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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Endoskopsystem, das Beleuchtungslicht
abtastend über einen Zielbereich wie z. B. Gewebe führt.
Insbesondere betrifft sie die Steuerung der Auflösung eines
Betrachtungsbildes.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
Endoskopsystem mit Abtastfunktion enthält einen Abtastlichtleiter
wie z. B. einen Singlemode-Lichtleiter, der in einem Endoskop enthalten
ist. Wie in den
USP
6 294 775 und
7 159
782 beschrieben ist, ist die Spitze des Abtastlichtleiters
an einem Antrieb wie einer piezoelektrischen Vorrichtung gehalten,
der die Spitze spiralförmig schwingend bewegt, indem die
Amplitude (Signalform) der Schwingung moduliert und verstärkt
wird. Damit wird das durch den Abtastlichtleiter geführte
Beleuchtungslicht spiralförmig abtastend über
einen Betrachtungsbereich geführt.
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Das
an dem Betrachtungsbereich reflektierte Licht tritt in einen Bildlichtleiter
ein und wird über diesen einem Prozessor zugeführt.
Das zugeführte Licht wird durch Fotosensoren in Bildpixelsignale
umgesetzt. Dann wird jedes in zeitlicher Folge erfasste Bildpixelsignal
einer Abtastposition zugeordnet. Somit wird ein Pixelsignal in jedem
Pixel identifiziert, und es werden Bildsignale erzeugt. Die spiralförmige Abtastung
wird periodisch auf der Basis eines vorbestimmten Zeitintervalls
(Bildrate) durchgeführt, und es werden in Übereinstimmung
mit der Bildrate die Pixelsignale jeweils eines Bildfeldes nacheinander aus
den Fotosensoren ausgelesen.
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Während
der Abtastung ändert sich die Auflösung eines
Betrachtungsbildes nicht, da die Anzahl abgetasteter Pixel in einem
Bildintervall (ein Spiralintervall) konstant ist. Deshalb kann ein
Bild höherer Auflösung nicht dargestellt werden,
auch wenn ein beachtlicher Anteil des Gewebes in einem Betrachtungsbereich
vorhanden ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Endoskopsystem
anzugeben, das während des Abtasten ein Bild hoher Qualität
erzeugen kann.
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Ein
Endoskopsystem nach der vorliegenden Erfindung hat einen Lichtleiter
zum Übertragen von Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle
zu dem Spitzenteil eines Betrachtungsgeräts; einen Abtaster zum
spiralförmigen Abtasten eines Zielbereichs mit dem Beleuchtungslicht
durch Schwingungsbewegung des Spitzenteils des Lichtleiters; und
einem Bildgenerator zum Erzeugen eines Betrachtungsbildes aus Bildpixelsignalen,
die sich aus dem an dem Zielbereich reflektierten Licht ergeben.
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Das
Endoskopsystem hat ferner einen Auflösungseinsteller, der
die Auflösung des Betrachtungsbildes entsprechend einem
fotografischen Zustand einstellt, indem zumindest eine Bewegung
(Antrieb) des Spitzenteils des Lichtleiters oder ein Sampling der
Bildpixelsignale gesteuert wird. So kann ein hochqualitatives Bild
eines Gewebeteils dargestellt werden. Wenn andererseits eine Bewegung
in einem Betrachtungsbild infolge einer Störung des Spitzenteils
des Betrachtungsgeräts auftritt, kann ein Bild mit relativ
hoher Bildrate und einer Auflösung dargestellt werden,
die zum Ansehen ausreicht. So wird eine Bewegung des Betrachtungsbildes
geglättet.
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Die
Bewegung kann relativ leicht gesteuert werden, so dass die Auflösung
freizügig verändert werden kann. Ferner wird die
Auflösung vorzugsweise so verbessert, dass die Dichte der
Abtastbahnen in radialer Richtung über den gesamten Abtastbereich
gleich bleibt. Somit kann der Auflösungseinsteller die
Bewegung des Spitzenteils des Lichtleiters so steuern, dass die
Zahl der spiralförmigen Abtastbahnen erhöht oder
verringert werden kann.
