DE19549832B4

DE19549832B4 - Vorrichtung zum Steuern der von einer Beleuchtungseinheit eines Endoskops abgegebenen Lichtmenge

Info

Publication number: DE19549832B4
Application number: DE19549832A
Authority: DE
Inventors: Ryoji Sakata Honda; Makoto Takada; Tadashi Takahashi
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2015-08-09
Also published as: DE19549831B4

Abstract

Vorrichtung zum Steuern der von einer Beleuchtungseinheit (20) eines Endoskops (1) abgegebenen Lichtmenge beim Betrachten eines Objektbildes, mit einer Abschirmung (25) für das Licht einer Lichtquelle (22), einem Schrittmotor (26) zum Antrieb der Abschirmung (25), mit einem vorbestimmten Antriebsbetrag in mehreren Intervallen, und einer Vorrichtung (11) zum Einstellen eines von mehreren Zeitwerten für die Intervalle, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (11) ein manuell betätigbarer Schalter ist, mit dem die Länge des Intervalls abhängig von der Schalterstellung eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der von einer Beleuchtungseinheit eines Endoskops abgegebenen Lichtmenge.

In einem Endoskop wird zum Beleuchten eines zu prüfenden Objekts Licht über einen Lichtleiter wie z.B. ein Lichtleitfaserkabel übertragen. Um die Helligkeit des betrachteten Bildes einzustellen, ist zwischen der Lichtquelle und einer Eintrittsfläche des Lichtleiters eine Lichtmengensteuervorrichtung angeordnet. Bei einem Endoskop bisheriger Art enthält diese Vorrichtung eine Abschirmung, die mit einem Schrittmotor um eine Achse gedreht wird. Das Drehen der Abschirmung steuert die Lichtmenge der Lichtquelle, die an der Eintrittsfläche des Lichtleiters verfügbar ist. Bei dieser Art der Lichtmengensteuerung wird die Helligkeit des betrachteten Bildes periodisch erfasst. Dann wird die Abschirmung so eingestellt, dass die Helligkeit des betrachteten Bildes innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.

Bei der bisher üblichen Lichtmengensteuerung eines Endoskops ist die dem Schrittmotor zugeführte Impulszahl während eines jeden Unterbrechungsvor gangs gleich bleibend (11A). Daher werden der Schrittmotor und die Abschirmung während eines jeden Unterbrechungsvorgangs um denselben Winkelbetrag gedreht. Das Verfahren der Erfassung des Helligkeitspegels und der Steuerung des Schrittmotors zum Drehen der Abschirmung wiederholt sich, bis die erfasste Helligkeit wiederum im zulässigen Bereich liegt.

Bei dem bisherigen Endoskop wird jedoch die Abschirmung langsam bewegt, wenn die Impulszahl auf einen relativ kleinen Wert eingestellt ist, da die Anzahl der dem Motor zugeführten Impulse während einer jeden Unterbrechung konstant ist. Dies führt zu einer Verlängerung der Ansprechzeit der Lichtmengensteuervorrichtung.

Wie in 11A beispielsweise gezeigt, dreht jeder Impuls den Motor um 0,5°, werden drei Impulse während einer jeden Unterbrechung zugeführt, und die Unterbrechungen werden in Abständen von 50 ms ausgeführt. Um den Schrittmotor um 10° zu drehen, sind für eine Gesamtzeit von 0,35 Sekunden sieben Unterbrechungen nötig. Da ferner die Zahl der Impulse ein Mehrfaches von Drei sein muss, kann sie nicht den Optimalwert 20 haben, sondern muss 18 oder 21 betragen. Daher kann die Abschirmung nicht in die Optimalstellung gebracht werden.

Um die Ansprechzeit der Lichtmengensteuervorrichtung zu verkürzen, kann die Zahl der dem Motor zuzuführenden Impulse erhöht werden. In diesem Fall wird die Abschirmung jedoch über einen großen Drehwinkel bewegt, und es kann unmöglich sein, die Lichtmenge so einzustellen, dass die Helligkeit innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Dies führt zu einem instabilen Steuersystem, und es tritt eine Schwingneigung auf.

Da unterschiedliche Endoskope unterschiedliche zulässige Helligkeitsbereiche haben, sind unterschiedliche Impulszahlen erforderlich, um die Lichtmenge richtig einzustellen.

Ferner kann für ein Endoskop eine vorbestimmte Anzahl Impulse für den Schrittmotor die Schwingneigung noch nicht erzeugen, jedoch bei einem anderen Endoskop kann sie so hoch sein, dass die Schwingneigung auftritt. Da die Lichtquelle bei unterschiedlichen Endoskopen verwendbar ist, muss daher die Impulszahl auf den für alle Endoskope erforderlichen Minimalwert eingestellt werden, um das Problem der Schwingneigung zu vermeiden. Dadurch wird die Einstellgeschwindigkeit des Helligkeitswertes, bei dem keine Schwingneigung auftritt, verringert.

