DE4102196C2

DE4102196C2 - Abbildungsvorrichtung zum Nachführen eines Objektes

Info

Publication number: DE4102196C2
Application number: DE4102196A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Nagasaki; Yasuhiro Komiya
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2011-01-26
Also published as: DE4102196A1; US5506912A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abbildungsvorrichtung für ein Endoskop bzw. ein Mikroskop und bezieht sich insbe sondere auf eine Abbildungsvorrichtung, welche einen Abbil dungsabschnitt und eine Vorrichtung zur Kompensation von Verschiebungen zwischen dem Abbildungsabschnitt und einem Fotografierobjekt aufweist.

In den vergangenen Jahren wurden immer kleinere Festkörper bildsensoren entwickelt. Die miniaturisierten Bildsensoren werden in Abbildungsvorrichtungen eingebaut, welche wiederum in Endoskopen und Mikroskopen verwendet werden. Diese Vor richtungen wandeln die Objektbilder in elektrische Signale um. Die elektrischen Signale werden an Fernsehempfänger oder dergleichen geliefert, wodurch die Objektbilder angezeigt werden. Darüber hinaus werden von den Abbildungsvorrichtun gen gebildete elektronische Stillbilder auf Aufzeichnungsme dien wie beispielsweise Floppy-Disks oder Speicherkarten auf gezeichnet.

Zur Aufzeichnung eines Objektbildes wird die in einem Endo skop oder einem Mikroskop vorgesehene Abbildungsvorrichtung auf die folgende Weise betrieben. Zuerst plaziert die Bedie nungsperson die Vorrichtung in die Nähe des Objektes, und stellt den Leistungsschalter der Vorrichtung ein, um das Ob jekt zu fotografieren. Dann bewegt die Bedienungsperson wäh rend der Beobachtung des durch die Vorrichtung gebildeten und auf einem Monitorschirm angezeigten Bildes die Vorrich tung bis der Abbildungsabschnitt das Bild des Objektes er faßt. Des weiteren betätigt die Bedienungsperson die Vor richtung, um die Position des Abbildungsabschnittes "einzu frieren". Insbesondere betätigt die Bedienungsperson den in der Vorrichtung vorgesehenen Positioniermechanismus, um so mit den Abbildungsabschnitt an eine Position zu bewegen, welche bezüglich des Objektes gewünscht wird. Nach dem Ein frieren der Position des Abbildungsabschnittes betätigt die Bedienungsperson den Aufnahmeknopf der Vorrichtung, wodurch das Bild des Objektes, welches durch den bei der gewünschten Position gesetzten Abbildungsabschnitt gebildet ist, auf ei nem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird.

In dem Falle, bei dem die Abbildungsvorrichtung in einem En doskop verwendet wird, ist deren Abbildungsabschnitt inner halb des distalen Endabschnittes des Einführungsabschnittes des Endoskopes angeordnet. Das Endoskop weist einen Positio niermechanismus mit einem Ausrichtkabel ("angle wire") oder dergleichen auf, und welcher zur Bewegung des distalen Endes des Einführungsabschnittes in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Abbildungsabschnittes und zum Setzen des distalen Endes bei einer gewünschten Position bezüglich eines in einem Körperhohlraum vorhandenen Objektes vorgese hen ist. Bei einigen Fällen wird der Positioniermechanismus derart betrieben, daß der Abbildungsabschnitt allmählich zu dem Objekt hin bewegt wird, bis er die gewünschte Position erreicht.

Da der Abbildungsabschnitt in kurzen Schritten zur gewünsch ten Position des Objektes bewegt wird, vibriert er unweiger lich. Als weiterer Nachteil befindet sich das Objekt nicht immer in einem stationären Zustand, sondern bewegt sich mög licherweise, so daß in diesem Fall der Abbildungsabschnitt relativ zu dem Objekt vibriert. Das aus den elektrischen Si gnalen, welche von dem Abbildungsabschnitt geliefert werden, rekonstruierte Bild oszilliert auf dem Monitorschirm unwei gerlich derart flink, daß die Bedienungsperson das Objekt kaum richtig wahrnehmen kann. Aus diesem Grunde ist es für die Bedienungsperson schwierig, dem Objekt durch Bewegen des distalen Endabschnittes des Einführungsabschnittes nachzugehen. Falls die Bedienungsperson den Aufzeichnungsknopf betätigt, während das Bild auf dem Monitorschirm oszilliert, wird das aufgezeichnete Bild zu unklar sein.

Die DE 36 30 385 A1 offenbart ein Bildaufnahmegerät, das zur Kompensation von Bildversatzbewegungen mit verschiedenen Bewegungscharakteristiken ausgebildet ist und diesen Bewegungscharakteristiken jeweils zugeordnete Kompensationsantriebe enthält. Mittels optoelektronischer Wandermittel werden Steuersignale abgeleitet, die zur Beaufschlagung der Antriebe analysiert und aufgeteilt werden.

In der DE 37 33 593 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, die ein detailliertes Bild eines Objektes in einem größeren Rahmen aufnimmt und verfolgt. Die Vorrichtung zur Abbildung des Objektes ist in der Abbildungsebene so gehaltert, daß sie zur Nachfüh rung manuell entweder in kartesischen Koordinaten oder Polarkoordinaten verschoben werden kann.

In der US-PS 3 736 376 ist ein Video-Zielverfolgungsgerät offenbart, mittels wel chem das Verhältnis eines Nachführ- bzw. Verfolgungsfensterbereiches zu einem Ob jektbildbereich konstant gehalten wird. Zur Beibehaltung dieses Verhältnisses wird ein Steuersignal auf der Basis von Signalen gebildet, die die Flache des Objektes und die Flache des Nachführfensterbereiches angeben. Steuersignale betätigen entweder eine Focuslinse des Gerätes oder bewirken einer Vergrößerung bzw. eine Verkleinerung des Nachführfensterbereiches.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abbildungsvorrichtung zur Ver fügung zu stellen, welche einen Abbildungsabschnitt und eine Vorrichtung zur Kom pensation von Verschiebungen zwischen dem Abbildungsabschnitt und einem Objekt aufweist, und welche ein besonders deutliches Bild des Objektes ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1, 4, 5, 6, 7 und 8 jeweils angegebenen Merkmale.

Demgemäß ist eine Abbildungsvorrichtung vorgesehen, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt zum elektronischen Abbilden eines Objektes;
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt aus der positionellen Beziehung der Bilder des Objektes, welche aufeinanderfolgend von dem Abbildungsabschnitt ge bildet sind; und
eine Objektnachführungsvorrichtung zum Bewegen des Abbildungsabschnittes um eine Entfernung, welche gleich ist der von der Verschiebungsberechnungsvorrich tung berechneten Verschiebung, wodurch der Abbildungsabschnitt zum Nachführen des Objektes veranlaßt wird.

Bei der Abbildungsvorrichtung wird der Positioniermechanismus des Abbildungs abschnittes wie beispielsweise ein Ausrichtkabelmechanismus automatisch entspre chend der Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt, welche die Verschiebungsberechnungsvorrichtung berechnet hat, be trieben. Somit folgt der Abbildungsabschnitt dem Objekt, wo durch die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbil dungsabschnitt erfolgreich eliminiert wird. Im Ergebnis be wegt sich das durch den Abbildungsabschnitt gebildete Bild nicht auf einem Monitorschirm und ist daher ausreichend klar.

Der Abbildungsabschnitt weist Verschiebungssensoren, ein op tisches Linsensystem, und einen Festkörperbildsensor auf. Jeder Verschiebungssensor stellt beispielsweise einen Be schleunigungssensor dar und erfaßt die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt. Die positionelle Be ziehung zwischen dem Linsensystem und dem Objekt und ferner die positionelle Beziehung zwischen dem Bildsensor und dem Objekt werden entsprechend der Verschiebung geändert, wo durch die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbil dungsabschnitt kompensiert wird.

Da der Abbildungsabschnitt zum Nachführen des Objektes be wegt wird, wodurch die positionelle Beziehung zwischen dem Linsensystem und dem Objekt, und derjenigen zwischen dem Bildsensor und dem Objekt korrigiert wird, kann die Ver schiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt bei einer hohen Geschwindigkeit eliminiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Ansicht ein Endoskop mit einem Abbildungsabschnitt entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung, wie die Verschie bung zwischen zwei aufeinanderfolgend gebildeter Objektbilder durch den in der Abbildungsvorrich tung vorgesehenen Abbildungsabschnitt erfaßt wird;

Fig. 3 ein Graph zur Erläuterung, wie die Verschiebung zwischen den durch den Bildabschnitt gebildeten Bildern interpoliert wird;

Fig. 4 eine Schnittansicht der in dem Abbildungsab schnitt verwendeten Beschleunigungssensorein heit;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines in dem Ab bildungsabschnitt vorgesehenen XY-Stellantrie bes;

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebs weise der in Fig. 1 dargestellten Abbildungsvor richtung;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Endoskopes mit einer Abbildungsvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Endoskopes mit einer Abbildungsvorrichtung entsprechend ei nem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 schematisch ein manuell gehaltenes Mikroskop mit einer Abbildungsvorrichtung entsprechend seinem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;

Fig. 10 ein Blockdiagramm des Signalverarbeitungsab schnittes der in Fig. 9 dargestellten Vorrich tung;

Fig. 11 in schematischer Darstellung eine Nachführfläche zur Erläuterung, wie der Signalverarbeitungsab schnitt die Bewegung eines Bildes erfaßt;

Fig. 12A u. Fig. 12B ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebs weise der in Fig. 9 dargestellten Abbildungsvor richtung;

Fig. 13 ein Blockdiagramm des in einem manuell gehalte nen Mikroskop vorgesehenen Signalverarbeitungs abschnittes mit einer Abbildungsvorrichtung ent sprechend einem fünften Ausführungsbeispiel die ser Erfindung;

Fig. 14A u. Fig. 14B Diagramme zur Erläuterung, wie sich die Bewe gungsvektoren bei jedem Pixel ändern, welche ein Bild ausbilden, wenn das Bild vergrößert oder verkleinert wird;

Fig. 15A u. Fig. 15B Graphen zur Darstellung, welche Werte die X-Kom ponenten der in den Fig. 14A und 14B gezeigten Bewegungsvektoren in den verschiedenen Flächen 1 bis 8 aufweisen;

Fig. 16 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens des Bestimmens des Verhältnisses α der Bildvergröße rung/verkleinerung;

Fig. 17 ein Graph zur Erläuterung der Funktion h(i), welche zur Bestimmung darüber verwendet wird, ob ein Bild vergrößert oder verkleinert worden ist; und

Fig. 18 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebs weise der in Fig. 13 dargestellten Abbildungs vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Endoskop mit einer Abbildungsvorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfin dung. Das Endoskop weist einen Einführungsabschnitt 1, einen Betriebsabschnitt 2, und einen Signalverarbeitungsabschnitt 3 auf. Der Betriebsabschnitt 2 weist einen Positioniermecha nismus auf, der einen Ausrichtkabeltreiber 4x für die X- Richtung, einen Ausrichtkabeltreiber 4y für die Y-Richtung, zwei Ausrichtkabel 5x und 5y, sowie zwei Knöpfe 6x und 6y aufweist. Die Kabel 5x und 5y sind bei dem distalen Ende je weils mit dem distalen Ende des Einführungsabschnittes 1 verbunden. Bei dem proximalen Ende sind sie jeweils mit den Kabeltreibern 4x und 4y verbunden. Die Kabeltreiber 4x und 4y sind jeweils mit den Knöpfen 6x und 6y verbunden. Wenn eine Bedienungsperson die Knöpfe 6x und 6y in der einen oder der anderen Richtung dreht, ziehen bzw. lockern die Treiber 4x und 4y die Ausrichtkabel 4x und 4y, wodurch das distale Ende des Einführungsabschnittes 1 in X-Richtung und Y-Rich tung in einer Ebene senkrecht zur Achse des Einführunsab schnittes 1 bewegt wird.