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Während
sich der Spitzenteil des Betrachtungsgeräts in einem Organ
bewegt, ist ein hochqualitatives Bild nicht erforderlich, da in
dem Bild eine Unschärfe auftritt. Trotzdem ist für
den Benutzer die Bestätigung einer örtlichen Lage
des Betrachtungsgeräts wichtig. Deshalb kann der Auflösungseinsteller
bestimmen, ob der fotografische Zustand ein Stillzustand oder ein
Bewegungszustand ist. Der Stillzustand oder der Nichtbewegungszustand
stellt einen Zustand dar, bei dem ein Zielbereich unbewegt bleibt, während
er in geringem Abstand aufgenommen wird. Der Bewegungszustand ist
der Zustand, bei dem der Spitzenteil des Lichtleiters sich entweder
in einem Organ bewegt oder so gebogen wird, dass er sich näher
zu einem Aufnahmebereich bewegt. Vorzugsweise wird die Auflösung
des Betrachtungsbildes im unbewegten Zustand, verglichen mit dem
Bewegungszustand, verbessert. Während des Be wegungszustandes
wird ein Hochauflösungsbild, das längere Zeit
zum Verarbeiten der Bilddaten erfordert, nicht dargestellt, stattdessen
wird ein Bild mit einer Auflösung dargestellt, die zum
Bestätigen eines Zielbereichs ausreicht.
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Um
genau zwischen dem Bewegungszustand und dem unbewegten Zustand zu
unterscheiden, muss das Endoskopsystem einen Bewegungsdetektor,
der Bewegungen des Betrachtungsbildes erfasst, und einen Bewegungsdetektor,
der Störungen des Spitzenteils des Lichtleiters erfasst,
enthalten. Um eine Eigenbewegung eines Organs von dem Bewegungszustand
zu unterscheiden, kann der Auflösungseinsteller den fotografischen
Zustand auf der Basis der Bewegung des Betrachtungsbildes und der Bewegung
des Spitzenteils des Lichtleiters bestimmen.
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Will
der Benutzer ein hoch aufgelöstes Bild darstellen, kann
das Endoskopsystem einen die Betriebsart einstellenden Prozessor
enthalten, der einen Hochauflösungsbetrieb einstellt. Der
Auflösungseinsteller verbessert dann die Auflösung,
wenn der Hochauflösungsbetrieb eingestellt ist.
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Wenn
sich der Spitzenteil des Lichtleiters während der Darstellung
eines hoch aufgelösten Bildes bewegt, muss die hohe Auflösung
nicht beibehalten werden. Deshalb bestimmt der Auflösungseinsteller
während des Hochauflösungsbetriebes, ob der fotografische
Zustand ein Stillzustand oder ein Bewegungszustand ist. Der Auflösungseinsteller kann
die Auflösung während des Bewegungszustandes verringern.
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Wird
der Spitzenteil des Lichtleiters mit übermäßig
hoher Geschwindigkeit bewegt, kann eine Verzerrung auftreten. Deshalb
kann der Auflösungseinsteller das Bildintervall verlängern,
während eine konstante Abtastgeschwindigkeit für
den Spitzenteil des Lichtleiters beibehalten wird. Der Auflösungs einsteller
kann z. B. die Zunahmerate der Amplituden des Spitzenteils des Lichtleiters
verringern.
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Eine
Einrichtung zum Einstellen der Auflösung eines Betrachtungsbildes
hat gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen, ob der fotografische Zustand
ein Stillzustand oder ein Bewegungszustand ist, wenn ein Zielbereich
mit dem Beleuchtungslicht spiralförmig abgetastet wird;
sowie einen Auflösungseinsteller, der die Zahl der spiralförmigen
Abtastbahnen erhöht, um die Auflösung eines Betrachtungsbildes
zu verbessern, wenn der fotografische Zustand ein Stillzustand ist.