Aus der Druckschrift US 5 277 172 A ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Ferner wird auf die Druckschrift US 5 237 403 A verwiesen, in der eine Vorrichtung zum Steuern der von einer Beleuchtungseinheit eines Endoskops abgegebenen Lichtmenge beim Betrachten eines Objektbildes bekannt ist. Diese Vorrichtung hat eine Abschirmung für das Licht einer Lichtquelle, einen Motor zum Antrieb der Abschirmung und eine Vorrichtung zum Erfassen der Bildhelligkeit.

Schließlich ist aus der Druckschrift US 4 066 347 eine durch einen Schrittmotor betriebene Blendenvorrichtung bekannt, bei der die Impulszahl des Schrittmotors entsprechend der Differenz der erfassten Bildhelligkeit und einer gewünschten Bildhelligkeit bestimmt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lichtmengensteuervorrichtung für die Beleuchtungseinheit eines Endoskops anzugeben, mit der die Größe der Apertur schnell und genau einstellbar ist, wobei Schwingneigungen vermieden werden sollen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Vorrichtung nach Anspruch 1.

Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel ist der Endoskoptyp in einem Speicher enthalten, und die Länge des Intervalls wird entsprechend dem Endoskoptyp eingestellt. Daher kann der Betrieb der Blendensteuervorrichtung für jeden Endoskoptyp optimiert werden.
Bei der Erfindung wird das Intervall mit einem manuell betätigbaren Schalter eingestellt. Dies trägt zur Flexibilität der Arbeitsweise der Blendensteuervorrichtung bei und ermöglicht das Optimieren des Betriebs bei solchen Endoskopen, deren Typ nicht gespeichert ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 die schematische Darstellung eines Endoskops mit einem Videoprozessor und einer Lichtmengensteuervorrichtung nach der Erfindung,
2 die perspektivische Darstellung einer in der Lichtmengensteuervorrichtung nach 1 verwendeten Abschirmung,
3 eine Seitenansicht der Abschirmung nach 2,
4 das Blockdiagramm einer Lichtmengensteuerschaltung,
5 die Blockdarstellung eines in dem Videoprozessor nach 1 verwendeten Mikroprozessors,
6 eine Tabelle mit Eingangshelligkeitswerten und entsprechenden Referenzwerten in einem ROM des Mikroprozessors nach 5,
7 eine Tabelle in dem ROM des Mikroprozessors nach 5 mit Antriebsimpulszahlen für einen Schrittmotor der Lichtmengensteuervorrichtung nach 1 für unterschiedliche Helligkeitsbereiche,
8 das Flussdiagramm eines in dem ROM des Mikroprozessors nach 5 gespeicherten Hauptprogramms,
9 das Flussdiagramm einer Unterbrechungsprozedur zur Steuerung des Schrittmotors der Lichtmengensteuervorrichtung als erstes Ausführungsbeispiel,
10A das Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen der Impulszahl für den Schrittmotor bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
10B das Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen der Impulszahl für den Schrittmotor in Abänderung des ersten Ausführungsbeispiels,
11A das Zeitdiagramm der Antriebssteuerung des Schrittmotors gemäß bekannter Technik,
11B das Zeitdiagramm der Antriebssteuerung des Schrittmotors bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
12 und 13 Flussdiagramme einer Subroutine für Endoskopoperationen, die von dem Hauptprogramm nach 8 aufgerufen wird, als zweites Ausführungsbeispiel,
14A und 14B Zeitdiagramme der Antriebssteuerung des Schrittmotors bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,
15 das Flussdiagramm eines in dem ROM des Mikroprozessors nach 5 gespeicherten Hauptprogramms für ein drittes Ausführungsbeispiel, und
16 das Flussdiagramm einer Subroutine zum Steuern der Lichtmenge bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung das im Folgenden beschriebene zweite Ausführungsbeispiel betrifft.
1 zeigt den Aufbau eines Endoskops 1, das an einen Videoprozessor 20 angeschlossen ist. Dieser arbeitet als Beleuchtungseinheit für das Endoskop 1. Das Endoskop 1 enthält ein Objektiv 2 und ein Bildaufnahmeelement 3, z.B. ein CCD-Element (Charge Coupled Device). Das Licht einer Lampe 22 des Videoprozessors wird über einen Lichtleiter 4 (Lichtleiterkabel) und eine Linse 5 auf ein zu betrachtendes Objekt gerichtet. Die Linse 5 vergrößert den Feldwinkel des von dem Lichtleiter 4 abgegebenen Lichtes.
Ein Verbinder 6 des Endoskops 1 ist lösbar mit dem Videoprozessor 20 verbunden. Der Verbinder 6 enthält eine elektronische Verbindung 7, die das Bildaufnahmeelement 3 elektrisch mit dem Videoprozessor 20 verbindet.