Die derzeit am meisten verwendeten Endoskope weisen ein Bün del von optischen Fasern auf, welches sich über den Einführungsabschnitt von dem Betriebsabschnitt zum distalen Ende des Einführungsabschnittes erstreckt. Daher kann die Bedie nungsperson das Innere eines Körperhohlraumes so lange beob achten, als der Einführungsabschnitt in dem Hohlraum einge führt ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Endoskop dreht die Bedienungsperson die Knöpfe 6x und 6y, während sie das Innere des Hohlraumes beobachtet, wodurch die Ausrichtkabel 5x und 5y gezogen oder gelockert werden, wodurch das distale Ende des Abschnittes 1 in den X- und Y- Richtungen so lange bewegt wird, bis das distale Ende in der Nähe eines Objektes innerhalb des Körperhohlraums positioniert ist.

Das Endoskop weist keine optische Faser auf und weist einen Abbildungsabschnitt 7 auf, der innerhalb des distalen Endab schnittes des Einführungsabschnittes 1 angeordnet ist. Der Abschnitt 7 ist zur Erzeugung von Bildsignalen, welche ein Bild des Objektes darstellen, vorgesehen. Die Bildsignale werden an den Signalverarbeitungsabschnitt 3 geliefert. Der Abschnitt 3 wandelt diese Signale in sogenannte TV-(Fern seh-) Signale um. Die TV-Signale werden von dem Abschnitt 3 an einen Bildmonitor (beispielsweise einen TV-Empfänger) ge liefert, der das Bild des Objektes auf seinem Anzeigeschirm anzeigt. Damit kann das innerhalb des Körperhohlraumes be findliche Objekt dargestellt werden.

Der Abbildungsabschnitt 7 weist ein optisches Linsensystem und einen Festkörperbildsensor auf. Das Linsensystem bildet ein Bild eines Objektes auf der Abbildungsoberfläche des Bildsensors ab. Der Bildsensor wandelt das Bild in Bildsi gnale um. Insbesondere weist das Linsensystem eine Zoom- Linse 11 und eine (nicht näher dargestellte) Relay-Linse auf, wobei der Festkörperbildsensor ein sogenanntes CCD (Charge-Coupled Device) 12 darstellt. Zwischen der Zoom- Linse 11 und dem CCD 12 ist ein Fokussiermechanismus 13 vor gesehen, welcher die Relay-Linse bei hoher Geschwindigkeit zurück und vorwärts in dem optischen Pfad zwischen der Linse 11 und dem CCD 12 bewegt, wodurch die Brennweite des optischen Linsensystems geändert wird.

Mit der Drehung der Knöpfe 6x und 6y wird Ausrichtkabeltreiber 6x für die X- Richtung und der Ausrichtkabeltreiber 4y für die Y-Richtung zur Bewegung des dista len Endes des Einführungsabschnittes 1 innerhalb des Körperhohlraumes in einer Ebene, welche senkrecht ist zur optischen Achse des Abschnittes 1 betrieben, wodurch die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt 7 eliminiert wird.

Die von dem CCD 12 erzeugten und das Bild des Objektes darstellenden Bildsi gnale werden über eine sich in dem Einführungsabschnitt 1 erstreckende Signalleitung an den Signalverarbeitungsabschnitt 3 geliefert. Der Abschnitt 3 weist einen A/D- Wandler 14, einen Videoprozessor 15, einen NTSC-Signalgenerator 17, einen Adress generator 21, einen Rahmenspeicher 22, eine zweidimensionale Korrelationsschal tung 23, zwei Interpolationsschaltungen 24x und 24y, und zwei Schalter 25x und 25y auf.

Der A/D-Wandler 14 wandelt die Bildsignale in digitale Signale um. Die digitalen Signale werden an den Videoprozessor 15 geliefert. Der Videoprozessor 15 verarbeitet die digitalen Bildsignale, und zerlegt jedes Signal in ein Luminanzsignal Y und zwei Fabdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y). Das Luminanzsignal Y wird an die Signalkom pensationsvorrichtung 16 geliefert, welche an das Luminanzsignal Y eine benötigte Komponente hinzufügt. (Diese Vorrichtung 16 ist von dem Typ, welcher in dem nachveröffentlichten US Patent 5 148 502 offenbart ist.) Das somit kompensierte Luminanzsignal Y wird an den NTSC-Signalgenerator 17 geliefert, zusammen mit den Farbdifferenzsignalen (R-Y) und (B-Y). Der NTSC-Signalgenerator 17 erzeugt ein NTSC-Standard-TV-Signal aus dem Luminanzsignal Y und den zwei Fardifferenzsignalen (R-Y) und (B-Y). Das TV-Signal wird an den Bildmonitor ge liefert (d. h. den nicht näher dargestellten TV-Empfänger). Weitere von dem Generator 17 aufeinanderfolgend erzeugte TV- Signale werden an den Monitor geliefert. Somit zeigt der Mo nitor das Bild des Objektes auf seinem Anzeigeschirm an.

Das Luminanzsignal Y, welches aus einem Bildsignalausgang von dem CCD 12 durch den Videoprozessor 15 erzeugt worden ist und anschließend durch die Signalkompensationsvorrich tung 16 kompensiert worden ist, wird zur Bestimmung der Ver schiebung des Abbildungsabschnittes 7 bezüglich des Objektes innerhalb des Körperhohlraumes verwendet. Entsprechend mit der somit bestimmten Verschiebung werden die Kabelantriebe 4x und 4y negativ rückkopplungsgesteuert, wodurch das dis tale Ende des Einführungsabschnittes 1 in der Ebene senk recht zur optischen Achse des Abschnittes 7 bewegt wird. Als Ergebnis dieses Vorganges wird das distale Ende des Ab schnittes dem Objekt nachgeführt, wodurch die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt 7 eliminiert wird.

Der Adressgenerator 21 ist mit einem (nicht näher darge stellten) Steuerpaneel des Betriebsabschnittes 2 derart ver bunden, daß er einen Nachführbefehl und ein Fenstersignal empfängt, welche beide durch den Betrieb des Steuerpaneeles erzeugt werden. Der Nachführbefehl gibt an den Signalverar beitungsabschnitt 3 die Instruktion zur Steuerung der Kabel antriebe 4x und 4y, so daß der Abbildungsabschnitt 7 dem Ob jekt automatisch nachfolgt bzw. nachgefolgt wird. Der Befehl wird ebenfalls an die Schalter 25x und 25y angelegt, wodurch diese eingeschaltet werden. Das Fenstersignal bestimmt einen ausgewählten Bereich von Interesse des Objektes, d. h. den jenigen Teil des Objektes, welcher das Nachführziel dar stellt. Entsprechend dem Nachführbefehl und dem Fenstersi gnal führt der Adressgenerator 21 eine Steuerung der Spei cheradresse durch. Als Ergebnis hiervon werden die Bildsignale (d. h. Luminanzsignale Y), welche ein erstes Bild des Bereiches von Interesse bilden, welches durch das Fenstersi gnal bestimmt worden ist, in dem Rahmenspeicher 22 gespei chert.

Die zweidimensionale Korrelationsschaltung 23 vergleicht die in dem Rahmenspeicher 22 gespeicherten Bildsignale mit den hieran anschließend durch den CCD 12 erzeugten Bildsignale und bildet ein zweites Bild desselben Bereiches von Inter esse. Hiermit wird durch die Schaltung 23 der Wert der zwei dimensionalen Korrelation zwischen einem beliebigen Bildsi gnal, welches das erste Bild bildet, und dem entsprechenden Bildsignal, welches das zweite Bild bildet, erhalten. Damit werden zweidimensionale Korrelationswerte für sämtliche Bildsignale, welche auf der einen Seite das erste Bild bil den, und für sämtliche Bildsignale, welche auf der anderen Seite das zweite Bild bilden, erhalten. Ferner bestimmt die Schaltung 23 die Verschiebung dx in X-Richtung zwischen den zwei Bildern und ebenfalls die Verschiebung dy in Y-Richtung zwischen diesen Bildern. Die zweidimensionale Korrelation wird entsprechend den bisher bekannten verschiedenen Algo rithmen ausgeführt. Grundsätzlich wird sie ausgeführt durch Bestimmung der Verschiebungen, welche auftreten, wenn der Wert der Korrelation zwischen den zwei Bildern maximal ist.

Die zweidimensionale Korrelationsschaltung 23 wird mit Daten bezüglich des Bereiches von Interesse, welcher durch das Fenstersignal bestimmt ist, versorgt. Entsprechend diesen Daten selektiert die Schaltung diejenigen von dem Videopro zessor 15 über die Signalkompensationsvorrichtung 16 gelie ferten Bildsignale, welche einen Bereich einschließlich des Bereiches von Interesse, welcher durch das Fenstersignal be stimmt ist, und breiter ist als der Bereich von Interesse, bilden. Dann vergleicht die Schaltung 23 diese ausgewählten Bildsignale mit dem in dem Rahmenspeicher 22 gespeicherten Bildsignal, wodurch der Wert der zweidimensionalen Korrelation zwischen irgendeinem in dem Speicher 22 gespeicherten Bildsignal und dem entsprechenden Bildsignal, welches gerade von dem Videoprozessor 15 über die Signalkompensationsschal tung 16 geliefert wurde, erhalten wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird im folgenden genauer erläu tert, wie die zweidimensionale Korrelation bewerkstelligt wird. Unter der Annahme, daß die in dem Rahmenspeicher 22 gespeicherten Bildsignale ein Bild f1 bilden, werden eine Projektion g1 für die Y-Richtung und eine Projektion h1 für die X-Richtung erhalten. Nach einem bestimmten Ablauf einer Zeitperiode wird daran anschließend ein zweites Bild f2 von den ausgewählten Signalen von den von dem Videoprozessor 15 über die Signalkompensationsvorrichtung 16 gelieferten Bild signalen gebildet. Auch von dem zweiten Bild werden eine Projektion g2 für die Y-Richtung und eine Projektion h2 für die X-Richtung erhalten. Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, ist eine Verschiebung dx zwischen den Projektionen g1 und g2 in Y-Richtung, sowie eine Verschiebung dy zwischen den Projek tionen h1 und h2 in X-Richtung vorgesehen. Dies bedeutet, daß sich während der genannten Zeitperiode das Objekt in die X- und Y-Richtungen um Entfernungen proportional jeweils zur Verschiebung dx in X-Richtung und die Verschiebung dy in Y- Richtung bewegt hat.

Die zweidimensionale Korrelationsschaltung 23 berechnet eine Korrelation zwischen den Projektionen in den beiden Richtun gen, um Verschiebungen dx und dy zwischen den beiden Bildern f1 und f2 zu bestimmen. Beispielsweise werden Quadratsummen der Verschiebungen zwischen den jeweiligen Projektionen er halten. In diesem Falle ergibt die zweidimensionale Korrela tion einen Spitzenwert bei einem bestimmten Punkt (dx, dy) in den X-Y-Koordinaten. Dann enstpricht die Koordinate dx für die X-Achse und die Koordinate dy für die Y-Achse dieses Punktes jeweils den Verschiebungen in X-Richtung und Y-Rich tung zwischen den Bildern f1 und f2.