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Ein
computerlesbares Medium, das ein Programm zur Auflösungseinstellung
eines Betrachtungsbildes speichert, hat gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Bestimmungscodesegment,
das bestimmt, ob der fotografische Zustand ein Stillzustand oder
ein Bewegungszustand ist, wenn ein Zielbereich mit dem Beleuchtungslicht spiralförmig
abgetastet wird; und ein Codesegment zur Auflösungseinstellung,
das die Zahl der spiralförmigen Abtastbahnen erhöht,
um die Auflösung eines Betrachtungsbildes zu verbessern,
wenn der fotografische Zustand ein Stillzustand ist.
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Ein
Verfahren zum Einstellen der Auflösung eines Betrachtungsbildes
enthält gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung die Schritte:
- a) Bestimmen,
ob der fotografische Zustand ein Stillzustand oder ein Bewegungszustand
ist, wenn ein Zielbereich mit dem Beleuchtungslicht spiralförmig
abgetastet wird; und
- b) Erhöhen der Anzahl der spiralförmigen Abtastbahnen,
um die Auflösung eines Betrachtungsbildes zu verbessern,
wenn der fotografische Zustand ein Stillzustand ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der
folgenden Beschreibung vorzugsweiser Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
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1 ein
Blockdiagramm eines Endoskopsystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel ist;
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2 eine
Darstellung des Abtastlichtleiters, einer Abtasteinheit und eines
spiralförmigen Abtastmusters ist;
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3A und 3B schematische
Darstellungen eines Abtastbereichs sind;
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4 ein
Zeitdiagramm eines Lichtleiter-Antriebsprozesses ist;
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5 ein
Flussdiagramm eines Abtaststeuerprozesses in der Systemsteuerung
ist; und
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6 das
Flussdiagramm des Abtaststeuerprozesses gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel ist.
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Beschreibung der vorzugsweisen
Ausführungsbeispiele
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Im
Folgenden werden die vorzugsweisen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Endoskopsystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel. 2 ist eine
Darstellung des Abtastlichtleiters, einer Abtasteinheit und eines
spiralförmigen Abtastmusters.
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Das
Endoskopsystem enthält einen Prozessor 30 und
ein Endoskop 10, das einen Abtastlichtleiter 17 und
einen Bildlichtleiter 14 enthält. Der Singlemode-Abtastlichtleiter 17 überträgt
Beleuchtungslicht, während der Bildlichtleiter 14 Licht überträgt, das
an einem Beobachtungsziel S, z. B. an einem Gewebe, reflektiert
wird. Das Endoskop 10 ist mit dem Prozessor 30 lösbar
verbunden, und der Monitor 60 ist mit dem Prozessor 30 verbunden.
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Der
Prozessor 30 hat drei Laser 20R, 20G und 20B,
die rotes, grünes und blaues Licht abgeben. Die Laser 20R, 20G und 20B werden
durch drei Lasertreiber 22R, 22G und 22B angesteuert.
Die gleichzeitig abgegebenen Anteile roten, grünen und
blauen Lichtes werden mit halbdurchlässigen Spiegelgruppen 24 und
einer Sammellinse 25 gesammelt. Daher tritt Weißlicht
in den Abtastlichtleiter 17 ein und gelangt zum Spitzenteil 10T des
Endoskops 10. Das aus dem Abtastlichtleiter 17 austretende
Licht beleuchtet den Zielbereich S.
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Wie 2 zeigt,
enthält der Spitzenteil 10T des Betrachtungsgeräts
eine Abtasteinheit 16. Diese hat einen zylindrischen Antrieb 18 und
führt Beleuchtungslicht abtastend über den Zielbereich
S. Der Lichtleiter 17 ist längs der Achse des
Antriebs 18 geführt. Der Spitzenteil 17A,
der aus dem Antrieb 18 austritt, ist an diesem gehalten
oder gelagert.