Der Videoprozessor 20 enthält eine Bildsignalverarbeitungsschaltung 21, die Lampe 22, eine Sammellinse 24, eine Abschirmung 25, einen Motor 26, eine Motorsteuerschaltung 28 und einen Mikroprozessor 30.
Ein Schalterfeld 201 enthält einen Auto/Manuell-Schalter, mit dem die Helligkeit des betrachteten Bildes wahlweise manuell und automatisch gesteuert werden kann. Ein Aufwärts/Abwärts-Schalter kann die Helligkeit des betrachteten Bildschirms in einem Bereich von zehn Werten erhöhen und verringern.
Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 21 empfängt ein Bildsignal von dem Bildaufnahmeelement 3, verarbeitet das Bildsignal und gibt ein Videosignal an einen Monitor 49 ab. Ferner wird ein Helligkeitssignal aus dem empfangenen Bildsignal einem A/D-Wandler 42 und nach Umsetzung in ein Digitalsignal dem Mikroprozessor 30 zugeführt.
Die Lampe 22, die durch eine Lampensteuerschaltung 27 gesteuert wird, gibt Licht an den Lichtleiter 4 ab. Die Helligkeit des Lichtes wird entsprechend der Position der Abschirmung 25 relativ zur Lampe geändert. Das Licht wird dann mit der Sammellinse 24 gesammelt und auf ein Rot-Grün-Blau-Filter 23 gerichtet.
Die Abschirmung 25 wird mit dem Motor 26 gedreht. Die Drehung ändert den Querschnittsbereich des Lichtflusses, der von der Lampe 22 auf die Sammellinse 24 gerichtet wird. Der Motor 26 ist ein Schrittmotor und wird durch die Motorsteuerschaltung 28 gesteuert.
Das Filter 23 hat die Form einer Scheibe, die um eine Achse gedreht wird. Es enthält Rotfilter, Grünfilter und Blaufilter, die in Umfangsrichtung auf der Scheibe verteilt sind. Die Drehung des Filters 23 wird durch eine Filtertreiberschaltung 29 gesteuert.
Der Mikroprozessor 30 steuert den Betrieb des Videoprozessors 20 und des Endoskops 1.
2 zeigt perspektivisch die Abschirmung 25 und den Schrittmotor 26. Die Abschirmung 25 ist eine dünne, U-förmig gebogene Platte. Der Boden ist auf der Welle 251 des Schrittmotors 26 befestigt. Die Welle 251 steht lotrecht zur optischen Achse des Lichtweges.
3 zeigt eine Seitenansicht der Abschirmung 25 und des Schrittmotors 26 in Richtung der optischen Achse. Es ist zu erkennen, dass bei Parallelstellung der vertikalen Flächen der Lichtabschirmung 25 zur optischen Achse ein Lichtweg L durch die Abschirmung 25 kaum gestört wird.
Durch Drehen der Abschirmung 25 wird die Menge des von der Lampe 22 auf die Sammellinse 24 gerichteten Lichtes verändert.
4 zeigt ein Blockdiagramm der Motorsteuerschaltung 28. Diese enthält eine Impulssteuerschaltung 281 und eine Motorsteuerschaltung 282.
Die Impulssteuerschaltung 281 empfängt ein Richtungssignal, das die Drehrichtung des Schrittmotors 26 angibt, und ein Referenzimpulssignal, das zu verändern ist und dem Motor 26 von der CPU 30 über ein Eingangs/Ausgangsport 41 (5) zugeführt wird. Das Phasenschaltsignal bestimmt, ob eine 2-Phasen-Erregung oder eine 1-2-Phasen-Erregung angewendet wird, wenn der Schrittmotor 26 läuft. Bei der 1-2-Phasen-Erregung werden mit den Impulsen abwechselnd eine Phase und 2 Phasen erregt.
Das Richtungssignal gibt die Richtung an, in der der Schrittmotor 26 zu drehen ist. Ein Vorwärtssignal bewirkt also ein Drehen des Schrittmotors 26 in Vorwärtsrichtung. Die Abschirmung 25 wird gleichfalls in Vorwärtsrichtung gedreht, wodurch die Lichtmenge im Lichtweg L verringert wird.
Ein Rückwärtssignal bewirkt eine Drehung des Schrittmotors 26 in entgegengesetzter Richtung. Die Abschirmung 25 wird gleichfalls in Rückwärtsrichtung gedreht, wodurch die Lichtmenge im Lichtweg L vergrößert wird. Abhängig von dem empfangenen Befehlssignal gibt die Motorsteuerschaltung 282 Antriebsimpulse entsprechend einem vorbestimmten Erregungsverfahren für den Schrittmotor 26 synchron mit dem Antriebsimpulssignal der Impulssteuerschaltung 281 ab.
5 zeigt den Aufbau des Mikroprozessors 30. Dieser enthält eine CPU 31 und einen Systembus 32. Ein ROM 33 enthält abzuarbeitende Programme, und ein RAM 34, ein Realzeit-Taktgenerator RTC 35 und weitere Schaltungen sind an den Systembus 32 angeschlossen.
Zeichendaten werden aus einem Video-RAM 36 einem Mikroprozessor 37 für eine Kathodenstrahlröhre zugeführt und dann mit den Bilddaten kombiniert, die von der Bildsignalverarbeitungsschaltung 21 (1) abgegeben werden und auf dem Monitor 49 zu betrachten sind.