Die Schaltung 23 führt die zweidimensionale Korrelation auf den Bildern f1 und f2 durch. Genauer gesagt, verarbeitet die Schaltung die von dem Videoprozessor 15 über die Signalkom pensationsvorrichtung 16 gelieferten Luminanzsignale Y, wo durch auf schnelle Weise Korrelationssignale erzeugt werden, welche die Verschiebung in X-Richtung und die Verschiebung in Y-Richtung darstellen, wobei sowohl das zwischen jedem auf der Abbildungsoberfläche des CCD 12 bei einem vorbe stimmten Zyklus gebildete Bild, als auch das durch den CCD 12 im vorhergehenden gebildete und durch die Luminanzsignale Y dargestellte Bild in dem Rahmenspeicher 22 gespeichert sind. Die Korrelationssignale, welche die Verschiebung in X- Richtung darstellen, werden an die erste Interpolations schaltung 24x angelegt, und die Korrelationssignale, welche die Verschiebung in Y-Richtung darstellen, werden an die zweite Interpolationsschaltung 24y angelegt.

Die erste Interpolationsschaltung 24x interpoliert die Kor relationssignale, welche die Verschiebung in X-Richtung dar stellen, wodurch eine korrekte Verschiebung in X-Richtung zwischen den beiden Bildern f1 und f2 erhalten wird. Auf ähnliche Weise interpoliert die zweite Interpolationsschal tung 24y die Korrelationssignale, welche die Verschiebung in Y-Richtung darstellen, wodurch eine korrekte Verschiebung in Y-Richtung zwischen den Bildern f1 und f2 erhalten wird. Die somit erhaltenen Datenwerte, welche die Verschiebung in X- Richtung und die Verschiebung in Y-Richtung darstellen, wer den jeweils durch die Schalter 25x und 25y in den Ausricht kabeltreiber 4x für die X-Richtung und den Ausrichtkabel treiber 4y für die Y-Richtung eingegeben.

Entsprechend der Verschiebung in X-Richtung treibt der Ka beltreiber 4x das Ausrichtkabel 5x in X-Richtung an. Gleich zeitig treibt der Kabeltreiber 4y entsprechend der Verschie bung in Y-Richtung das Ausrichtkabel 5y für die Y-Richtung an. Im Ergebnis wird das distale Ende des Einführungsab schnittes 1 sowohl in X-Richtung und in Y-Richtung in der Ebene senkrecht zur optischen Achse des Abbildungsabschnit tes 7 bewegt. Somit wird der Abbildungsabschnitt 7, welcher innerhalb des distalen Endes angeordnet ist, derart bewegt, daß seine Verschiebung bezüglich dem Objekt eliminiert wird. Dann erzeugt der CCD 12 des Abschnittes 7, welcher nun kor rekt bezüglich dem Objekt positioniert ist, Bildsignale, welche das Bild des Objektes darstellen. Diese Signale wer den an den A/D-Wandler 14 angelegt und durch den Videopro zessor 15 verarbeitet, wodurch Luminanzsignale Y und Farb differenzsignale (R-Y) und (B-Y) vorgesehen werden. Die Si gnale (R-Y) und (B-Y) werden an den NTSC-Signalgenerator 17 eingegeben, wobei die Luminanzsignale Y von der Signalkom pensationsvorrichtung 16 verarbeitet werden und an den NTSC- Signalgenerator 17 angelegt werden. Der Generator 17 erzeugt NTSC-TV-Signale aus den Signalen Y und den Signalen (R-Y) und (B-Y). Die TV-Signale werden an den (nicht näher darge stellten) Bildmonitor ausgegeben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird erläutert, wie die Interpo lationsschaltung 24x ihre Funktionsweise durchführt. Es soll angenommen werden, daß die zweidimensionale Korrelations schaltung 23 die Schaltung 24x mit drei Korrelationssignalen P0, P1 und P2 versorgt, welche die Verschiebungen X0, X1 und X2 von drei Pixeln in X-Richtung darstellen. In diesem Fall wird die korrekte Verschiebung X auf die folgende Weise durchgeführt:

Diese lineare Interpolation ergibt eine genaue Verschiebung in X-Richtung zwischen jedem Pixel des Bildes f1 und dem entsprechenden Pixel des Bildes f2. Selbstverständlich kann auch eine beliebig andere, bisher bekannte, Interpolation zur genauen Bestimmung der Verschiebung in X-Richtung ver wendet werden.

Die Interpolationsschaltung 24y wird auf ähnliche Weise wie die Interpolationsschaltung 24x betrieben, um eine genaue Verschiebung in Y-Richtung zwischen jedem Pixel des Bildes f1 und dem entsprechenden Pixel des Bildes f2 zu bewerkstel ligen.

Wie soweit beschrieben wurde, wird die Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt 7 und dem in einem Körperhohlraum befindlichen Objekt aus der zweidimensionalen Korrelation zwischen zwei beliebig aufeinanderfolgenden Bildern des auf grund des Abschnittes 7, welcher in dem distalen Ende des in dem Hohlraum eingesetzten Einführungsabschnittes 1 angeord net ist, gebildeten Objektes erfaßt. Entsprechend der somit erfaßten Verschiebung treiben die Kabeltreiber 4x und 4y die Ausrichtkabel 5x und 5y an, wodurch das distale Ende des Ab schnittes 1 derart bewegt wird, daß die Verschiebung zwi schen dem Abschnitt 7 und dem Objekt eliminiert wird. Auf grund dieser negativen Rückkopplungssteuerung des distalen Endes des Einführungsabschnittes 1 folgt der Abbildungsab schnitt 7 dem Objekt nach. Mit anderen Worten, die positio nelle Beziehung zwischen dem Abschnitt 7 und dem Objekt ver bleibt unverändert. Der Abbildungsabschnitt 7, der eine kon stante positionelle Relation mit dem Objekt einnimmt, bildet Bilder des Objektes bei regulären Zeitintervallen ab, und der Monitor bringt Darstellungen dieser Bilder einzeln hin tereinander zur Anzeige.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist der Abbildungsabschnitt 7 ferner zwei Beschleunigungssensoren 31 und 32 auf, welche jeweils in der Nähe der Zoom-Linse 11 und dem CCD 12 ange ordnet sind. Der erste Beschleunigungssensor 31 wird zur Er fassung der Verschiebung der Zoom-Linse 11 verwendet, wohin gegen der zweite Beschleunigungssensor 32 zur Erfassung der Verschiebung des CCD 12 verwendet wird. Genauer gesagt, er faßt der Sensor 31 die Beschleunigung, bei der die Linse 11 in X-Richtung bewegt wird, und ebenfalls die Beschleunigung, bei der die Linse 11 in Y-Richtung bewegt wird, und der Sen sor 32 erfaßt die Beschleunigung, bei der der CCD 12 in X- Richtung bewegt wird, und ebenfalls die Beschleunigung, bei der der CCD 12 in Y-Richtung bewegt wird.

Der erste Beschleunigungssensor 31, welcher in der Nähe der Zoom-Linse 11 angeordnet ist, weist zwei Sensoreinheiten x1 und y1 auf (nicht näher dargestellt in Fig. 1). Die Sen soreinheiten x1 und y1 erfassen jeweils die vertikalen und horizontalen Verschiebungen der Zoom-Linse 11. Sie sind der art angeordnet, daß ihre Achsen sich bei einem Punkt schnei den, welcher bei einem Abstand r von der optischen Achse M der Linse 11 angeordnet ist.

Der zweite Beschleunigungssensor 32, welcher in der Nähe des CCD 12 angeordnet ist, weist (in Fig. 1 nicht näher darge stellte) zwei Sensoreinheiten x2 und y2 auf. Die Sensorein heiten x2 und y2 erfassen jeweils die vertikalen und hori zontalen Verschiebungen des CCD 12. Diese Einheiten sind derart angeordnet, daß deren Achsen sich bei einem Punkt schneiden, welcher bei einer Entfernung r von der optischen Achse M des CCD 12 angeordnet ist. Die Sensoreinheiten x2 und y2 sind symmetrisch bezüglich den Sensoreinheiten x1 und y1 bezüglich der optischen Achse des CCD 12 angeordnet.

Fig. 4 zeigt in schematischer Schnittansicht eine Beschleu nigungssensoreinheit 100, welche als Sensoreinheiten x1, y1, x2 und y2 verwendet werden kann. Die Beschleunigungssen soreinheit 100 ist von einem elektromagnetischen Induktions typ und weist Federn 101, eine Spule bzw. Windung 102, eine magnetische Schaltung 103 und einen Widerstand R auf. Die Spule 102 ist durch die Federn 101 gestützt, welche mit der Zoom-Linse 11 oder dem CCD 12 verbunden sind. Die Spule 102 ist in der magnetischen Schaltung 103 angeordnet. Die Schaltung 103 weist einen Permanentmagneten 103a auf. Der Widerstand R ist mit den Enden der Spule 102 verbunden. Wenn sich die Wicklung 102 relativ zu dem Magneten 103a bewegt, erzeugt diese aufgrund der Vibration des Abbildungsabschnit tes 7 eine elektromotorische Kraft. Die elektromotorische Kraft wird über den Widerstand R in der Form eines Beschleu nigungssignals ausgegeben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist in dem Betriebsabschnitt 2 des Endoskopes ein Komparator 33, ein Integrator 34 und ein Treiber für einen Stellantrieb 35 vorgesehen. Die von den Sensoreinheiten x1, x2, y1 und y2, von denen jede den in Fig. 4 gezeigten Aufbau aufweist, ausgegebenen Beschleuni gungssignale werden an den Komparator 33 angelegt. Der Kom parator 33 vergleicht die von den Sensoreinheiten x1 und x2 ausgegebenen Beschleunigungssignale und erzeugt ein Diffe renzsignal, welches die Differenz im Pegel zwischen den Be schleunigungssignalen darstellt. Ferner vergleicht er die von den Sensoreinheiten y1 und y2 ausgegebenen Beschleuni gungssignale und erzeugt ein Differenzsignal, welches die Differenz im Pegel zwischen den Beschleunigungssignalen wie dergibt. Die Differenzsignale werden an den Integrator 34 eingegeben. Der Integrator 34 verarbeitet diese Differenzsi gnale und bestimmt die Verschiebung in X-Richtung zwischen dem Abbildungsabschnitt 7 und dem Objekt und ebenso die Ver schiebung in Y-Richtung zwischen dem Abschnitt 7 und dem Objekt. Der Integrator 34 gibt ein Verschiebungssignal für die X-Richtung und ein Verschiebungssignal für die Y-Richtung an den Stellantriebstreiber 35 aus.

