritt S39 werden die endgültigen Werte des R- und des B-Faktors in dem Speicher 24 als Daten gespeichert, die für die nachfolgende Einstellung des Weißabgleichs nutzbar sind. Daraufhin endet die Routine zur Einstellung des Weißabgleichs.
Wie oben beschrieben, kann in dem ersten Ausführungsbeispiel die zur Beleuchtung eines Objektes genutzte Beleuchtungslichtmenge auf die jeweilige Ziellichtmenge eingestellt werden, die für die einzelnen Beobachtungseinheiten festgelegt ist, auch wenn sich die Beleuchtungslichtmenge infolge des lang anhaltenden Betriebs der Lichtquelle 34 oder infolge anderer Gründe ausgehend von ihrem ursprünglichen Pegel verschoben hat. Für die Lichtmengeneinstellung wird jedes Mal das Eintrittslicht genutzt, welches das an dem Instrument 50 unter konstanten Bedingungen reflektierte Beleuchtungslicht ist, so dass eine präzise Einstellung der Beleuchtungslichtmenge möglich ist. Im Hinblick auf die Einstellung des Weißabgleichs ist festzustellen, dass durch Verwendung des Instrumentes 50 eine Lichthofbildung vermieden werden kann, und stets reflektiertes Licht zur Verfügung steht, das zu Eintrittslicht wird, das im Hinblick auf die Einstellung des Weißabgleichs eine geeignete Luminanz und Chromatizität aufweist. Der Weißabgleich kann so präzise eingestellt werden.
Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei das Hauptaugenmerk auf den Hauptunterschieden liegt, die das zweite Ausführungsbeispiel gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist. In 7 sind diejenigen Komponenten des zweiten Ausführungsbeispiels, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit den in dem ersten Ausführungsbeispiel versehenen Bezugszeichen versehen, mit Ausnahme der in einem Instrument 60 vorgesehenen Komponenten.
Das endoskopische Gerät 10 nach zweitem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Instrument 60 als eine von dem Prozessor 30 unabhängige Vorrichtung ausgebildet ist, die lösbar an dem Prozessor 30 angebracht werden kann. Ist das Instrument 60 an dem endoskopischen Gerät 10 angebracht, so sind ein instrumentenseitiger Anschluss 66 und ein in dem Endoskop 10 vorgesehener, prozessorseitiger Anschluss 36 über ein Verbindungskabel 90 miteinander verbunden.
In dem Instrument 60 befindet sich eine CPU 62. Die instrumentenseitige CPU 62 steuert den Gesamtbetrieb des Instrumentes 60 und kommuniziert mit der endoskopseitigen CPU 32, die über die beiden Anschlüsse 36 und 66 elektrisch mit der CPU 62 verbunden ist.
Identifiziert die endoskopseitige CPU 32 die Beobachtungseinheit 20 als die in Betrieb genommene Beobachtungseinheit und wird der auf die Beobachtungseinheit 20 bezogene Zielabstandswert aus dem prozessorseitigen Speicher 46 ausgelesen, so werden über die beiden Anschlüsse 36 und 66 Signale, die den Zielabstandswert darstellen, von der endoskopseitigen CPU 32 an die instrumentenseitige CPU 62 gesendet.
Die instrumentenseitige CPU (Empfänger) 62 empfängt die Information über den Zielabstandswert und steuert einen Instrumentenmotor (Abstandseinstellmittel) 64 so, dass der von einem Abstandssensor (Abstandsdetektor) 68 erfasste Abstand des Endes 20T der von einem Halter (Anschlussstück) 60H gehaltenen Beobachtungseinheit 20 von einem reflektierenden Becher 60W auf einen Wert eingestellt wird, der gleich dem Zielabstand ist. Dabei wird der reflektierende Becher 60W in einer Richtung bewegt, die in 7 durch den Pfeil A angegeben ist und parallel zu der Einsetzrichtung liegt, in der die Beobachtungseinheit 20 in eine Mündung 60M eingesetzt wird. Daraufhin wird das Beleuchtungslicht aus dem Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 ausgesendet. Das an dem Becher (reflektierendes Element) 60W reflektierte Beleuchtungslicht gelangt zu dem CCD 22. Dieses Licht wird im Folgenden als Eintrittslicht bezeichnet.
Ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird daraufhin die Beleuchtungslichtmenge unter der Steuerung der endoskopseitigen CPU 32 eingestellt. Außerdem wird der Weißabgleich anhand der von der endoskopseitigen CPU 32 erfassten Chromatizität des Eintrittslichtes eingestellt.
Wie oben beschrieben, kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Instrument 60 zusammen mit dem herkömmlichen endoskopischen Gerät 10, das den Prozessor 30 (ohne Instrument 60) aufweist, indem die benötigte Informationen wie die den Zielabstandswert und die Zielmenge des Beleuchtungslichtes für die Beobachtungseinheit 20 darstellenden Daten in der endoskopseitigen CPU 32 gespeichert werden. Die Menge an Beleuchtungslicht und der Weißabgleich können so mit einfachen Arbeitsschritten eingestellt werden.
Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf den Unterschieden, die das dritte Ausführungsbeispiel gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen aufweist. In 8 sind diejenigen Komponenten des dritten Ausführungsbeispiels, die denen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit den in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen versehen, mit Ausnahme derjenigen Komponenten, die in einem Instrument 70 vorgesehen sind.
Das endoskopische Gerät 10 nach drittem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Instrument 70 mit dem Prozessor 30 nicht elektrisch verbunden ist und einen Teil der Operationen, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel automatisch durchgeführt werden, der Benutzer selbst durchführt. So sind in dem Instrument 70 die instrumentenseitige CPU 62, der Instrumentenmotor 64, der Abstandssensor 68 und andere Komponenten nicht vorgesehen. Dagegen befindet sich auf der Oberfläche des Instrumentes 70 eine Markierung, mit der sich der Abstand des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 von dem reflektierenden Becher 70W in weiter unten beschriebener Weise einstellen lässt.
Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst ein Halter 70H einen inneren Zylinder 70H₁ , der die Außenfläche des Endes 20T der Beobachtungseinheit 20 kontaktiert, und einen äußeren Zylinder 70H₂ , der an der Außenfläche des inneren Zylinders 70H₁ befestigt ist. Der innere Zylinder 70H₁ und der äußere Zylinder 70H₂ sind gegeneinander verschiebbar. Jedoch wird die Verschiebung zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder 70H₁ und 70H₂ im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen von dem Benutzer selbst vorgenommen.
Die Markierung 72 weist eine Skala auf, die an der Außenfläche des äußeren Zylinders 70H₂ ausgebildet ist, wie 8 zeigt. Anhand der Markierung 72 kann der Benutzer die Anordnung relativ zu dem Halter 70H visuell erfassen. Der Halter 70H bildet ein Element, das gegenüber dem reflektierenden Spiegel 70W verschiebbar ist, der selbst das andere verschiebbare Element bildet. Der Benutzer kann somit die Strecke, um die der Halter 70H aus dem reflektierenden Becher 70W hervorsteht, d.h. den Abstand zwischen den in dem Halter 70H vorgesehenen inneren Zylinder 70H₁ und dem Becher 70W, in einfacher Weise visuell erfassen.
Am Ende der Innenfläche des inneren Zylinders 70H₁ befinden sich Anschlagvorsprünge 70P. Somit ist das in die Mündung 70M eingeschobene Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 stets in einer Position angebracht, in der es die Anschlagvorsprünge 17P kontaktiert. Fehler in der Abstandsmessung, die durch das Einführen des Endes 20T verursacht werden könnten, werden demnach dadurch vermieden, dass der Abstand zwi schen dem inneren Zylinder 70H₁ und dem reflektierenden Becher 70W, d.h. der Abstand zwischen dem Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 und dem reflektierenden Becher 70W stets konstant bleibt. Obgleich in diesem Ausführungsbeispiel anders als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Abstand zwischen dem Ende 20T und dem reflektierenden Becher 70W nicht automatisch eingestellt wird, kann durch die Anschlagvorsprünge 70P verhindert werden, dass das Ende 20T der Beobachtungseinheit 20 infolge eines fehlerhaften Einführens seitens des Benutzers den Becher 70W erreicht und diesen beschädigt.