Das Schalterfeld 201 des Videoprozessors 20, eine externe Tastatur 202 und die Lampensteuerschaltung 27 für die Lampe 22 sind gleichfalls an den Systembus 32 über Eingangs/Ausgangsports 38, 39 und 40 angeschlossen.
Die Motorsteuerschaltung 28 empfängt oder sendet Signale über das Eingangs/Ausgangsport 41. Ein die Helligkeit auf dem betrachteten Schirm angebendes Signal aus der Bildsignalverarbeitungsschaltung 21 wird in ein 256-stufiges Digitalsignal in einem A/D-Wandler 42 umgesetzt und dann dem Mikroprozessor 30 zugeführt.
Durch die Verbindung des Verbinders 6 mit dem Videoprozessor 20 wird ein Speicher 9 im Endoskop 1 mit dem Mikroprozessor 30 über ein Eingangs/Ausgangsport 43 verbunden. Der Speicher 9 speichert Daten des Endoskops 1, beispielsweise Typendaten.
Ein DIP-Schalter 11 ist mit dem Eingangs/Ausgangsport 43 verbunden. Durch Betätigen dieses Schalters wird die Eingangsimpedanz des Eingangs/Ausgangsports 43 zwischen hohem und niedrigem Pegel umgeschaltet.
Ein programmierbarer Intervallzeitgeber PIT 44, der mit unterschiedlichen Intervallen programmierbar ist, ist an den Systembus angeschlossen und liefert das Intervall für die Unterbrechungsroutine. Ein Zählerausgangsanschluß des Zeitgebers 44 sendet ein Unterbrechungssignal an die CPU 31 bei den programmierten Intervallen.
6 zeigt eine Tabelle der Eingangs-Helligkeitswerte und der Referenzwerte, die in dem ROM 33 enthalten sind. Ein Helligkeitswert von 1 bis 10 wird auf dem Schalterfeld 201 ausgewählt. Dies ist der Wert der Helligkeit des Objektbildes, das auf dem Monitor 49 zu sehen ist. Der Mikroprozessor 30 gibt einen Referenzwert entsprechend dem Helligkeitswert ab.
Der Mikroprozessor 30 vergleicht dann das Helligkeitssignal der Bildsignalverarbeitungsschaltung 21, das mit dem A/D-Wandler 42 umgesetzt wurde, mit dem Referenzwert und steuert die Motorsteuerschaltung 28 zum Antrieb des Schrittmotors 26, wodurch die Abschirmung 25 zum Ändern der Lichtmenge gedreht wird.
Der Mikroprozessor vergleicht dann das von der Bildsignalverarbeitungsschaltung 21 abgegebene Helligkeitssignal nach Umsetzung in ein digitales Signal mit dem Referenzwert und steuert die Motorsteuerschaltung 28 so, dass der Schrittmotor 26 die Abschirmung 25 dreht, um die Lichtmenge zu verändern.
7 zeigt eine Tabelle der Zahl der Antriebsimpulse, die dem Schrittmotor 26 für einen vorgegebenen Helligkeitsunterschied zuzuführen sind, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der vorgegebene Helligkeitsunterschied ist definiert als Absolutwert der Differenz des digitalen Helligkeitssignals und des Referenzwertes aus dem ROM 33. Dieses enthält auch acht Werte für die Zahl der Antriebsimpulse entsprechend dem Helligkeitsunterschied in zwei ROM-Tabellen.
Wenn der Helligkeitsunterschied klein ist, ist die Antriebsimpulszahl in beiden ROM-Tabellen klein. Nimmt der Helligkeitsunterschied zu, so steigt die Antriebsimpulszahl in beiden ROM-Tabellen. Für große Helligkeitsunterschiede sind aber die Werte der Antriebsimpulszahl in der ROM-Tabelle 1 größer als die entsprechende Antriebsimpulszahl in der ROM-Tabelle 2.
8 zeigt das Flussdiagramm eines Hauptprogramms in dem ROM 33 für das erste Ausführungsbeispiel.
Eine vorbestimmte Initialisierungsroutine wird in Schritt S80 ausgeführt. Dann wird in den Schritten S81 und S82 jeweils eine auf dem Schalterfeld 201 bzw. auf der Tastatur eingestellte Prozedur ausgeführt. Eine Prozedur zum Steuern einer Operation der Lampensteuerschaltung 37 wird dann in Schritt S83 ausgeführt.
In Schritt S84 wird eine Normaloperation des Endoskops 1 ausgeführt, während Schritt S85 die Anzeige von Datum und Uhrzeit veranlasst. Dann werden in Schritt S86 weitere Prozeduren ausgeführt und das Verfahren wiederholt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel werden Informationen, die von dem Speicher 9 des Endoskops 1 zu dem Eingangs/Ausgangsport 43 übertragen werden, zum Bestimmen verwendet, welche der ROM-Tabellen 1 oder 2 benutzt wird.
Ist das Endoskop 1 mit dem Videoprozessor 20 verbunden, so wird während des Schritts S84 der Endoskoptyp aus dem Speicher 9 gelesen, und die Information ersetzt eine vorbestimmte Variable und wird in dem RAM 34 gespeichert.
Schrittmotorantrieb mit Suchtabelle