In dem distalen Endabschnitt des Einführungsabschnittes 1 des Endoskopes ist ein XY-Stellantrieb bzw. Stellglied 36 angeordnet, welcher mit dem in dem Betriebsabschnitt 2 ange ordneten Stellantriebs-Treiber 35 elektrisch verbunden ist. Der XY-Stellantreibs-Treiber 35 treibt den XY-Stellantrieb 36 entsprechend den von dem Integrator 34 gelieferten Ver schiebungssignalen für die X-Richtung und Y-Richtung an. Im Ergebnis wird die optische Positionsbeziehung zwischen der Linse 11 und dem CCD 12 derart korrigiert, daß ein Bild des Objektes bei der gewünschten Position auf der Abbildungs oberfläche des CCD 12 gebildet wird. Auf diese Weise wird die Verschiebung des Abbildungsabschnittes 7 bezüglich dem Objekt eliminiert.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, weist der XY-Stellantrieb 36 vier Windungen 111, 112, 113 und 114, und einen Stützrahmen 115 auf. Die Windungen 111 bis 114 sind mit dem Stützrahmen 115 verbunden und jeweils mit den vier Seiten des CCD 12 ma gnetisch gekoppelt. Beim Antrieb durch den Stellantriebs- Treiber 35 entsprechend dem Verschiebungssignal für die X- Richtung bewegen die ersten und zweiten Windungen 111 und 112 den CCD 12 in die X-Richtung bzw. die horizontale Rich tung. Beim Antrieb durch den Stellantrieb 35 entsprechend dem Verschiebungssignal für die Y-Richtung bewegen die drit ten und vierten Windungen bzw. Spulen 113 und 114 den CCD 12 in die Y-Richtung bzw. die vertikale Richtung. Der XY-Stell antrieb 36 kann an Stelle der vier auch lediglich nur zwei Windungen für die Bewegung des CCD 12 jeweils in X-Richtung und Y-Richtung aufweisen.

Die Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt 7 und dem Objekt wird bei hoher Geschwindigkeit entsprechend den Verschiebungssignalen für die X-Richtung und Y-Richtung elimi niert, welche der Integrator 34 aus den von den Beschleuni gungssensoren 31 und 32 ausgegebenen Signalen erzeugt. Wie oben beschrieben wurde, wird gleichzeitig das distale Ende des Einführungsabschnittes 1 aufgrund der Ausrichtkabel- Treiber 4x und 4y entsprechend den von der zweidimensionalen Korrelationsschaltung 23 ausgegebenen Korrelationssignalen bewegt, wodurch der Abbildungsabschnitt 7 dem Objekt inner halb des Körperhohlraumes nachgeführt wird. Somit wird sowohl die durch die zweidimensionale Korrelation erfaßte Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt 7 und dem Ob jekt, als auch die aus der Beschleunigungserfassung erhal tene Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsab schnitt 7, als auch herrührend von der Vibration des Ab schnittes 7, automatisch eliminiert, wodurch das auf dem Schirm der Monitoranzeige angezeigte Bild nicht schwingt bzw. wackelt.

Unter Bezugnahme auf das in Fig. 6 dargestellte Flußdiagramm wird im folgenden näher erläutert, wie eine Bedienungsperson den Abbildungsabschnitt 7 bezüglich des Objektes innerhalb eines Körperhohlraumes positioniert, während sie das Bild des auf der Monitoranzeige, d. h. dem TV-Empfänger ange zeigte Objekt beobachtet.

Zuerst setzt die Bedienungsperson in einem Schritt S1 den Einführungsabschnitt 1 des Endoskopes in den Körperhohlraum ein. Bei einem Schritt S2 betätigt die Bedienungsperson das Steuerpaneel durch Eingabe eines Nachführbefehles und eines Fenstersignales. Aufgrund des Nachführbefehles werden beide Schalter 25x und 25y des Signalverarbeitungsabschnittes 3 eingeschaltet. Das Fenstersignal bestimmt einen ausgewählten Bereich von Interesse des Objektes, d. h. denjenigen Teil des Objektes, welcher das Nachführziel darstellt. Dann be stimmt in einem Schritt S3 die zweidimensionale Korrelati onsschaltung 23 die Verschiebung des ausgewählten Bereiches des Objektes bezüglich dem Abbildungsabschnitt 7, und lie fert über die Schalter 25x und 25y Korrelationssignale an die Ausrichtkabeltreiber 4x und 4y. Entsprechend dieser. Si gnalen treiben die Treiber 4x und 4y das Ausrichtkabel 5x für die X-Richtung und das Ausrichtkabel 5y für die Y-Rich tung, wodurch das distale Ende des Einführungsabschnittes 1 bewegt wird und somit der Abbildungsabschnitt 7 dem Objekt nachgeführt wird.

Der Schritt S3 wird im folgenden noch genauer beschrieben. Zuerst wird der Wert, welcher das Bild f1 des Bereiches von Interesse, welcher durch das Fenstersignal bestimmt worden ist, darstellt, in dem Rahmenspeicher 22 gespeichert. An schließend bestimmt die zweidimensionale Korrelationsschal tung 23 die Verschiebungen in X-Richtung und Y-Richtung zwi schen dem in dem Speicher 22 gespeicherten Bild f1 und dem durch den Abbildungsabschnitt 7 gebildeten nächsten Bild f2, und erzeugt Korrelationssignale, welche die Verschiebungen in X-Richtung und Y-Richtung zwischen den Bildern f1 und f2 darstellen. Die erste Interpolationsschaltung 24x interpo liert die Korrelationssignale, welche die Verschiebung in X- Richtung darstellen, wodurch die Verschiebung in X-Richtung korrigiert wird. Die zweite Interpolationsschaltung 24y in terpoliert die Korrelationssignale, welche die Verschiebung in Y-Richtung darstellen, wodurch die Verschiebung in Y- Richtung korrigiert wird. Die Summe der erhaltenen Daten werte, welche die Verschiebung in X-Richtung und die Ver schiebung in Y-Richtung darstellen, werden in den Ausricht kabeltreiber 4x für die X-Richtung und den Ausrichtkabel treiber 4y für die Y-Richtung über die Schalter 25x und 25y jeweils eingegeben. Entsprechend der Verschiebung in X-Rich tung treibt der Kabeltreiber 4x das Ausrichtkabel 5x für die X-Richtung an. Entsprechend der Verschiebung in Y-Richtung treibt der Kabeltreiber 4y das Ausrichtkabel 5y in Y-Rich tung an. Als Ergebnis wird das distale Ende des Einführungs abschnittes 1 in sowohl X-Richtung und Y-Richtung in der Ebene senkrecht zur optischen Ache des Abbildungsabschnittes 7 bewegt. Somit wird der innerhalb des distalen Endes ange ordnete Abbildungsabschnitt 7 derart bewegt, daß seine Ver schiebung bezüglich dem ausgewählten Bereich des Objektes eliminiert wird. Dann erzeugt der CCD 12 des Abschnittes 7, nunmehr korrekt bezüglich dem Objekt positioniert, Bildsi gnale, welche das Bild des Objektes repräsentieren.

Der Abbildungsabschnitt 7 wird aufgrund der negativen Rück kopplungssteuerung positioniert, wobei keine Phasensteuerung durchgeführt wird, und der Abschnitt 7 in Richtung entgegen gesetzt zu der Richtung, in welcher der Abschnitt 7 bezüg lich dem Objekt verschoben worden ist, bewegt wird. Mit an deren Worten, es wird eine Phasenkompensation zur Positio nierung des Abbildungsabschnittes 7 angewendet, um eine po sitive Rückkopplung zu verhindern. Daher treibt der Aus richtkabeltreiber 4x und 4y die Ausrichtkabel 5x und 5y der art an, daß der Abschnitt 7 in derselben Richtung wie das Objekt bewegt wird, auch dann, falls sich das Objekt in ent gegengesetzter Richtung zur Verstärkung der Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abschnitt 7 bewegt, während der Abbildungsabschnitt 7 ein Bild des Objektes formt, wodurch dem Objekt erfolgreich nachgefolgt wird.

Gleichzeitig mit der Nachführung des Abbildungsabschnittes 7 bezüglich dem Objekt, wie im vorhergehenden Paragraph be schrieben worden ist, wird die Verschiebung zwischen dem Ob jekt und dem Abschnitt 7 bei hoher Geschwindigkeit auf die spezielle Methode, welche oben erläutert ist, eliminiert. Somit wird sowohl die von der zweidimensionalen Korrelation erfaßte Verschiebung, als auch die von den Signalen der Be schleunigungssensoren 31 und 32 erfaßte Verschiebung, auch die von der Vibration des Abschnittes 7 herrührende, automa tisch eliminiert. Das auf dem Schirm der Monitoranzeige an gezeigte Bild schwingt nicht. Zusätzlich tritt auch dann keine Verschiebung zwischen dem ausgewählten Bereich des Objektes und dem Abbildungsabschnitt 7 auf, wenn der Abschnitt 7 bei einer bestimmten Position "eingefroren" ist. Somit kann ein deutliches Bild des Objektes aufgezeichnet werden.

Bei dem Schritt S4 führt die Bedienungsperson den Einfüh rungsabschnitt 1 tiefer in den Körperhohlraum hinein, und bewegt den Abbildungsabschnitt 7 näher an das Objekt heran, um eine bessere Sicht des Bereiches von Interesse zu bekom men, während das Bild des Bereiches auf dem Schirm der Moni toranzeige beobachtet wird. Als nächstes betätigt die Bedie nungsperson in einem Schritt S5 das Steuerpaneel, wodurch ein neues Fenstersignal, welches einen engeren Bereich des Objektes bestimmt, eingegeben wird. Daran anschließend geht das Flußdiagramm zurück zum Schritt S3, bei dem der Abbil dungsabschnitt 7 bei Bedarf bewegt wird, um das Objekt in nerhalb des Körperhohlraumes nachzuführen.

Wenn das distale Ende des Einführungsabschnittes 1 derart nahe an das Objekt bewegt wird, daß kein weiteres Licht zur Beleuchtung an das Objekt angelegt werden kann, zieht die Bedienungsperson an dem Abschnitt 1, womit der Abbildungsab schnitt ein klein wenig von dem Ob jekt weg bewegt wird, wo durch eine Beleuchtung des Objektes ermöglicht wird. Daran anschließend betätigt die Bedienungsperson bei einem Schritt S4 das Steuerpaneel, wodurch ein Zoom-Befehl eingegeben wird. Entsprechend diesem Befehl wird die Zoom-Linse 11 be tätigt, wodurch das Bild des Objektes vergrößert wird. Da die Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt 7 und dem Objekt bei dem Schritt S3 eliminiert worden ist, bildet der Abschnitt 7 eine hoch auflösendes, vergrößertes Bild von jenem Bereich des Objektes, welcher in dem Schritt S5 be stimmt worden ist.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß die Verschie bung zwischen dem Abbildungsabschnitt 7 und dem Objekt unab hängig davon eliminiert werden kann, ob die Verschiebung aufgrund der Bewegung des Objektes oder der Vibration des Abschnittes 7, welcher zu dem Objekt hin bewegt wurde, auf tritt. Aus diesem Grunde wird die Bedienungseffizienz des Endoskopes beträchtlich verbessert.

Bei der oben beschriebenen Abbildungsvorrichtung, d. h. dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, werden Be schleunigungssensoren 31 und 32 zur Erfassung der Verschie bung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt 7 ver wendet. Die Beschleunigungssensoren 31 und 32 können ent behrlich sein, falls der CCD 12 durch einen sogenannten AMI (Amplifier-Type MOS Imager) ersetzt ist. Der Grund dafür liegt darin, da der AMI Bilder eines Objektes bei so hoher Geschwindigkeit bildet, daß die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abschnitt 7 durch Vergleichen zweier beliebi ger aufeinanderfolgender Bilder, welche durch den AMI gebil det sind, bestimmt werden kann.

Fig. 7 zeigt in schematischer Ansicht ein Endoskop, welches eine Abbildungsvorrichtung entsprechend einem zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung aufweist, das einen AMI zur Erfassung der Verschiebung zwischen einem Abbildungsab schnitt und einem Objekt verwendet. In Fig. 7 bezeichnen dieselben Bezugszeichen identische Komponenten, welche in Fig. 1 dargestellt sind.