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Der
an dem Spitzenteil 10T des Betrachtungsgeräts
befestigte Antrieb 18 ist hier ein piezoelektrischer rohrförmiger
Antrieb, der den Spitzenteil 17A des Lichtleiters in zwei
Dimensionen resonanzartig bewegt. Konkret ausgedrückt, versetzt
ein Paar piezoelektrischer Vorrichtungen in dem Antrieb 18 den
Spitzenteil 17A des Lichtleiters in Schwingungsbewegung
bezüglich zweier Achsen (X-Achse und Y-Achse), die rechtwinklig
zueinander stehen, in einem resonanten Betrieb. Die Schwingung des
Spitzenteils 17A des Lichtleiters verlagert spiralförmig die
Position der Stirnfläche 17S des Lichtleiters
gegenüber der axialen Richtung des Lichtleiters 17.
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Das
von der Stirnfläche 17S des Abtastlichtleiters 17 abgegebene
Licht durchläuft eine Objektivlinse 19 und erreicht
das Ziel S. Ein von einem Abtastlichtstrahl durchlaufener Weg, d.
h. eine Abtastbahn PT, erzeugt ein spiralförmiges Muster
(siehe 2). Da ein Spiralintervall AT in radialer Richtung schmal
ist, wird der gesamte Betrachtungsbereich S durch spiralförmig
geführtes Abtastlicht beleuchtet.
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Das
an dem Ziel S reflektierte Licht tritt in den Bildlichtleiter 14 ein
und wird dem Prozessor 30 zugeführt. Wenn das
reflektierte Licht aus dem Bildlichtleiter 14 austritt,
wird es in R-, G- und B-Licht durch eine optische Linse 26 und
halbdurchlässige Spiegelgruppen 27 getrennt. Die
getrennten Lichtanteile R, G und B gelangen dann zu Fotosensoren 28R, 28G und 28B,
die das R-, das G- und das B-Licht in Bildpixelsignale entsprechend
den Farben „R”, „G” und „B” aufteilen.
Die Bildpixelsignale werden mit einer vorgegebenen Abtastrate erfasst.
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Die
erzeugten analogen Bildpixelsignale werden durch A/D-Umsetzer 29R, 29G und 29B in
digitale Bildpixelsignale umgesetzt und dann einem Signalprozessor 32 zugeführt,
in dem ein Mapping-Prozess ausgeführt wird. Die nacheinander
erzeugten digitalen R-, G- und B-Bildpixelsignale sind entsprechend
der Reihenfolge eines spiralförmigen Abtastmusters geordnet.
In dem Mapping-Prozess wird jedes digitale Bildpixelsignal R, G
und B der ihm ent sprechenden Abtastposition zugeordnet, so dass sich
rasterartig angeordnete Bildpixelsignale ergeben. Daher wird die
Pixelposition eines jeden R-, G- und B-Bildpixelsignals nacheinander
identifiziert und die Mengen digitaler Bildpixelsignale R, G und
B für ein Bildfeld werden nacheinander erzeugt und vorübergehend
in einem Bildspeicher 31 gespeichert. Wie noch beschrieben
wird, erfolgt in dem Mapping-Prozess die Auswahl oder das Sampling
eines Teils der Bildpixelsignale, um ein Betrachtungsbild zu erzeugen,
die übrigen Bildpixelsignale werden nicht verwendet. Ein
Intervall gesampleter Bildpixelsignale ist in jeder spiralförmigen
Abtastbahn definiert.
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In
dem Signalprozessor 32 werden die erzeugten zweidimensionalen
Bildpixelsignale verschiedenen Bildverarbeitungsprozeduren unterzogen,
wozu ein Weißabgleichsprozess gehört, so dass Videosignale
erzeugt werden. Die erzeugten Videosignale werden dem Monitor 60 über
einen Codierer 37 zugeführt, so dass ein Betrachtungsbild
auf dem Monitor 60 dargestellt wird.