9 zeigt das Flussdiagramm der Antriebssteuerung des Schrittmotors 26 für das erste Ausführungsbeispiel. Die Antriebssteuerung des Schrittmotors 26 ist eine Unterbrechungsprozedur, die in vorbestimmten Intervallen ausgeführt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das vorbestimmte Intervall eine Länge von 0,05 Sekunden (50 ms).
Zunächst wird in Schritt S90 das Helligkeitssignal von der Bildsignalverarbeitungsschaltung 21 abgegeben. Das Helligkeitssignal wird dann in Schritt S91 in einen Helligkeitswert BV umgesetzt. Gleichfalls in Schritt S91 wird ein eingegebener Helligkeitswert IBL, der durch den Benutzer des Endoskops 1 gesetzt wird, zum Erzeugen eines Referenzhelligkeitswertes RV benutzt. In Schritt S92 wird dann der Referenzwert RV mit dem Helligkeitswert BV verglichen, um festzustellen, ob der Helligkeitswert BV innerhalb eines zulässigen Helligkeitsbereichs β liegt (d.h. Schritt S92 prüft, ob |RV-BV| > β).
Wenn der Helligkeitswert BV des betrachteten Bildes innerhalb des zulässigen Bereichs bezüglich des eingegebenen Helligkeitswertes IBL liegt (S92:N), wird die Unterbrechungsprozedur beendet, und die Steuerung kehrt zum Hauptprogramm zurück.
Wenn die Differenz des Helligkeitswertes BV und des Referenzwertes RV außerhalb des zulässigen Bereichs liegt (S92:J), so wird in Schritt S93 geprüft, ob der Helligkeitswert BV größer als der Referenzwert RV ist. Ist dies der Fall (S93:J), wird ein Vorwärtsdrehsignal der Motorsteuerschaltung 28 in Schritt S94 zugeführt. Dies bewirkt, dass die Abschirmung 25 so gedreht wird, dass die Lichtmenge kleiner wird.
Wenn der Helligkeitswert BV kleiner als der Referenzwert RV ist (S93:N), wird ein Rückwärtsdrehsignal der Motorsteuerschaltung 28 in Schritt S95 zugeführt. Dadurch wird die Abschirmung 25 so gedreht, dass die Lichtmenge größer wird.
In Schritt S96 wird die Zahl der dem Motor während der Unterbrechungsroutine zuzuführenden Antriebsimpulse bestimmt. Sie wird entsprechend dem Unterschied der Helligkeit des mit der Bildsignalverarbeitungsschaltung 21 abgegebenen Bildsignals und des Referenzwertes bestimmt. Die Impulszahl, die der Differenz entspricht, wird dann aus einer der ROM-Tabellen 1 und 2 ausgelesen. Fer ner wird eine der ROM-Tabellen abhängig von dem verwendeten Endoskop gewählt, wie noch eingehender beschrieben wird.
Dann wird in Schritt S97 die in Schritt S96 bestimmte Impulszahl dem Schrittmotor 26 zugeführt, und die Unterbrechungsprozedur ist beendet.
10A zeigt den in Schritt S96 ausgeführten Prozess der Bestimmung der Antriebsimpulszahl für die Impulssteuerschaltung 281 für das erste Ausführungsbeispiel.
In Schritt S100 wird geprüft, ob die an den Videoprozessor 20 angeschlossene Art des Endoskops 1 in dem Digestivsystem verwendet wird. Die dem Endoskoptyp entsprechenden Daten sind in dem Speicher 9 des Endoskops 1 enthalten.
Wenn der Endoskoptyp in dem Digestivsystem verwendbar ist (S100:J), so wird die ROM-Tabelle 1 zum Bestimmen der Antriebsimpulszahl des Schrittmotors 26 in Schritt S101 verwendet. Wenn der Endoskoptyp für ein anderes System, beispielsweise für das Atemsystem verwendbar ist (S100:N), so wird die ROM-Tabelle 2 zum Bestimmen der Antriebsimpulszahl für den Schrittmotor 26 in Schritt S102 verwendet. Die Steuerung geht dann zu Schritt S97.
Wenn, wie vorstehend beschrieben, die Differenz des Helligkeitswertes BV und des Referenzwertes RV relativ groß ist, wird eine größere Impulszahl dem Schrittmotor 26 zugeführt, und daher dreht sich die Abschirmung 25 während einer Unterbrechungsprozedur mit hoher Geschwindigkeit. Wenn die Differenz des Helligkeitssignalwertes und des Referenzwertes relativ klein ist, wird eine kleinere Impulszahl dem Schrittmotor 26 zugeführt. Da sich die Abschirmung 25 bei einer Unterbrechungsprozedur relativ langsam dreht, kann sie leicht in die optimale Stellung gebracht werden.
Ferner ist die Impulszahl für den Schrittmotor 26 abhängig von dem Endoskoptyp unterschiedlich. Daher kann die Steuerung des Schrittmotors 26 für jeden Endoskoptyp optimiert werden.
10B zeigt den in Schritt S96 ausgeführten Prozess, bei dem die Antriebsimpulszahl für den Schrittmotor 26 bestimmt wird, in einer Abänderung des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dieser Abänderung wird der Endoskoptyp entsprechend der Stellung des DIP-Schalters 11 bestimmt. Durch Setzen des Schalters in eine seiner beiden Stellungen kann der Endoskoptyp eingestellt werden.