Die in Fig. 7 gezeigte Abbildungsvorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in verschiede ner Hinsicht. Zunächst weist der Abbildungsabschnitt 7 einen AMI 18 auf. Ferner ist ein weiterer Adreßgenerator 43 mit den Ausgangsanschlüssen einer zweidimensionalen Korrelati onsschaltung 23 verbunden. Des weiteren werden drei Addierer 41a, 41b und 41c verwendet, wobei der Addierer 41a mit dem Ausgang einer Signalkompensationsvorrichtung 16 verbunden ist, und die Addierer 41b und 41c mit einem Videoprozessor 15 verbunden sind. Des weiteren sind drei zusätzliche Rahmenspeicher 42a, 42b und 42c jeweils mit den Ausgängen der Addierer 41a, 41b und 41c verbunden. Schließlich sind die Ausgänge der Rahmenspeicher 42a, 42b und 42c mit einem NTSC- Signalgenerator 17 verbunden.

Der AMI 18 bildet Bilder des Objektes bei einer Geschwindig keit, die höher ist als die TV-Rate. Somit kann die Ver schiebung zwischen einem Objekt 1 und dem Abbildungsabschnitt 7 durch Vergleichen von zwei beliebig aufeinanderfolgender Bilder, welche durch den AMI gebildet sind, bestimmt werden, so daß die somit erfaßte Verschiebung schnell eliminiert werden kann.

Die Bildung der Bilder bei hoher Geschwindigkeit bedeutet aber auch, daß der AMI 18 eine kurze Belichtungszeit auf weist. Je kürzer die Belichtungszeit ist, desto geringer sind die Pegel der Bildsignale, die der AMI 18 erzeugt. Zur Kompensation der Pegel dieser Bildsignale werden die Addie rer 41a, 41b und 41c, sowie die Rahmenspeicher 42a, 42b und 42c verwendet. Genauer gesagt, addieren der Addierer 41a und der Rahmenspeicher 42a die von per Vorrichtung 16 erzeugten Luminanzsignale Y für jede Periode der TV-Rate, und bilden ein Summensignal; der Addierer 41b und der Rahmenspeicher 42b addieren die Farbdifferenzsilgnale (B-Y), welche der Pro zessor 15 für jede Periode der TV-Rate ausgibt, zur Bildung eines Summensignales; und der Addierer 41c und der Rahmen speicher 42c addieren die Farbdifferenzsignale (R-Y), welche der Prozessor 15 für jede Periode der TV-Rate erzeugt, zur Bildung eines Summensignales. Die Summensignale werden in den NTSC-Signalgenerator 17 eingegeben, der die Summensi gnale in TV-Signale umwandelt.

Währenddessen erzeugt der zusätzliche Adreßgenerator 43 Adreßsignale aus den Korrelationssignalen, welche von der zweidimensionalen Korrelationsschaltung 23 geliefert wurden, und welche die Verschiebung zwischen zwei beliebig aufeinanderfolgenden Bildern, welche durch den AMI 18 gebildet sind, darstellen. Die Adreßsignale werden an die Rahmenspeicher 42a, 42b und 42c angelegt. Entsprechend diesen Adreßsignalen lesen die Rahmenspeicher 42a, 42b und 42c simultan die Sum mensignale aus. Somit werden die Summensignale zur selben Zeit an den NTSC-Signalgenerator geliefert.

Bei der Abbildungsvorrichtung entsprechend dem zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung kann die Verschiebung zwi schen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt 7 auf schnelle Weise durch Vergleichen von zwei beliebig aufeinanderfolgen den Bildern, welche durch den AMI 18 gebildet sind, bestimmt werden, und die Verschiebung kann sofort eliminiert werden. Darüber hinaus bilden die durch den Generator 17 ausgegebe nen TV-Signale ein Bild, welches von dem im vorhergehenden durch eine (nicht näher dargestellte) Monitoranzeige ange zeigten Bild nicht verschoben ist, da die Bildsignale, wel che der AMI 18 für jede Periode der TV-Rate erzeugt, addiert werden, wodurch Summensignale gebildet werden, und die Sum mensignale gleichzeitig aus den Rahmenspeichern 42a, 42b und 42c an den NTSC-Signalgenerator 17 geliefert werden.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) kann der Abbil dungsabschnitt 7 zur Nachführung des Objektes schnell bewegt werden, wodurch die Verschiebung zwischen dem Abbildungsab schnitt und dem Objekt eliminiert wird. Daher bildet der Ab schnitt 7 ein hoch auflösendes Bild des Objektes ab, welches während der Anzeige auf dem Schirm der Monitoranzeige nicht oszilliert. Bei der Beobachtung des Bildes des somit ange zeigten Objektes kann die Bedienungsperson das Endoskop mit hoher Effizienz bedienen.

Bei der oben beschriebenen Abbildungsvorrichtung, d. h. dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, bewegt der XY- Stellantrieb 36 den CCD 12, wodurch die optische Lagebezie hung zwischen der Linse 11 und dem CCD 12 derart korrigiert wird, daß ein Bild des Objektes bei der gewünschten Position der Abbildungsoberfläche des CCD 12 abgebildet wird. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 7) kann ein XY- Stellantrieb zur Bewegung des AMI 18 verwendet werden.

Fig. 8 zeigt in schematischer Ansicht ein Endoskop mit einer Abbildungsvorrichtung entsprechend einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel kennzeichnet sich im Hinblick auf drei Gesichtspunkte aus. Als erstes wird ein AMI 18 durch einen XY-Stellantrieb 36 bewegt. Als zweites sind Phasenkompensationsschaltungen 44x und 44y jeweils mit den Ausgängen von Interpolationsschal tungen 24x und 24y zum Steuern der Ausrichtkabeltreiber 4x und 4y verbunden. Als drittes sind Phasenkompensationsschal tungen 45x und 45y bei einem Ende mit den Ausgängen der In terpolationsschaltungen 24x und 24y und bei den anderer. En den mit einem Stellantriebs-Treiber bzw. Stellglied-Treiber 35 verbunden. Die Phasenkompensationsschaltungen 44x und 44y haben große Zeitkonstanten zur Verhinderung einer positiven Rückkopplung und somit Gegenreaktion, sogar wenn der Abbil dungsabschnitt 7 von dem Objekt verschoben ist. Im Gegensatz hierzu haben die Phasenkompensationsschaltungen 45x und. 45y kleine Zeitkonstanten, so daß der XY-Stellantrieb 36 den AMI 18 schnell als Reaktion auf die Bewegung des Objektes bewe gen kann.

Somit wird der Abbildungsabschnitt 7 durch ein erstes Rück kopplungssteuersystem bestehend aus den Phasenkompensations schaltungen 44x und 44y, den Aufrichtkabeltreibern 4x und 4y und den Ausrichtkabeln 5x und 5y grob positioniert, und der AMI 18 wird durch ein zweites Rückkopplungssteuersystem be stehend aus den Phasenkompensationsschaltungen 45x und 45y, dem Stellantriebs-Treiber 35 und dem XY-Stellantrieb 36 fein positioniert. Im Ergebnis kann die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt 7 effektiv eliminiert werden, wodurch das Bild des auf einer (nicht näher dargestellten) Monitoranzeige angezeigten Objektes nicht oszil liert.

Fig. 9 zeigt schematisch ein manuell gehaltenes Mikroskop mit einer Abbildungsvorrichtung entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. In dieser Figur be zeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Komponenten wie die in Fig. 1 gezeigten.

Die in Fig. 9 dargestellte Abbildungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Abbildungsabschnitt entsprechend Bewegungsvektoren bewegt wird, welche angeben, wie schnell und in welcher Richtung sich das Bild eines Objektes bewegt.

Wie in Fig. 9 dargestellt ist, weist das manuell gehaltene Mikroskop ein Innengehäuse 46, einen in dem Innengehäuse 46 vorgesehenen Abbildungsabschnitt 7, ein Außengehäuse 47, Stellglieder 48, zum Aufhängen des Innengehäuse 46 innerhalb des Außengehäuses 47, einen in dem Außengehäuse 47 angeord neten Signalverarbeitungsabschnitt 49, einen in dem Außenge häuse 47 angeordneten Stellantriebs-Treiber 50, und einen EVF (Electronic View Finder) 51 auf. Beim Antrieb durch den Treiber 50 bewegen die Stellglieder 48 das Innengehäuse 46 derart, daß der Abbildungsabschnitt 7 in eine beliebige Richtung ausgerichtet wird. Der Signalverarbeitungsabschnitt 49 versorgt den EVF 51 mit den von der CCD 12 des Abbil dungsabschnittes 7 ausgegebenen Bildsignalen, und verarbei tet diese Bildsignale, wodurch Verschiebungssignale erzeugt werden, welche die Verschiebungen in X-Richtung und Y-Rich tung zwischen dem Abschnitt 7 und einem Objekt darstellen. Der Stellantriebs-Treiber 50 treibt die Stellglieder 48 ent sprechend den von dem Signalverarbeitungsabschnitt 49 gelie ferten Verschiebungssignalen. Der EVF 51 bildet das Bild des Objektes aus den von dem Signalverarbeitungsabschnitt 49 ge lieferten Bildsignalen ab. Eine Bedienungsperson kann dieses Bild beobachten.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weist der Signalverarbeitungsab schnitt 49 einen A/D-Wandler 14, ein Videoprozessor 15, eine Signalkompensationsvorrichtung 16, einen Rahmenspeicher 22, einen NTSC-Signalgenerator 17, eine Vektorerfassungsschal tung 52, und eine Steuerschaltung 53 auf. Der A/D-Wandler 14, der Videoprozessor 15, die Vorrichtung 16, der Rahmen speicher 22, und der NTSC-Signalgenerator 17 sind von der selben Art wie diejenigen, welche in der in Fig. 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung vorgesehen sind. Die Vektorerfassungs schaltung 52 vergleicht zwei beliebige Bilder des Objektes, welche der CCD 12 aufeinanderfolgend gebildet hat, um zu be stimmen, wie schnell und in welcher Richtung sich das Bild des Objektes bewegt. Fig. 11 zeigt in schematischer Ansicht Bewegungsvektoren, sowie eine Nachführfläche bzw. -bereich (d. h. das zentrale Quadrat) zur Erläuterung, wie die Schal tung 52 die Bewegung des Bildes erfaßt. Die von der Schal tung 52 erfaßten Bewegungsvektoren werden in die Steuer schaltung 53 eingegeben. Die Steuerschaltung 53 steuert die Stellglieder 48 entsprechend den Bewegungsvektoren und dem Nachführbefehl, welches durch Betätigung eines (nicht näher dargestellten) Steuerpanels eingegeben sind.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf das in den Fig. 12A und 12B dargestellte Flußdiagramm die Betriebsweise der in Fig. 9 gezeigten Abbildungsvorrichtung erläutert.