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Eine
Systemsteuerung 40, die eine ROM-Einheit, eine RAM-Einheit
und eine CPU enthält, steuert die Arbeitsweise des Videoprozessors 30 und
des Videoskops 10 durch Abgabe von Steuersignalen an die
Signalprozessorschaltung 32, die Lasertreiber 22R, 22G und 22B usw.
Ein Steuerprogramm ist in der ROM-Einheit gespeichert. Eine Zeitsteuerung 34 gibt
Synchronisationssignale an die Lichtleitertreiber 36A und 36B zum
Steuern der Antriebseinheit 16 und an die Lasertreiber 22R, 22G und 22B zum
Synchronisieren der Schwingungsbewegung des Spitzenteils 17A des
Lichtleiters mit dem zeitlichen Verlauf der Lichtabgabe ab. Ferner
gibt die Zeitsteuerung 34 Taktimpulssignale an die Fotosensoren 28R, 28G und 28B ab.
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Ein
Hochauflösungsbetrieb wird durch Betätigen eines
Betriebsartschalters 62 eingestellt, der sich an einem
Bedienfeld des Videoprozessors 30 befindet. Der Hochauflösungsbetrieb
ist zum Betrachten eines diagnostischen Bildes, das Gewebe darstellt,
in seinen Einzelheiten geeignet. Wird der Betrachtungsbetrieb von
Normal auf Hochauflösung umgeschaltet, indem der Betriebsartschalter 62 betätigt
wird, wird die Auflösung eines Betrachtungsbildes durch
Steuern der Bewegung des Spitzenteils 17A des Lichtleiters
in noch zu beschreibender Weise eingestellt. Ein Beschleunigungssensor 15 in
dem Betrachtungsgerät 10 erfasst eine Störung
des Spitzenteils 10T des Betrachtungsgeräts.
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3A und 3B sind
schematische Darstellungen eines Abtastbereiches. 4 ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtleiter-Antriebsprozesses.
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Ein
Feld M eines kreisförmigen Betrachtungsbildes wird durch
eine spiralförmige Abtastung erzeugt, und die Anzahl der
Abtastbahnen in radialer Richtung hängt von der Anzahl
der spiralförmigen Kreisbewegungen ab. Ein Abtastabschnitt
von einem Abtastpunkt auf einer vorgegebenen geraden Linie zu einem
weiteren Abtastpunkt auf der selben geraden Linie, wobei diese beiden
Punkte durch eine spiralförmige Abtastumdrehung von 360° getrennt
sind, wird hier als „eine Abtastbahn” bezeichnet
(siehe eine Abtastbahn von AA bis AA').
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Bei
dem normalen Betrachtungsbetrieb wird ein Betrachtungsbild M mit
der Auflösung von 500×500 Pixeln (Bildpunkten)
dargestellt. Mit anderen Worten gesagt, sind 250 Pixel von einem
Mittelpunkt O, der einem Abtaststartpunkt entspricht, zu einem Punkt
im Aussenbereich des Abtastmusters in radialer Richtung angeordnet.
Deshalb ist die Zahl der Spiralbahnen 250.
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Während
des normalen Betrachtungsbetriebes wird die Bewegung des Spitzenteils 17A des Lichtleiters
so ausgeführt, dass 250 Spiralbahnen in einem Bildintervall
abgetastet werden. Ein Bildintervall ist hier auf 30 pfs gesetzt.
In 4 ist ein Antriebssignalverlauf für den
Spitzenteil 17A des Lichtleiters dargestellt. Die spiralige
Abtastung wird nach Start der Abtastung über ein Intervall
FA durchgeführt. In einem Intervall FB kehrt der Spitzenteil 17A des
Lichtleiters zur zentralen Position zurück, die dem Abtaststartpunkt
entspricht.
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In
den Fotosensoren 28R, 28G und 28B werden
Bildpixelsignale mit einer vorbestimmten Sampling-Rate erzeugt.