Daher wird in Schritt S103 ähnlich wie in Schritt S100 bestimmt, ob der an den Videoprozessor 20 angeschlossene Endoskoptyp in dem Digestivsystem verwendet wird.
Wenn der Endoskoptyp für das Digestivsystem bestimmt ist (S103:J), so wird die ROM-Tabelle 1 zum Bestimmen der Antriebsimpulszahl für den Schrittmotor 26 in Schritt S104 verwendet. Ist das Endoskop für ein anderes System, beispielsweise für das Atemsystem bestimmt (S103:N), so wird die ROM-Tabelle 2 zum Bestimmen der Antriebsimpulszahl des Schrittmotors 26 in Schritt S105 benutzt. Die Steuerung geht dann zu Schritt S97.
Durch Verwenden einer einfachen Schaltung kann also der Benutzer den Endoskoptyp leicht feststellen. Da ferner der Endoskoptyp wählbar ist, kann die Steuerung des Schrittmotors 26 für jeden Endoskoptyp in oben beschriebener Weise optimiert werden.
11B zeigt ein Zeitdiagramm der Antriebssteuerung des Schrittmotors 26 für das erste Ausführungsbeispiel. Es gilt für den Fall, dass der Schrittmotor 26 um 10° gedreht wird. In diesem Beispiel wird angenommen, dass der Schrittmotor 26 sich mit jedem Antriebsimpuls um 0,5° dreht. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ändert sich die Impulszahl bei jedem Unterbrechungsvorgang (d.h. 8, 4, 4, 2 und 2). Wie 11B ferner zeigt, sind nur fünf Unterbrechungen für eine Gesamtzeit von 0,25 Sekunden erforderlich. Ferner wird die Abschirmung 25 in die Optimalstellung gebracht, da die Zahl der Antriebsimpulse nicht auf ein Vielfaches von Drei begrenzt ist.
Wie oben beschrieben, wird der Schrittmotor 26 durch fünf Unterbrechungsvorgänge bewegt. Die Zahl der Impulse bei jedem Unterbrechen wird aus der ROM-Tabelle 1 oder 2 bestimmt. Durch Programmieren einer anderen ROM-Tabelle mit anderen Impulszahlen entsprechend dem Bereich der Helligkeitsdifferenzen könnten alle 20 Impulse dem Motor während des ersten Unterbrechungsvorgangs zugeführt werden. Die dem Schrittmotor 26 zugeführte Impulszahl ist nur durch die Periode eines Impulses und das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrechungen bestimmt.
Wenn das Endoskop für das Digestivsystem zu verwenden ist, ist der Objektbereich relativ groß, und die Entfernung schwankt. In diesem Fall spricht durch Verwenden der ROM-Tabelle 1 das Endoskop schnell auf die Entfernungsänderung an. Wenn das Endoskop nicht für das Digestivsystem bestimmt ist, so ist der Objektbereich kleiner ohne schwankende Objektentfernung. In diesem Fall kann die Helligkeit durch Anwenden der ROM-Tabelle 2 genau eingestellt werden.
Wie oben beschrieben, kann die Lichtmenge durch Einstellen der Impulszahl für den Schrittmotor 26 entsprechend der Differenz des Helligkeitswertes BV und des Referenzhelligkeitswertes RV schnell geändert werden, wodurch die Ansprechzeit des Endoskops verkürzt wird. Da ferner die Anzahl der Schritte klein sein kann, wenn die erfasste Helligkeit etwas außerhalb des zulässigen Helligkeitsbereichs liegt, kann die Genauigkeit der Lichtmengensteuerung erhöht werden, ohne die Ansprechzeit des Endoskops zu beeinträchtigen. Da ferner die Stabilität der Lichtmengensteuerung verbessert ist, können Schwingneigungen verhindert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wurden zwei Endoskoptypen genannt, nämlich ein Typ für das Digestivsystem, sowie die übrigen Endoskope. Es ist aber auch möglich, mehr als zwei Kategorien von Endoskopen vorzusehen, wobei dann mehr als zwei ROM-Tabellen für gespeicherte Impulszahlen erforderlich sind.
Einstellbare Intervalle zwischen den Unterbrechungen
8 zeigt auch das Flussdiagramm des Hauptprogramms für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. 12 und 13 zeigen das Flussdiagramm einer Subroutine der in Schritt S84 des Hauptprogamms gemäß 8 aufgerufenen Endoskopoperationen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Intervallzeitgeber 44 mit einem von zwei unterschiedlichen Intervallwerten abhängig von dem Endoskoptyp programmiert, der an den Videoprozessor 20 angeschlossen ist. Ferner wird ein Merker U1 auf 1 gesetzt, wenn das Endoskop mit dem Videoprozessor 20 verbunden ist, während er auf 0 gesetzt ist, wenn das Endoskop 1 nicht mit dem Videoprozessor 20 verbunden ist.