Als erstes richtet die Bedienungsperson das Mikroskop auf ein zu fotografierendes Objekt aus. Hierbei ist es von Vor teil, daß die Zoom-Linse 11 bei einem weiten Winkel einge stellt ist. Die Vibration des Mikroskopes wird kompensiert, bis das Objekt sich in der Mitte der Nachführfläche befin det. Um diese Vibrationskompensation von dem sogenannten "panning" zu unterscheiden, arbeitet der Signalverarbei tungsabschnitt 49 wie folgt:
Zuerst erfaßt in einem Schritt S11 die Vektorerfassungschal tung 52 die Bewegungsvektoren bei sämtlichen Pixeln des Bil des des Objektes durch Vergleichen zweier beliebiger Bilder des Objektes, welche der CCD 12 aufeinanderfolgend gebildet hat. Bei dem Schritt S12 wird bestimmt, ob das Mikroskop vi briert oder nicht. Falls sich die Vektoren sehr deutlich in der Richtung unterscheiden, wird bestimmt, daß sich nicht nur das Mikroskop, sondern auch das Objekt bewegt. In diesem Fall geht es weiter zum Schritt S13, beim dem die Steuer schaltung 53 den Stellantriebs-Treiber 50 nicht steuert. Falls die Vektoren im wesentlichen identisch in der Richtung sind für einen Zeitablauf, welcher größer ist als eine Periode, welche entsprechend beispielsweise der Brennweite der Zoom-Linse 11 vorher bestimmt ist, wird bestimmt, daß "panning" durchgeführt wird, wobei in diesem Fall der Ablauf zu dem Schritt S13 geht. Falls die Vektoren in der Richtung annähernd gleich sind für einen Zeitablauf, der gleich ist oder kürzer ist als die vorbestimmte Periode, wird festge legt, daß das Mikroskop vibriert. Bei diesem Fall geht es weiter zum Schritt S14, bei dem die Steuerschaltung 53 den Stellantriebs-Treiber 50 steuert.

Die Steuerschaltung 53 wird nämlich auf die folgende Weise betrieben:

1. Die Schaltung steuert den Treiber 50 nicht, falls die Bewegungsvektoren sich sehr viel in der Richtung unter scheiden, wobei angenommen ist, daß sich das Objekt sehr stark bewegt.
2. Die Schaltung steuert den Treiber 50 nicht, falls die Vektoren in der Richtung im wesentlichen identisch sind für einen längeren Zeitablauf, wobei angenommen ist, daß "panning" durchgeführt wird.
3. Die Schaltung steuert den Treiber 50, falls die Vektoren in der Richtung im wesentlichen identisch sind, aber nur für einen kurzen Zeitablauf, wobei angenommen wird, daß das Mikroskop vibriert.

Wenn die Bedienungsperson das Bild des Objektes in der Nach führfläche erwischt, gibt sie einen Nachführbefehl ein. Bei dem Schritt S15 wird bestimmt, ob ein Nachführbefehl einge geben wurde oder nicht. Im Falle JA geht es weiter zum Schritt S16. Im Falle NEIN, geht es zurück zum Schritt S11. Das Bild des Objektes, welches der CCD 12 im Moment der Ein gabe des Nachführbefehles abbildet, wird in den Rahmenspei cher 22 gespeichert. Beim Schritt S16 erfaßt die Vektorer fassungsschaltung 52 die Bewegungsvektoren bei sämtlichen Pixeln, welche das Bild des Objektes bilden, durch Verglei chen des in dem Speicher 22 gespeicherten Bildes mit dem durch den CCD 12 gebildeten nächsten Bild. Solange der Nach führbefehl eingegeben ist, steuert in dem Schritt S17 die Steuerschaltung 53 den Stellantriebs-Treiber 50. Falls es notwendig ist, wird die Zoom-Linse 11 bei dem Schritt S18 betrieben, womit die Brennweite vergrößert wird, wodurch das Bild des Objektes vergrößert wird. Wenn die Brennweite einmal geändert worden ist, werden die Inhalte des Rahmen speichers 22 erneuert.

Ob sich das Objekt bewegt, oder das Mikroskop vibriert, ist unerheblich, da der Abbildungsabschnitt 7 dem Objekt nach folgen kann, sobald die Stellglieder 48 durch den Stellan triebs-Treiber 50 angetrieben werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Treiber 50 entsprechend der Bewegungs vektoren gesteuert wird, welche in der Nachführfläche auf grund der Vektorerfassungsschaltung 52 erfaßt sind.

Jedoch können die Stellglieder 48 den Abbildungsabschnitt 7 nicht mehr derart weiterbewegen, daß der Abschnitt 7 gut nachfolgt, wenn sich das Objekt zu stark bewegt oder zu schnell bewegt. Bei dem Schritt S19 wird bestimmt, ob die automatische Nachführung unmöglich ist. Im Falle NEIN wird zum Schritt S16 zurückgekehrt. Im Falle JA geht es weiter zum Schritt S20, bei dem sich das Bild des Objektes aus der Nachführfläche herausbewegt. Damit hält die Bedienungsperson das automatische Nachführen bei dem Schritt S21 an. Dann werden die Schritte S11 bis S15 (Vibrationskorrekturvorgang) wiederholt. Die Bedienungsperson bewegt das Mikroskop, um das Bild des Objektes in der Nachführfläche zu erwischen. Falls notwendig, kann sie die Zoom-Linse 11 bei dem weiten Winkel einstellen. Nach dem Erwischen des Bildes des Objek tes in der Nachführfläche gibt die Bedienungsperson einen Nachführbefehl ein. Dann werden die Schritt S16 bis S21 (Nachführvorgang) wiederholt, wodurch der Abbildungsab schnitt 7 dem Objekt nachgeführt wird, welches sich bewegt.

Wie beschrieben worden ist, steuert der Signalverarbeitungs abschnitt 49 den Stellantriebs-Treiber 50 entsprechend den Bewegungsvektoren, die bei sämtlichen Pixeln erfaßt worden sind, welche das Bild des Objektes bilden, bis die Bedie nungsperson das Bild in der Nachführfläche erwischt und einen Nachführbefehl eingibt. Nachdem einmal ein Nachführbe fehl eingegeben worden ist, steuert der Abschnitt 49 den Stellantriebs-Treiber 50 entsprechend den in der Nachführ fläche erfaßten Bewegungsvektoren. Als Ergebnis hiervon be wegt der Stellantrieb 48 den Abbildungsabschnitt 7, so daß der Abschnitt 7 dem Objekt nachgeführt wird. Somit wird das Bild des Objektes deutlich und automatisch in der Nachführ fläche erfaßt.

Da der Abbildungsabschnitt 7 weiterhin dem Objekt nachge führt wird, nachdem die Bedienungsperson den Nachführbefehl eingegeben hat, genügt es, einen Zoom-Befehl einzugeben, um die Zoom-Linse 11 betätigen, so daß das Bild des Objektes vergrößert wird. Da der EVF 51 außerhalb des Außengehäuses 47 angeordnet ist, kann das Mikroskop zusätzlich irgendeine Position an einer gewünschten Stelle einnehmen. Es ist unnö tig zu erwähnen, daß der EVF 51 zusammen mit dem Mikroskop ausgebildet sein kann.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel ist der Abbildungsabschnitt 7 in dem Innengehäuse 46 angeordnet und wird in seiner Gesamtheit durch die Stellglieder 48 be wegt. Stattdessen kann lediglich die Zoom-Linse 11 oder der CCD 12 durch ein Stellglied bewegt werden. Ferner wird wie bei den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen das in jedem Rahmenspeicher gespeicherte Bild gelesen, beginnend bei der Adresse des Rahmenspeichers, welche entsprechend der Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt und dem Objekt spezifiziert worden ist. Desweiteren kann dieses Verfahren des Auslesens des Bildes aus jedem Rahmenspeicher mit der Technik des Bewegens lediglich der Linse 11 oder des CCD 12 aufgrund des Stellantriebes kombiniert sein.

Fig. 13 zeigt in einem Blockdiagramm den Signalverarbei tungsabschnitt 49, welcher in einer Abbildungsvorrichtung entsprechend einem fünften Abbildungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist. Die Abbildungsvorrichtung zeichnet sich da durch aus, daß der Abbildungsabschnitt nicht nur in vertika ler und horizontaler Richtung bewegt wird, sondern auch vor wärts und rückwärts, so daß das Bild eines Objektes bei der selben Position und in derselben Größe bei dem Nachführvor gang des Objektes beobachtet wird.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, ist der Signalverarbei tungsabschnitt 49 identisch mit dem in Fig. 10 gezeigten Ab schnitt 49, außer daß dieser einen elektronischen Zoom-Ab schnitt 54 aufweist. Der Zoom-Abschnitt 54 weist ein RAM auf und kann ein beliebig aufgrund des (nicht näher dargestellten) CCD gebildeten Bildes vergrößern und verklei nern. Wenn der Abschnitt 54 das Bild vergrößert, ändern sich die Bewegungsvektoren von sämtlichen Pixeln des Bildes in der Größe, wie es in Fig. 14A dargestellt ist. Wenn der Ab schnitt 54 das Bild verkleinert, ändern sich die Bewegungs vektoren in der Größe, wie es in Fig. 14B dargestellt ist. Das Bildvergrößerungs- bzw. -verkleinungsverhältnis α wird aus den Änderungen dieser Vektoren erfaßt. Genauer gesagt, kann das Verhältnis α aus den X-Achsen-Komponenten benach barter Vektoren bestimmt werden, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 15A und 15B erläutert wird.

Fig. 15A stellt einen Graphen dar, welcher die Werte zeigt, die die X-Achsen-Komponenten der Vektoren in den Flächen bzw. Bereichen 1 bis 8, welche in Fig. 14A spezifiziert sind, aufweisen. Fig. 15B stellt einen Graphen dar, der die Werte repräsentiert, die die X-Komponenten der Vektoren in den Flächen 1 bis 8, die in Fig. 14B spezifiziert sind, auf weisen. Aus den Fig. 15A und 15B ist ersichtlich, daß die Polarität der X-Achsen-Komponente von einem beliebigen Vek tor davon abhängt, ob das Bild vergrößert oder verkleinert ist, wobei deren Absolutwert proportional ist zu dem Bild vergrößerungs-/Verkleinerungsverhältnis α. Somit kann das Verhältnis α aus dem Absolutwert der X-Achsen-Komponenten der Bewegungsvektoren bestimmt werden.

Falls das Bild des Objektes vergrößert oder verkleinert ist und desweiteren eine parallele Bewegung durchführt, werden die Vektoren der parallelen Bewegung zu den Bewegungsvekto ren der Vergrößerung oder Verkleinerung hinzuaddiert. Die Summe der Vektoren, welche sich ergibt aus der Bildvergröße rung oder -verkleinerung, kann als Null angesehen werden. Bei dem Fall, bei dem das Bild keine bewegenden Objekte ent hält, ist die Summe der Bewegungsvektoren von sämtlichen Pi xeln, welche das Bild bilden, gleich derjenigen der Vekto ren, welche resultieren aus der Parallelbewegung des Bildes. Daher kann das Bildvergrößerungs-/-verkleinerungsverhältnis α durch das folgende Verfahren erhalten werden. Zuerst wer den die Vektoren der parallelen Bewegung aus der Summe der Bewegungsvektoren von sämtlichen Pixeln, welche das Bild bilden, erfaßt. Als nächstes werden die Vektoren der paral lelen Bewegung von den Bewegungsvektoren bei dem entspre chenden Pixel subtrahiert, wodurch Bewegungsvektoren gefun den werden, welche sich lediglich aus der Bildvergrößerung oder -verkleinerung ergeben. Dann werden die Änderungen in den X-Achsen-Komponenten von diesen Bewegungsvektoren be stimmt. Schließlich wird das Bildvergrößerungs-/-verkleine rungsverhältnis α aus den somit bestimmten Änderungen er faßt.