Die Anzahl gesampleter Pixel bei jeder Kreisbewegung (eine Spiralbahn)
ist konstant. Beispielsweise ist die Zahl der Samplings auf 2000/Spirale
gesetzt. In dem Signalprozessor 32 wird ein Teil der abgetasteten
Bildpixelsignale zum Erzeugen eines Betrachtungsbildes aus 500×500
Pixeln benutzt, während die übrigen Pixel nicht
benutzt werden. Viele gesampleten (erzeugten) Bildpixelsignale werden
in den Spiralbahnen nahe der Zentralposition nicht benutzt, da die
Länge einer Kreisbahn relativ kurz ist, während
die meisten Bildpixelsignale im äußeren Bereich
des Betrachtungsbildes genutzt werden. Die Bildpixelsignale eines
Bildfeldes werden nacheinander in dem Bildspeicher 31 mit
der Bildrate (30 pfs) gespeichert.
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Ist
die Hochauflösung eingestellt, so ist die Anzahl der Spiralbahnen
verdoppelt, d. h. auf 500 Spiralbahnen, ohne den gesamten Abtastbereich
zu verändern. Da die Winkelgeschwindigkeit des Spitzenteils 17A des
Lichtleiters nicht geändert wird, wird die Zunahmerate
der Amplituden des Antriebssignalverlaufs mit dem Faktor 2 reduziert,
wie es 4 zeigt. Die Bildrate wird nämlich auf
den halben Wert der Bildrate des Normalbetrachtungsbetriebs verändert
(15 fps), während eine konstante Winkelgeschwindigkeit
(Abtastgeschwindigkeit) beibehalten wird.
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Als
Ergebnis hat ein Betrachtungsbild M1 in dem Hochauflösungsbetrieb
eine Auflösung von 1000×1000 Pixeln (siehe 3B).
500 Pixel sind ausgehend von dem Zentralpunkt O in radialer Richtung
angeordnet. Die Dichte der Pixel für das Betrachtungsbild
M1 hat den zweifachen Wert derjenigen des Betrachtungsbildes M,
und die Anzahl der Pixel beträgt das Vierfache.
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Abtaststeuerprozesses, der in der Systemsteuerung 40 abläuft.
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In
Schritt S101 wird bestimmt, ob die Hochauflösung durch
einen Benutzer eingestellt ist oder nicht. Ist sie nicht eingestellt,
wird ein Abtastprozess entsprechend dem Normalbetrachtungsbetrieb
ausgeführt (S106). Die Bildrate wird also auf 30 fps gestellt
und die Lichtleitertreiber 36A und 36B werden so
gesteuert, dass sie eine Abtastung mit 250 Spiralbahnen ausführen.
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Dann
werden mit vorbestimmter Sampling-Rate Bildpixelsignale in zeitlicher
Folge durch die Fotosensoren 28R, 28G und 28B erfasst,
und es werden Bildpixeldaten entsprechend 500×500 Pixeln (250
Abtastbahnen) durch den Signalprozessor 32 ausgewählt,
um die Bilddaten eines Bildfeldes zu erzeugen und sie in dem Bildspeicher 31 zu
speichern (S107). Die Bilddaten werden kontinuierlich in den Bildspeicher 31 eingeschrieben,
bis die Bilddaten eines Bildfeldes gespeichert sind (S108). Wenn
die Bilddaten eines Bildfeldes in dem Bildspeicher 31 gespeichert
sind, kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück.
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Wenn
andererseits die Hochauflösung eingestellt ist, wird bestimmt,
ob der fotografische Zustand ein Stillzustand, z. B. ein Einzelbildzustand
ist (S102). Konkret erfasst der Beschleunigungssensor 15 die
Bewegung des Spitzenteils 10T des Betrachtungsgeräts,
und der Signalprozessor 32 erfasst einen Bewegungsvektor
aus erzeugten Bilddaten. Der Signalprozessor 32 berechnet
Unterschiedsdaten aus Bilddaten eines vorliegendem Bildintervalls
und Bilddaten eines vorherigen Bildintervalls und speichert die
Unterschiedsdaten in dem Bildspeicher 31.