In Schritt S120 wird geprüft, ob das Endoskop 1 mit dem Videoprozessor 20 verbunden ist, indem der Merker U1 geprüft wird. Das Setzen des Merkers U1 ändert sich, wenn eine Änderung der physikalischen Verbindung des Endoskops 1 mit dem Videoprozessor 20 erfasst wird. Ist U1 auf 0 (S120:J), so ist das Endoskop 1 gerade nicht mit dem Videoprozessor 20 verbunden. In Schritt S121 wird dann der Verbindungsstatus des Endoskops 1 mit dem Videoprozessor 20 überwacht. Ist das Endoskop 1 nicht mit dem Videoprozessor 20 verbunden (S121:N), so endet die Routine, und die Steuerung kehrt zu dem Hauptprogramm zurück.
Ist das Endoskop 1 mit dem. Videoprozessor 20 verbunden (S121:J), so wird in Schritt S122 der Merker U1 auf 1 gesetzt. In Schritt S123 wird dann der Endoskoptyp bestimmt. Der in diesem Schritt ausgeführte Prozess ist in 13 gezeigt und wird noch eingehender beschrieben. Dann wird der Endoskoptyp auf dem Monitor 49 in Schritt S126 dargestellt, und die Routine ist beendet.
Wenn in Schritt S120 festgestellt wird, dass das Endoskop 1 gerade mit dem Videoprozessor 20 verbunden ist (S120:N), wird der Verbindungsstatus des Endoskops mit dem Videoprozessor 20 in Schritt S125 überwacht. Bleibt das Endoskop 1 mit dem Videoprozessor 20 verbunden (S125:J), so endet die Routine, und die Steuerung kehrt zum Hauptprogramm zurück.
Wird das Endoskop 1 von dem Videoprozessor 20 getrennt (S125:N), so wird der Merker U1 in Schritt S126 auf 0 gesetzt, und der Endoskoptyp wird auf dem Monitor 49 in Schritt S127 gelöscht. Die Routine ist dann beendet, und die Steuerung kehrt zum Hauptprogramm zurück.
13 zeigt den in Schritt S123 ausgeführten Prozess deutlicher.
In Schritt S130 wird bestimmt, ob das Endoskop für das Digestivsystem bestimmt ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel kann der Endoskoptyp unter Verwendung von Daten im Speicher 9 oder durch Setzen des DIP-Schalters 11 bestimmt werden.
Wenn das Endoskop 1 für das Digestivsystem bestimmt ist (S130:J), so wird in Schritt S131 der Intervallzeitgeber 44 auf N1 gesetzt. Wenn es sich um einen anderen Endoskoptyp handelt (S130:N), so wird der Intervallzeitgeber 44 in Schritt S132 auf N2 gesetzt.
Wie oben beschrieben, kann das Unterbrechungsintervall einen von zwei Werten haben, was von dem an den Videoprozessor 20 angeschlossenen Endoskoptyp abhängt. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die beiden Werte 50 ms und 80 ms. Ferner ist die Impulszahl für den Schrittmotor 26 für jeden Endoskoptyp gleich.
Die zum Steuern des Schrittmotors 26 im zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Unterbrechungsroutine ist ähnlich der Antriebssteuerung des Schrittmotors 26 im ersten Ausführungsbeispiel, die oben in Verbindung mit 9 beschrieben wurde. In Schritt S96 ist aber die Impulszahl zum Antrieb des Schrittmotors ein fester Wert.
14A und 14B zeigen das Zeitdiagramm der Antriebssteuerung des Schrittmotors 26 für ein Endoskop für das Digestivsystem und für ein Endoskop für das Atemsystem.
Wenn das Endoskop für das Digestivsystem verwendet wird, ist das Zeitintervall auf 50 ms eingestellt, da der zu betrachtende Bereich relativ groß ist und der Objektabstand häufig wechselt. Daher kann die Abschirmung 25 bei einer Entfernungsänderung schnell bewegt werden.
Wenn das Endoskop für ein anderes System, beispielsweise das Atemsystem verwendet wird, ist das Zeitintervall auf 80 ms eingestellt, da der betrachtete Bereich klein ist und die Objektentfernung nicht häufig wechselt. Daher kann die Abschirmung 25 mit größerer Stabilität bewegt werden.
15 zeigt das Hauptprogramm für den Betrieb eines dritten Ausführungsbeispiels. Bei diesem wird die Motorsteuerung als Teil der Lichtmengensteuer-Subroutine und nicht als Unterbrechungsprozedur durchgeführt. Ferner setzt in diesem Ausführungsbeispiel der DIP-Schalter 11 die Werte N1 und N2 in dem Intervallzeitgeber 44 mit Software des Mikroprozessors 30, um das Intervall zwischen den Ausführungen der Subroutine zu bestimmen.
Das Hauptprogramm für das dritte Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem Hauptprogramm des ersten Ausführungsbeispiels nach 8, wobei die Schritte S150 bis S155 mit den Schritten S80 bis S85 übereinstimmen.
So wird in Schritt S150 die vorbestimmte Initialisierungsroutine ausgeführt. Dann wird in den Schritten S151 und S152 eine auf dem Schalterfeld 201 bzw. der Tastatur eingestellte Prozedur ausgeführt. In Schritt S153 wird dann die Lampensteuerschaltung 27 angesteuert.
In Schritt S154 wird eine Normaloperation des Endoskops 1 ausgeführt, während in Schritt S155 Datum und Uhrzeit angezeigt werden. In Schritt S156 wird die Subroutine der Lichtmengensteuerung aufgerufen, und dann werden weitere Prozesse in Schritt S157 ausgeführt. Das Programm wird dann wiederholt.