Bei dem Fall, bei dem das Bild ein bewegendes Objekt ent hält, ist die Summe der Bewegungsvektoren bei den Pixeln, welche das Bild bilden, nicht gleich derjenigen der Vekto ren, welche aus der parallelen Bewegung des Bildes resultie ren. Die X-Achsen-Komponente von jedem Vektor, der mit den in den Fig. 15A und 15B gezeigten entspricht, weist einen Wert auf, der unterschiedlich ist von dem Wert, der sich er gibt, wenn das Bild entweder vergrößert oder verkleinert wird. Somit können keine genauen Bildvergrößerungs-/-ver kleinerungsverhältnisse erhalten werden, und es wird somit bestimmt, daß das Bild weder vergrößert noch verkleinert worden ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird im folgenden genauer er läutert, wie der Signalverarbeitungsabschnitt 49 das Bild vergrößerungs-/-verkleinerungsverhältnis α erhält. Zuerst werden die Bewegungsvektoren von sämtlichen Pixeln, welche das Bild bilden, an einen Mittelvektordetektor 55 angelegt, und ebenso an einen Subtrahierer 56. Der Detektor 55 findet den Mittelwert dieser Bewegungsvektoren, d. h. einen mittle ren Bewegungsvektor. Der mittlere Bewegungsvektor wird an den Subtrahierer 56 eingegeben. Der Subtrahierer 56 subtra hiert den mittleren Bewegungsvektor von jedem Bewegungsvek tor, und liefert die Differenz zwischen dem mittleren Bewe gungsvektor und jedem Bewegungsvektor an einen X-Achsen-Komponentendetektor 57. Aus dieser Differenz erfaßt der Detek tor 57 die X-Achsen-Komponente Vx(i) von jedem Bewegungsvek tor, wobei i = 1 bis 8, und bestimmt die Fläche des Bildes. Die X-Achsen-Komponente Vx(i) wird an einen Multiplizierer 58 eingegeben. Eine Funktion h(i), welche durch Abtasten ei ner Sinusfunktion erhalten worden ist, wie es in Fig. 17 dargestellt ist, und zur Bestimmung darüber verwendet wird, ob das Bild vergrößert oder verkleinert worden ist, wird ebenfalls an den Multiplizierer 58 eingegeben. Der Multipli zierer 58 multipliziert die X-Achsen-Komponente Vx(i) mit der Funktion h(i). Das somit erhaltene Produkt Vx(i).h(i) wird an einen Addierer 59 angelegt. Der Addierer 59 akkumu liert die über sämtliche Bewegungsvektoren erhaltenen Pro dukte Vx(i).h(i) und liefert einen Wert E, der sich wie folgt darstellt:

E = ΣVx(i).h(i)

Der Wert E wird an einen Diskriminator 60 angelegt. Aus dem Wert E erhält der Diskriminator 60 die Bildvergrößerungs-/- verkleinerungsverhältnisse α. Genauer gesagt, wenn E ≦ ∈ (∈ stellt eine geeignete Konstante dar), bestimmt der Diskrimi nator 60, daß das Bild ein bewegendes Objekt enthält oder das Bild nicht vergrößert oder verkleinert wurde, und gibt den Wert α = 0 aus. Wenn E < ∈, bestimmt der Diskriminator 60, daß das Bild vergrößert worden ist, und gibt den Wert α = 1 + (E/L) aus, wobei L die mittlere Entfernung zwischen dem Zentrum des Bildes und einer beliebigen Fläche des Bil des ist. Wenn E < -∈, bestimmt der Diskriminator 60, daß das Bild verkleinert wurde, und gibt den Wert α = 1 - (E/L) aus.

Unter Bezugnahme auf das in Fig. 18 gezeigte Flußdiagramm wird im folgenden erläutert, wie die in Fig. 13 gezeigte Steuerschaltung 53 arbeitet, so daß der Abbildungsabschnitt 7 dem Objekt nachgeführt wird. Um die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abschnitt 7 wegen der Vibration des Mikroskopes zu eliminierten, werden dieselben Schritte wie die Schritte (Vibrationskorrekturvorgang) S11 bis S15 (Fig. 12A) durchgeführt. Dann bewegt die Bedienungsperson das Mikroskop zum Erwischen des Bildes des Objektes in der Nachführfläche. Nach dem Erwischen des Objektes in der Nachführfläche gibt sie einen Nachführbefehl ein. Dann wird der Abbildungs abschnitt 7 dem Objekt, welches sich bewegt, nachgeführt. Das Bild, welches der CCD 12 im Moment der Eingabe des Nach führbefehles bildet, wird in den Rahmenspeicher 22 (Fig. 13) gespeichert. Anschließend vergleicht der Vektordetektor 52 zwei beliebige, durch den CCD 12 aufeinanderfolgend gebil dete Bilder, wodurch die Bewegungsvektoren bei sämtlichen Pixeln, welche das Bild bilden, erfaßt werden. Beim Schritt S31 erhält der Signalverarbeitungsabschnitt 49 das Bildver größerungs-/-verkleinungsverhältnis α, wie unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert worden ist. Beim Schritt S32 steuert die Steuerschaltung 53 den elektronischen Zoomabschnitt 54 derart, daß das Verhältnis α korrigiert wird. Gleichzeitig steuert bei dem Schritt S33 die Schaltung 53 die Stellglie der 48, wodurch der Abbildungsabschnitt 7 bewegt wird und die Verschiebung zwischen dem Objekt und dem Abschnitt 7 eliminiert wird. Da die Schaltung 53 sowohl den Bildab schnitt 7 und den elektronischen Zoomabschnitt 54 steuert, kann die Bedienungsperson das Bild mit derselben Größe und bei derselben Position beobachten.

Bei dem Schritt S34 wird die Zoom-Linse 11 bei Bedarf betä tigt, womit die Brennweite der Linse 11 zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Bildes geändert wird. Der das somit vergrößerte oder verkleinerte Bild darstellende Wert wird in den Rahmenspeicher 22 gespeichert. Dann steuert die Steuer schaltung 53 den Abbildungsabschnitt 7 entsprechend dem in dem Speicher 22 gespeicherten Bild, wodurch der Abbildungs abschnitt 7 automatisch dem Objekt nachgeführt wird (Nach führvorgang).

Bei dem Schritt 35 wird bestimmt, ob es möglich ist, sowohl die Position des Bildes, als auch die Größe des Bildes zu korrigieren. Im Falle NEIN wird an den Schritt S31 zurückge kehrt. Im Falle JA geht es zum Schritt S36, bei dem sich das Bild aus der Nachführfläche herausbewegt, oder größer oder kleiner wird. Bei dem Schritt 37 stoppt die Bedienungsperson das automatische Nachführen. Dann geht es zurück zum Schritt S11 (Fig. 12A). Dann anschließend richtet die Bedienungsper son das Mikroskop auf ein zu fotografierendes Objekt aus, um das Bild des Objektes in, dem Zentrum der Nachführfläche zu erwischen. Wenn die Bedienungsperson das Bild mit gewünsch ter Größe in der Nachführfläche erwischt, gibt sie einen Nachführbefehl ein. Dann wird der Abbildungsabschnitt 7 au tomatisch dem Objekt nachgeführt.

Wie oben beschrieben worden ist, wird der Abbildungsab schnitt 7 derart gesteuert, daß die Verschiebung zwischen dem Abschnitt 7 und dem Objekt wegen der Vibration des Mi kroskopes eliminiert wird, bis die Bedienungsperson einen Nachführbefehl eingibt. Ferner wird sowohl die Größe und die Position des Bildes korrigiert, nachdem der Nachführbefehl eingegeben worden ist. Daher kann die Bedienungsperson leicht das Bild des Objektes erwischen, welches klar und deutlich und von derselben Größe wie zuvor ist, und bei der selben Position in der Nachführfläche wie zuvor angeordnet ist.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel (Fig. 13) wird der elek tronische Zoomabschnitt 54 zur Korrektur der Größe des Bil des verwendet. Genausogut kann der Abschnitt 54 auch ent behrlich sein. Bei dem Fall, bei dem der Abschnitt 54 nicht verwendet wird, genügt es, die Zoom-Linse 11 zur Korrektur der Größe des Bildes zu betreiben. Alternativ können sowohl die Zoom-Linse 11, als auch der Abschnitt 54 betrieben wer den. Falls die Linse 11 und der Abschnitt betrieben werden, kann die Größe des Bildes über einen größeren Bereich korri giert werden.

Mit dem fünften Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Win kel, über den das Bild gedreht worden ist, zu erfassen, und den elektronischen Zoomabschnitt 54 zu steuern oder den Ab bildungsabschnitt 7 entsprechend dem Drehwinkel zu betrei ben, womit das Bild korrekt positioniert wird. Desweiteren können beliebige andere Fokussiereinrichtungen als der Fo kussiermechanismus 13 und die Signalkompensationsvorrichtung 16 verwendet sein, um ein Bild mit großer Tiefenschärfe zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obig beschriebe nen ersten bis fünften Ausführungsbeispiele begrenzt, welche in erster Linie für die Verwendung in einem Endoskop und ei nem manuell gehaltenen Mikroskop vorgesehen sind. Die Erfin dung kann ebenso auf eine beliebige Abbildungsvorrichtung für die Verwendung in einem Mikroskop oder dergleichen ange wendet sein, welche einen Abbildungsabschnitt und eine Vor richtung für die Eliminierung der Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt und einem Objekt aufweist, welche sich aus der Vibration des Mikroskopes oder dergleichen ergibt.

Wie oben beschrieben worden ist, weist die Abbildungsvor richtung gemäß der Erfindung einen Abbildungsabschnitt und eine Vorrichtung zur Kompensation irgendeiner Verschiebung zwischen dem Abbildungsabschnitt und einem Objekt auf, wel che aus der Vibration der Vorrichtung einschließlich der Ab bildungsvorrichtung resultiert. Somit ist es insbesondere nützlich, wenn diese bei einer elektronischen Stillkamera vorgesehen wird, welche für die Macrofotografie oder Telefo tografie verwendet wird.

Sämtliche obig beschriebenen Ausführungsbeispiele sind zur Kompensation der Verschiebung des Abbildungsabschnittes 7 sowohl in X-Richtung, als auch in Y-Richtung geeignet. Bei dem Fall, bei dem der Abschnitt 7 gedreht wird, wodurch un vermeidlich das auf der bildformenden Oberfläche des Ab schnittes 7 gebildete Bild gedreht wird, genügt es, den CCD 12 oder den AMI 18 in derselben Richtung um denselben Winkel zu drehen, oder ein Prismensystem zu verwenden, wodurch die Drehung des Abbildungsabschnittes 7 kompensiert wird. Eine derartige Rotationsverschiebung kann aus den Verschiebungen bestimmt werden, welche durch die Beschleunigungssensoren 31 und 32 erfaßt werden, oder aus der positionellen Beziehung zwischen zwei beliebigen Bildern des Objektes, welche der Abbildungsabschnitt 7 unmittelbar von einem Bild auf das an dere gebildet hat. Genauer gesagt, wird die Rotationsver schiebung aus den Verschiebungen der beiden Bilder in X- und Y-Richtung erhalten, und anschließend wird die Rotationsver schiebung eliminiert, und schließlich werden die Verschie bungen in X- und Y-Richtung eliminiert. Ein geeigneter Sen sor kann zum ausschließlichen Erfassen der Rotationsver schiebung zwischen den Bildern verwendet sein, und es kann entweder der CCD 12 oder der AMI 18 entsprechend dieser so mit erfaßten Rotationsverschiebung gedreht werden.

Ferner kann der Signalverarbeitungsabschnitt 3 und der Ab bildungsabschnitt 7 auf verschiedene Art und Weise modifi ziert sein.