Zusätzlich zu oder anstelle der Skalierung, die in gleichen Abständen voneinander angeordnete Skalenteile aufweist, kann in der Markierung 72 ein in den Figuren nicht gezeigtes Zeichen vorgesehen sein, das die Einführposition der Beobachtungseinheit 20 angibt, die erforderlich ist, um den Zielabstand zwischen dem Ende 20T und dem reflektierenden Becher 70W zu erreichen. In diesem Fall kann der Abstand einfach eingestellt werden, indem der Halter 70H entlang dem reflektierenden Becher 70W verschoben wird, bis die markierte Position erreicht wird. Dies erleichtert die Bedienbarkeit des Instrumentes 70.
Die vorstehend beschriebenen Zeichen sind vorzugsweise für alle mit dem endoskopischen Gerät 10 kompatiblen Beobachtungseinheiten einschließlich der Beobachtungseinheit 20 vorgesehen. Die Markierung 72 kann auch an dem reflektierenden Becher 70W vorgesehen sein, sofern sie für den Benutzer von außen sichtbar ist.
Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auch in dem dritten Ausführungsbeispiel das Instrument 70 zusammen mit dem herkömmlichen Endoskop 10 verwendet werden. Der Aufbau des Prozessors 30 kann so vereinfacht werden, da dieser weder das Instrument 70 noch den prozessorseitigen Anschluss 36 benötigt (vergl. 7).
Dagegen sieht ein herkömmliches endoskopisches Gerät, wie es in 9 mit dem Bezugszeichen 80 angegeben ist, kein Instrument 50, 60 oder 70 nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele oder dessen Anschluss vor. Bei dem Gerät 80 ist es deshalb schwierig, das von der Lichtquelle 34 abgegebene Beleuchtungslicht präzise einzustellen. Auch ist es mit einem herkömmlichen Instrument, das nicht wie die Instrumente 50, 60 und 70 ausgebildet ist, schwierig, den Weißabgleich präzise einzustellen. Dies liegt daran, dass kein Beleuchtungslicht für die Einstellung des Weißabgleichs zur Verfügung steht, dessen Lichtmenge hierfür geeignet eingestellt ist. Infolge einer zu großen Lichtmenge kann es deshalb zu einer Lichthofbildung kommen, was eine präzise Einstellung des Weißabgleichs unmöglich macht.
Das endoskopische Gerät 10 einschließlich des Instrumentes 50, 60 oder 70 ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann in den Instrumenten 50, 60 und 70 ein Adapter verwendet werden, der das Einführen mehrerer Beobachtungseinheiten unterschiedlichen Durchmessers ermöglicht. Außerdem ist es zwar vorteilhaft, den Einstellschalter 35 in der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung vorzusehen, um mit einer einzigen Betätigung sowohl die Lichtmenge als auch den Weißabgleich einzustellen. Es ist jedoch ebenso möglich, an dem Prozessor 30 einen Schalter zum Einstellen der Lichtmenge und einen davon separaten Schalter zum Einstellen des Weißabgleichs vorzusehen.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, auf dem Monitor eine Nachricht oder dergleichen, die den Benutzer an die mit dem Instrument 50, 60 oder 70 vorzunehmende Lichtmengeneinstellung erinnert, zu einem geeigneten Zeitpunkt anzuzeigen, z.B. wenn die Lichtquelle 34 ausgetauscht wird oder wenn die Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle 34 eine vorbestimmte zeitliche Grenze übersteigt. Die auf die Zielabstandswerte und die Ziellichtmengen bezogenen Daten können auch extern, z.B. über eine Tastatur, eingegeben oder aktualisiert werden.

Claims

Endoskopsystem (10) mit: – einer Lichtquelle (34), die Beleuchtungslicht auf ein Objekt aussendet; – einer Beobachtungseinheit (20), die das Beobachtungslicht überträgt und aus ihrem Ende (20T) abgibt; – einem Detektor (32), der die Luminanz und/oder die Chromatizität von Licht erfasst, das in die Beobachtungseinheit (20) eintritt; – einem Einstellmittel (34), das anhand der Luminanz und/oder der Chromatizität des eintretenden Lichtes die Lichtmenge und/oder den Weißabgleich des Beleuchtungslichtes einstellt; und – einem Instrument (50, 60, 70), in das das Ende (20T) der Beobachtungseinheit (20) eingesetzt ist und das ein reflektierendes Element (50W, 60W, 70W) enthält, das das aus dem Ende (20T) der Beobachtungseinheit (20) abgegebene Beleuchtungslicht so reflektiert, dass dieses in die Beobachtungseinheit (20) eintritt, wobei der Abstand des in das Instrument (50, 60, 70) eingesetzten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) von dem reflektierenden Element (50W, 60W, 70W) einstellbar ist.
Endoskopsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem das Instrument (50, 60) ferner einen Abstandsdetektor (58, 68), der den genannten Abstand erfasst, und ein Abstandseinstellmittel (54, 64) enthält, das den genannten Abstand einstellt.
Endoskopsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Einstellmittel (54, 64) die Beleuchtungslichtmenge auf eine Ziellichtmenge einstellt.
Endoskopsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Speicher (46), in dem Daten gespeichert sind, die einen Zielabstand darstellen, der ein Zielwert des Abstandes des in das Instrument (50, 60) eingesetzten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) von dem reflektierenden Element (50W, 60W) ist.
Endoskopsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beobachtungseinheit (20) eine von mehreren wahlweise verwendbaren Beobachtungseinheiten ist und das ferner ein Identifizierungsmittel (32) enthält, das die in Betrieb genommene Beobachtungseinheit (20) identifiziert.
Endoskopsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beobachtungseinheit (20) eine von mehreren wahlweise verwendbaren Beobachtungseinheiten ist und für jede dieser Beobachtungseinheiten ein Zielabstand eingestellt ist, der ein Zielwert des Abstandes des in das Instrument (50, 60) eingesetzten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) von dem reflektierenden Element ist.
Endoskopsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Prozessor (30), an den die Beobachtungseinheit (20) anschließbar ist und der das Instrument (50) enthält.
Endoskopsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Einstellmittel (38) eine Fokussierlinse enthält, die längs ihrer optischen Achse bewegbar ist.
Endoskopsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Anweisungsmittel (35), welches das Einstellmittel (38) anweist, die Lichtmenge und den Weißabgleich des Beleuchtungslichtes in einem einzigen Arbeitsschritt einzustellen.
Instrument (50, 60, 70) zur Verwendung mit einem Endoskop, bei dem von einer Lichtquelle (34) abgegebenes Beleuchtungslicht über eine Beobachtungseinheit (20) auf ein Objekt gesendet und, die Luminanz und/oder die Chromatizität von Licht, das in die Beobachtungseinheit (20) eintritt, erfasst wird sowie die Lichtmenge und/oder der Weißabgleich des Beleuchtungslichtes anhand der Luminanz und/oder der Chrominanz des eintretenden Lichtes einstellbar sind, wobei das Instrument (50, 60, 70) enthält: – ein Anschlussstück (50H, 60H, 70H), an das die Beobachtungseinheit (20) anbringbar ist; und – ein reflektierendes Element (50W, 60W, 70W), welches das von einem Ende (20T) der Beobachtungseinheit (20) abgegebene Beleuchtungslicht so reflektiert, dass dieses in die Beobachtungseinheit (20) eintritt, wobei der Abstand des an dem Anschlussstück (50H, 60H, 70H) angebrachten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) und dem reflektierenden Element (50W, 60W, 70W) einstellbar ist.
Instrument (50, 60) nach Anspruch 10, mit einem Stellelement (54, 64), welches das Anschlussstück (50H, 60H) und/oder das reflektierende Element (50W, 60W) so bewegt, dass der Abstand des genannten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) und dem reflektierenden Element (50W, 60W) eingestellt wird.
Instrument (60) nach Anspruch 10, mit einem Empfänger (62), der von dem Endoskop gesendete Daten empfängt, die einen Zielabstand darstellen, der ein Zielwert des Abstandes des an dem Anschlussstück (60H) angebrachten Endes (20T) der Beobachtungseinheit (20) von dem reflektierenden Element (60W) ist.
Instrument (70) nach Anspruch 10, mit einer Markierung (72), die an dem Anschlussstück (70H) oder dem reflektierenden Element (70W) angeordnet ist und die relative Anordnung zwischen dem Anschlussstück (70H) und dem reflektierenden Element (70W) darstellt.