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Während
ein Benutzer das Betrachtungsgerät 10 in einen
Körper einführt und den Spitzenteil 10T des
Lichtleiters auf ein zu betrachtendes Zielorgan zu bewegt, wird
ein stark bewegtes Bild auf dem Monitor 60 dargestellt.
Während dieses Betriebszustandes ist ein hochqualitatives
Bild nicht erforderlich. Da während der Bewegung des Spitzenteils 10T des
Betrachtungsgeräts laufend ein neuer Betrachtungsbereich
dargestellt wird, muss andererseits ein Betrachtungsbild mit hoher
Bildrate erzeugt werden.
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Wird
ein Bewegungsvektor durch Differenzdaten erfasst, kann aber nicht
genau bestimmt werden, ob sich der Spitzenteil 10T des
Betrachtungsgeräts oder das Organ selbst bewegte (d. h.
eine Pulsierung). Deshalb wird in Schritt S102 entschieden, dass
ein Bewegungszustand als fotografischer Zustand vorliegt, wenn die
Bewegung des Spitzenteils 10T des Betrachtungsgeräts
und ein Bewegungsvektor erfasst wird.
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Ist
der fotografische Zustand ein Bewegungszustand, so wird eine spiralförmige
Abtastung von 250 Spiralbahnen ausgeführt, ähnlich
wie bei dem Normalbetrachtungsbetrieb (S106). Wenn andererseits
als fotografischer Zustand der unbewegte Zustand vorliegt, ist ein
hochqualitatives Betrachtungsbild erforderlich, um das Gewebe in
Einzelheiten zu diagnostizieren, und der Prozess geht zu Schritt
S103.
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In
Schritt S103 werden die Lichtleitertreiber 36A und 36B so
gesteuert, dass sie eine Abtastung mit 500 Spiralbahnen ausführen,
den Abtastbereich aber beibehalten. Ferner wird die Bildrate mit
dem Faktor 2 reduziert, also auf 15 fps. Bilddaten entsprechend
500 Spiralbahnen werden in dem Bildspeicher 31 gespeichert
(S104). Die Bilddaten werden kontinuierlich in den Speicher 31 eingeschrieben,
bis die Bilddaten eines Bildfeldes gespeichert sind (S105). Sind
die Bilddaten eines Bildfeldes in den Bildspeicher 31 eingegeben,
so kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück. Die Schritte
S101 bis S108 werden wiederholt, bis eine Betrachtung beendet ist
(S109).
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Auf
diese Weise ist bei der vorliegenden Erfindung der Abtastlichtleiter 17 in
dem Betrachtungsgerät 10 enthalten, und die Abtasteinheit 16 führt
das Beleuchtungslicht zweidimensional abtastend über den
Zielbereich, indem der Spitzenteil 17A des Lichtleiters
in Schwingbewegung versetzt wird. Wenn dann die Hochauflösung
eingestellt wird und der fotografische Zustand der bewegungslose
Zustand ist, wird die Zahl der Spiralbahnen verdoppelt und die Bildrate
um den Faktor 2 reduziert. So wird das hochqualitative Betrachtungsbild
M1 erhalten. Wenn andererseits der fotografische Zustand ein bewegter Zustand
während der Hochauflösung ist, wird die Abtastung
im normalen Betrachtungsbetrieb ausgeführt, auch wenn die
Hochauflösung eingestellt ist.
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Bei
einem konventionellen Endoskopsystem mit einem Bildsensor ist die
Auflösung eines Bildes durch die Zahl der Pixel begrenzt,
die der Bildsensor definiert. Deshalb kann die Auflösung
nicht verbessert werden, auch wenn bei dem konventionellen Endoskopsystem
die Auflösung eines Bildes durch reduziertes Sampling verringert
werden kann. Andererseits kann das Endoskopsystem in der vorliegenden Ausführungsform
die Dichte der Abtastbahnen in radialer Richtung durch Steuern der
Bewegung des Spitzenteils 17A des Lichtleiters verändern.