Weitere Vorteile und Modifikationen ergeben sich in nahe liegender Weise für den Fachmann. Daher ist die Erfindung in seinen weiteren Gesichtspunkten nicht auf die bestimmten De tails und hier gezeigten und beschriebenen, repräsentativen Vorrichtungen begrenzt. Dementsprechend können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne von dem Gedanken oder dem Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzeptes ab zuweichen, welches durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

1. Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt (7) zum elektronischen Abbilden eines Objektes mit
einem Abbildungselement (12; 18) zum elektronischen Bilden eines Bildes des Objektes, einer optischen Linse (11) zur Fokussierung von von dem Objekt reflektierten Licht auf eine Abbildungsoberfläche des Abbildungselementes (12; 18) und einem Positioniermechanismus (35, 36; 48, 50) zum Positionieren zumindest der optischen Linse (11) und/oder der Abbildungsoberfläche des Ab bildungselementes (12; 18) bezüglich des Objekts, zum Ändern einer optischen Beziehung zwischen der optischen Linse (11) und der Abbildungsoberfläche des Abbildungselementes (12; 18);
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung (3; 49) zum Berechnen der Verschie bung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt (7) aus der positionel len Beziehung unter den Bildern des Objektes, welche aufeinanderfolgend durch den Abbildungsabschnitt (7) gebildet sind; und
eine Objektnachführvorrichtung (4x, 4y, 5x, 5y; 48, 50);
dadurch gekennzeichnet, daß
die Objektnachführvorrichtung (4x, 4y, 5x, 5y; 48, 50) den Abbildungsab schnitt (7) um eine Entfernung bewegt, welche gleich ist der von der Verschie bungsberechnungsvorrichtung (3; 49) berechneten Verschiebung, um zu bewir ken, daß der Abbildungsabschnitt (7) dem Objekt nachgeführt wird; und
in dem Abbildungsabschnitt (7) mindestens ein Verschiebungssensor (31, 32, 33, 34; 23, 52) zum Erfassen einer Verschiebung eines Bildes des Objektes, welches auf der Abbildungsoberfläche des Abbildungselementes (12; 18) gebildet ist, ent sprechend derjenigen, mit der der Positioniermechanismus (35, 36; 48, 50) ange trieben ist, angeordnet ist.

2. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ob jektnachführvorrichtung (4x, 4y, 5x, 5y; 48, 50) einen Positioniermechanismus (5x, 5y; 48) zum Positionieren des Abbildungsabschnittes (7) bezüglich des Ob jekts, und ein negatives Rückkopplungssteuersystem (4x, 4y; 50) zum Steuern des Positionierungsmechanismus (5x, 5y; 48) entsprechend einer von der Ver schiebungsberechnungsvorrichtung (3; 49) berechneten Verschiebung aufweist.

3. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Pha senkompensationsvorrichtung (45x, 45y) zum Durchführen einer Hochgeschwin digkeits-Phasenkompensation entsprechend der von der Verschiebungsberech nungsvorrichtung (3; 49) berechneten Verschiebung, um den Positioniermecha nismus (35, 36; 48, 50) anzutreiben.

4. Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt (7) zum elektronischen Abbilden eines Objektes;
einen Positioniermechanismus (48, 50) zum Positionieren des Abbildungsab schnittes (7);
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) zum Berechnen der Verschie bungen von Pixeln des Bildes des Objektes bezüglich des Abbildungsabschnitts (7) aus der positionellen Beziehung zwischen den Bildern des Objektes, welche aufeinanderfolgend durch den Abbildungsabschnitt (7) gebildet sind; und
eine Steuervorrichtung (53) zum Steuern des Positioniermechanismus (48, 50) entsprechend den Verschiebungen der Pixel, welche von der Verschiebungsbe rechnungsvorrichtung (52) berechnet sind, um den Abbildungsabschnitt (7) der art zu positionieren, daß der Abbildungsabschnitt (7) dem Objekt nachgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung (53) die Positioniervorrichtung (48, 50) entsprechend den Verschiebungen der Pixel steuert, bevor ein Nachführbefehl eingegeben ist, und die Positioniervorrichtung (48, 50) entsprechend der Verschiebung eines be stimmten Pixels von den Pixeln steuert, nachdem ein Nachführbefehl eingegeben ist.

5. Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt (7) zum elektronischen Abbilden eines Objektes;
einen Positioniermechanismus (48, 50) zum Positionieren des Abbildungsab schnittes (7);
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) zum Berechnen der Verschie bungen von Pixeln des Bildes des Objektes bezüglich des Abbildungsabschnitts (7) aus der positionellen Beziehung zwischen den Bildern des Objektes, welche aufeinanderfolgend durch den Abbildungsabschnitt (7) gebildet sind; und
eine Steuervorrichtung (53) zum Steuern der Positioniervorrichtung (48, 50) ent sprechend den Verschiebungen der Pixel, welche von der Verschiebungsberech nungsvorrichtung (52) berechnet sind, um den Abbildungsabschnitt (7) derart zu positionieren, daß der Abbildungsabschnitt (7) dem Objekt nachgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Positioniervorrichtung (48, 50) einen Positioniermechanismus (48) zum Po sitionieren des Abbildungsabschnittes (7) bezüglich des Objektes, und ein nega tives Rückkopplungssteuerungssystem (50) zum Treiben des Positioniermecha nismus (48) entsprechend einem Ausgang der Steuervorrichtung (53) aufweist.

6. Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt (7) zum elektronischen Abbilden eines Objektes;
einen Positioniermechanismus (48, 50) zum Positionieren des Abbildungsab schnittes (7);
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) zum Berechnen der Verschie bungen von Pixeln des Bildes des Objektes bezüglich des Abbildungsabschnittes (7) aus der positionellen Beziehung zwischen den Bildern des Objektes, welche aufeinanderfolgend durch den Abbildungsabschnitt (7) gebildet sind;
eine Vergrößerungsverhältnis-Änderungsvorrichtung (54) zum Ändern eines Verhältnisses, bei dem das von dem Abbildungsabschnitt (7) gebildete Bild des Objektes vergrößert bzw. verkleinert ist;
eine Anzeigedatenerzeugungsvorrichtung (17) zum Erzeugen von Anzeige signalen aus Daten, welche das vergrößerte bzw. das verkleinerte Bild bei dem durch die Vergrößerungsänderungsvorrichtung (54) geänderten Verhältnis reprä sentieren; und
eine Steuervorrichtung (53) zum Steuern der Positioniervorrichtung (48, 50) ent sprechend den Verschiebungen der Pixel, welche von der Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) berechnet sind, um den Abschnitt (7) derart zu positionie ren, daß der Abbildungsabschnitt (7) dem Objekt nachgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung eine Vergrößerungsverhältnis-Berechnungsvorrichtung (60) zum Berechnen eines Vergrößerungsverhältnisses aus den Verschiebungen der Pixel, welche durch die Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) berech net sind, aufweist, und die Vergrößerungsverhältnis-Änderungsvorrichtung (54) das Vergrößerungsverhältnis entsprechend dem Vergrößerungsverhältnis, wel ches durch die Vergrößerungsverhältnis-Berechnungsvorrichtung (60) berechnet ist, ändert.

7. Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt (7) zum elektronischen Abbilden eines Objektes;
einen Positioniermechanismus (48, 50) zum Positionieren des Abbildungsab schnittes (7);
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) zum Berechnen der Verschie bungen von Pixeln des Bildes des Objektes bezüglich des Abbildungsabschnittes (7) aus der positionellen Beziehung zwischen den Bildern des Objektes, welche aufeinanderfolgend durch den Abbildungsabschnitt (7) gebildet sind;
eine Vergrößerungsverhältnis-Änderungsvorrichtung (54) zum Ändern eines Verhältnisses, bei dem das von dem Abbildungsabschnitt (7) gebildete Bild des Objektes vergrößert bzw. verkleinert ist;
eine Anzeigedatenerzeugungsvorrichtung (17) zum Erzeugen von Anzeigesig nalen aus Daten, welche das vergrößerte bzw. das verkleinerte Bild bei dem durch die Vergrößerungsänderungsvorrichtung (54) geänderten Verhältnis reprä sentieren; und
eine Steuervorrichtung (53) zum Steuern der Positioniervorrichtung (48, 50) ent sprechend den Verschiebungen der Pixel, welche von der Verschiebungsberech nungsvorrichtung (52) berechnet sind, um den Abschnitt (7) derart zu positionie ren, daß der Abbildungsabschnitt (7) dem Objekt nachgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung (53) die Positioniervorrichtung (48, 50) entsprechend den, Verschiebungen der Pixel steuert, bevor ein Nachführbefehl eingegeben ist, und die Positioniervorrichtung (48, 50) entsprechend der Verschiebung eines be stimmten Pixel von den Pixeln steuert, nachdem ein Nachführbefehl eingegeben ist.

8. Abbildungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Abbildungsabschnitt (7) zum elektronischen Abbilden eines Objektes;
einen Positioniermechanismus (48, 50) zum Positionieren des Abbildungsab schnittes (7);
eine Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) zum Berechnen der Verschie bungen von Pixeln des Bildes des Objektes bezüglich des Abbildungsabschnittes (7) aus der positionellen Beziehung zwischen den Bildern des Objektes, welche aufeinanderfolgend durch den Abbildungsabschnitt (7) gebildet sind;
eine Vergrößerungsverhältnis-Änderungsvorrichtung (54) zum Ändern eines Verhältnissses, bei dem das von dem Abbildungsabschnitt (7) gebildete Bild des Objektes vergrößert bzw. verkleinert ist;
eine Anzeigedatenerzeugungsvorrichtung (17) zum Erzeugen von Anzeigesignalen aus Daten, welche das vergrößerte bzw. das verkleinerte Bild bei dem durch die Vergrößerungsänderungsvorrichtung (54) geänderten Verhält nis repräsentieren; und
eine Steuervorrichtung (53) zum Steuern der Positioniervorrichtung (48, 50) ent sprechend den Verschiebungen der Pixel, welche von der Verschiebungsberech nungsvorrichtung (52) berechnet sind, um den Abschnitt (7) derart zu positionie ren, daß der Abbildungsabschnitt (7) dem Objekt nachgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Positioniervorrichtung (48, 50) einen Positioniermechanismus (48) zum Po sitionieren des Abbildungsabschnittes (7) bezüglich des Objektes, und ein nega tives Rückkopplungssteuerungssystem (50) zum Treiben des Positioniermecha nismus (48) entsprechend einem Ausgang der Steuervorrichtung (53) aufweist.

9. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Vergrößerungsverhältnis-Berechnungsvorrichtung (60) zum Berechnen eines Vergrößerungsverhältnisses aus den Verschiebungen der Pixel, welche durch die Verschiebungsberechnungsvorrichtung (52) berech net sind, aufweist, und die Vergrößerungsverhältnis-Änderungsvorrichtung (54) das Vergrößerungsverhältnis entsprechend dem Vergrößerungsverhältnis, wel ches durch die Vergrößerungsverhältnis-Berechnungsvorrichtung (60) berechnet ist, ändert.

10. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 4, 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbildungsabschnitt (7) aufweist:
ein Abbildungselement (12) zum elektronischen Bilden eines Objektes;
eine optische Linse (11) zum Fokussieren von von dem Objekt reflektiertem Licht auf eine Abbildungsoberfläche des Abbildungselementes (12); und
einen Positioniermechanismus (48, 50) zum Positionieren von zumindest einer der optischen Linse (11) und/oder der Abbildungsoberfläche des Abbildungs elementes (12) bezüglich des Objektes, um eine optische Beziehung zwischen der optischen Linse (11) und der Abbildungsoberfläche des Abbildungselemen tes (12) zu ändern.