In Schritt S154 ist die zum Durchführen der Endoskopoperationen aufgerufene Subroutine ähnlich der Subroutine des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 12. In Schritt S123 wird jedoch nur der Endoskoptyp bestimmt (d.h. durch Lesen des Speichers 9 oder aus der Stellung des DIP-Schalters 11), da die Werte N1 und N2 durch den DIP-Schalter 11 eingestellt werden.
16 zeigt das Flussdiagramm einer Subroutine zur Lichtmengensteuerung, die in Schritt S156 des Hauptprogramms aufgerufen wird. In dieser Routine wird eine Variable c als Zähler verwendet. In Schritt S160 wird der Wert c um 1 erhöht. In Schritt S161 wird geprüft, ob der DIP-Schalter 11 geöffnet ist. Trifft dies zu (S161:J), so wird c in Schritt S162 durch den Wert N1 geteilt, und es ergibt sich ein Rest REM. Ist der DIP-Schalter 11 geschlossen (S161:N), so wird c in Schritt S163 durch den Wert N2 geteilt, und es ergibt sich der Rest REM. Dann wird in Schritt S164 bestimmt, ob der Rest REM gleich 0 ist. Trifft dies zu (S164:J), wird die Motorantriebssubroutine in Schritt S165 aufgerufen, womit die Routine beendet ist. Ist REM ungleich 0 (S164:N), so endet die Routine.
Somit wird in dem dritten Ausführungsbeispiel das Intervall der Motorantriebsimpulse durch das Setzen des DIP-Schalters 11 gesteuert. Wenn die Hauptroutine gemäß 15 beispielsweise 3 ms erfordert, wird N1 auf 17 gesetzt und der DIP-Schalter geöffnet, und dann wird die Motorantriebsprozedur jeweils nach 50 ms ausgeführt. Wenn ferner N2 auf 27 gesetzt ist und der DIP-Schalter geschlossen wird, so wird die Motorantriebsprozedur nach jeweils 80 ms ausgeführt.
In dem dritten Ausführungsbeispiel kann der DIP-Schalter 11 normalerweise geöffnet werden. Daher wird die Lichtmengensteuerung häufiger ausgeführt und hat eine kürzere Ansprechzeit. Wenn die Abschirmung 25 durch Ändern einer Eigenschaft der Blendensteuerschaltung bei Änderung des Endoskoptyps oder bei Wechsel der Lampe nicht in eine vorbestimmte Position kommt, wird die Schwingneigung durch Schließen des DIP-Schalters 11 verhindert.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann mit dem DIP-Schalter 11 eine von nur zwei Bedingungen gewählt werden. Wird aber ein Drehschalter o.ä. verwendet, so können mehr als zwei Bedingungen oder mehr als zwei Konstanten Nn (n = 1, 2, 3, ...) verwendet werden. In diesem Fall kann das optimale Zeitintervall zum Betreiben des Schrittmotors 26 abhängig von der En doskopart, den Umgebungsbedingungen, mechanischen Eigenschaften und/oder Wünschen des Benutzers gewählt werden.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Bewegung der Abschirmung ohne Schwingneigung schnellstens ablaufen, da das Intervall des Motorantriebs geändert wird. Auch wenn eine Schwingneigung durch langsames Ansprechen bei Ändern der Helligkeit nach Antrieb des Schrittmotors 26 auftritt, kann der Betrieb der Lichtmengensteuerung stabil realisiert werden, indem ohne Änderung der Software oder Hardware die Periode verlängert wird.
Wie oben beschrieben, kann der Motorantrieb als Unterbrechungsprozedur oder als Teil einer Normalprozedur ausgeführt werden. Ferner kann das Intervall durch Software manuelle Einstellung, entsprechend dem an den Videoprozessor angeschlossenen Endoskoptyp oder durch Setzen eines DIP-Schalters bestimmt werden. Das Einstellen des Intervalls ist jedoch auf diese Methoden nicht begrenzt, es kann auch durch ein anderes Verfahren, beispielsweise durch direkte Dateneingabe, erfolgen.

Claims

Vorrichtung zum Steuern der von einer Beleuchtungseinheit (20) eines Endoskops (1) abgegebenen Lichtmenge beim Betrachten eines Objektbildes, mit einer Abschirmung (25) für das Licht einer Lichtquelle (22), einem Schrittmotor (26) zum Antrieb der Abschirmung (25), mit einem vorbestimmten Antriebsbetrag in mehreren Intervallen, und einer Vorrichtung (11) zum Einstellen eines von mehreren Zeitwerten für die Intervalle, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (11) ein manuell betätigbarer Schalter ist, mit dem die Länge des Intervalls abhängig von der Schalterstellung eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Endoskop mit gespeichertem Endoskoptyp die Einstellvorrichtung (11) das Intervall entsprechend dem gespeicherten Endoskoptyp einstellt.