Ferner kann das Endoskopsystem in der vorliegenden Ausführungsform
zwischen Normalbetrieb und Hochauflösungsbetrieb in jedem
Bildintervall umschalten. Deshalb können hochqualitative
Bilder schnell dargestellt werden, wenn eine Hochauflösung
gefordert ist. Da die Abtastgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit)
bei verringerter Abtastrate konstant gehalten wird, erhält
man ein hochqualitatives Bild ohne übermäßig
schnelle Bewegungen des Spitzenteils 17A des Lichtleiters.
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Tritt
bei der Betrachtung im Hochauflösungsbetrieb eine Bewegung
auf, so wird eine Normalabtastung ausgeführt. Es kann also
ein Betrachtungsbild dargestellt werden, das zum Erfassen eines
Zielbereichs und zur Lokalisierung des Spitzenteils 10T des
Betrachtungsgeräts ausreicht. Ferner wird bei der vorliegenden
Ausführungsform der unbewegte Zustand aus zwei Bewegungen
erfasst, nämlich aus der Bewegung des Spitzenteils 10T des
Betrachtungsgeräts und aus der Bewegung des Betrachtungsbildes.
Somit wird die normale Spiralabtastung bei Hochauflösung
nicht fehlerhaft ausgeführt, auch wenn sich das Ziel selbst
bewegt.
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Es
wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf 6 erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten dadurch, dass ein Sampling der
Bildpixelsignale geregelt wird, wenn die Auflösung geändert
wird.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm des Abtaststeuerprozesses bei der zweiten Ausführungsform.
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Die
Aktionen der Schritte S201 und S202 stimmen mit denjenigen der Schritte
S101 und S102 in 5 überein. In Schritt
S206 werden die Lichtleitertreiber 36A und 36B so
gesteuert, dass eine normale spiralförmige Abtastung erfolgt,
die ähnlich dem Schritt S106 in 5 ist. Andererseits
wird in Schritt S203 die Anzahl der gesampleten Pixel in jeder Abtastbahn
(eine Umdrehung) erhöht. Beispielsweise wird die Pixelzahl
auf 4000 Pixel/Spirale erhöht. Dann werden die Pixel für
ein Bild aus den erzeugten Bildpixelsignalen gewählt, so
dass ein Betrachtungsbild aus 1000×1000 Pixeln dargestellt
wird.
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Die
Hochauflösung kann automatisch entsprechend einer Änderung
des fotografischen Zustandes eingestellt werden, ohne einen Schalter
zu betätigen. Wenn entweder ein Bewegungsvektor oder eine
Bewegung des Spitzenteils des Lichtleiters während der
Hochauflösung erfasst wird, so kann auch die Zahl der Spiralbahnen
auf die Zahl geändert werden, die im normalen Betrachtungsbetrieb
eingestellt ist.
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Die
Auflösung kann wahlweise durch Ändern einer Sampling-Rate
oder der Zahl der Spiralbahnen definiert werden. Ferner können
die Bewegungen des Spitzenteils des Lichtleiters auf eine Geschwindigkeit
erhöht werden, die höher als diejenige bei Normalbetrachtung
ist, während die selbe Bildrate beibehalten wird. Außerdem
können die Zahl der Spiralbahnen und die Sampling-Rate
in dem Hochauflösungsbetrieb geändert werden.
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Es
kann auch eine spiralförmige Abtastung anders als die Schwingungsbewegung
des Spitzenteils des Lichtleiters angewendet Werden. Es kann beispielsweise
eine optische Linse so bewegt werden, dass eine spiralförmige
Abtastung erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6294775
P [0002]
- - US 7159782 [0002]