ES2957696T3

ES2957696T3 - Sistema de imágenes y procedimiento de observación

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Publication number: ES2957696T3
Application number: ES20177131T
Authority: ES
Inventors: Dieter Schoch; Marius Zepf
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2024-01-24
Anticipated expiration: 2040-05-28
Also published as: JP7178385B2; DE102019114817A1; CN112022056A; EP3747345A1; JP2021000438A; EP3747345B1; JP2022048245A; US11678791B2; EP3747345C0; DE102019114817B4; US20200380718A1

Abstract

La divulgación se refiere a un sistema de imágenes estéreo (100), en particular un sistema de imágenes médicas, con un instrumento de observación (10, 50, 110) con una unidad de captura de imágenes (30, 70, 130) para capturar datos de la primera imagen y una segunda imagen. datos, que pueden combinarse para observación estéreo; al menos un sensor de posición (144, 146) para detectar una orientación, en particular una orientación rotacional, del instrumento (10, 50, 110) en relación con una referencia de posición (166); y un dispositivo de control (150) operable en un primer modo de reproducción y un segundo modo de reproducción dependiendo de la orientación del instrumento (10, 50, 110); en el que el dispositivo de control (150) está diseñado para emitir una señal de imagen que, en el primer modo de reproducción, comprende una señal estéreo basada en los primeros datos de imagen y los segundos datos de imagen, y en el segundo modo de reproducción comprende una señal mono basada en los primeros datos de imagen o los segundos datos de imagen, y en el que el dispositivo de control (150) está diseñado para erigir imágenes emitidas con la señal de imagen en el segundo modo de reproducción dependiendo de la orientación. La divulgación se refiere además a un método para la observación estereoscópica y al programa informático correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de imágenes y procedimiento de observación

La presente divulgación se refiere a un sistema de imágenes estereoscópicas que comprende un instrumento de observación que tiene una unidad de adquisición de imágenes para adquirir datos de la primera imagen y datos de la segunda imagen que son combinables para la observación estereoscópica.

Más particularmente, la presente divulgación se refiere a un sistema de imágenes médicas. Estos sistemas de imagen se utilizan habitualmente para observar el cuerpo humano y/o animal.

Los sistemas de formación de imágenes adecuados para la observación estereoscópica comprenden típicamente instrumentos de observación con óptica de observación estereoscópica, así como sensores de imagen estereoscópica, por ejemplo dos sensores de imagen desplazados entre sí. Así que hay dos canales de observación. Los sensores de imagen suelen incluir sensores CCD, sensores CMOS y similares. Cuando se utilizan dos sensores de imagen desplazados entre sí, uno de los dos sensores de imagen se asigna al ojo derecho (primer canal de observación) y el otro de los dos sensores de imagen se asigna al ojo izquierdo del observador (segundo canal de observación).

Los sistemas de formación de imágenes adecuados para la observación estereoscópica se denominan a veces sistemas de formación de imágenes 3D. Huelga decir que esto no capta necesariamente datos en 3D. Sin embargo, la imagen tridimensional generada de este modo permite al observador percibir la profundidad.

Los sistemas de imágenes médicas incluyen, por ejemplo, sistemas de observación endoscópica. A los efectos de la presente divulgación, los sistemas endoscópicos de obtención de imágenes incluyen diseños en los que un instrumento similar a una sonda se inserta en orificios corporales naturales o artificiales para captar imágenes del interior del cuerpo. Esto incluye también los llamados sistemas de videoendoscopia.

A partir del documento US 2014/0323801 A1 se conoce un sistema de formación de imágenes quirúrgicas que comprende una unidad de formación de imágenes adaptada para proporcionar señales mono y para proporcionar señales estereoscópicas. El sistema educativo se utiliza para supervisar los procedimientos quirúrgicos con instrumentos quirúrgicos. El sistema de imagen está diseñado para la adquisición estereoscópica mediante paralaje estereoscópica entre dos sensores de imagen. En determinados estados de funcionamiento sólo se utiliza una señal mono sin indicación estereoscópica.

A partir del documento US 2018/042453 A1 se conoce un dispositivo de endoscopia estereoscópica. A partir del documento US 2017/188792 A1 se conoce un sistema médico teleoperatorio que comprende una unidad de formación de imágenes acoplada a un conjunto de control motor accionado a distancia.

A partir del documento US 9.848.758 B2 se conoce un instrumento en forma de endoscopio estereoscópico en el que los datos de imagen para el canal derecho y el canal izquierdo se corrigen, y en el que la información de identificación se obtiene sobre la base de una comprobación durante el montaje del endoscopio para asegurar que los datos de corrección se proporcionan realmente para los canales derecho e izquierdo, respectivamente.

A partir del documento WO 2010/105946 A1 se conoce un endoscopio que comprende un sensor de imagen y un sensor inercial en el extremo distal, estando el sensor inercial adaptado para detectar una inclinación del sensor de imagen con respecto al campo gravitatorio, comprendiendo además el endoscopio medios de control, en donde el sensor de imagen comprende una matriz de píxeles de imagen, para generar datos de imagen, en los que el sensor inercial está adaptado para generar una señal de inclinación que representa la inclinación, y en los que los medios de control están adaptados para combinar la señal de inclinación con los datos de imagen para formar una señal de combinación sustituyendo la señal de inclinación por parte de los datos de imagen.

A partir del documento DE 102017219621 A1 se conoce un sistema de visualización médica que comprende un endoscopio y un microscopio que están alineados en diferentes orientaciones y cuyos ejes de visualización pueden ser oblicuos entre sí. El endoscopio está provisto de un sensor de movimiento, mediante el cual se determina un ángulo del eje de visión del endoscopio con respecto al eje de visión del microscopio. Se proporciona un dispositivo de visualización que muestra una primera imagen en base a los datos del microscopio y una segunda imagen en base a los datos del endoscopio, en el que la orientación de la segunda imagen puede alinearse dependiendo del ángulo del eje de visión del endoscopio.

A partir del documento WO 2016/012248 A1 se conoce un endoscopio estereoscópico con sensores de imagen dispuestos distalmente. Se describen realizaciones con una línea de visión recta y realizaciones con una línea de visión oblicua.

A partir del documento US 7.108.657 B2 se conoce un dispositivo de visualización endoscópica con dos sensores de imagen desplazados entre sí, en el que se propone que los dos sensores de imagen puedan girar cada uno alrededor de un eje perpendicular a su plano sensor. De este modo, la imagen capturada puede girarse. Proporciona una función de enderezamiento de la imagen.

A partir del documento US 7.037.258 B2 se conoce un videoendoscopio con medios para enderezar la imagen. El endoscopio está diseñado como instrumento monoscópico. Se trata, por tanto, de un instrumento con un solo canal de observación. La imagen se gira o levanta electrónicamente.

A partir del documento US 7.134.992 B2 se conoce otro videoendoscopio con medios para enderezar la imagen. Se propone erigir la imagen capturada en función de una orientación determinada del instrumento. El endoscopio tiene un sensor de imagen situado en el extremo distal. Se trata de un instrumento de observación monoscópica con un canal de observación. Los sensores de aceleración se utilizan para detectar la orientación.

Además, la presente divulgación se refiere a sistemas de imágenes médicas configurados para observar el cuerpo desde fuera del cuerpo. En otras palabras, estos sistemas no implican la inserción del instrumento, al menos parcialmente, en un orificio corporal. Estos sistemas, en particular sus instrumentos de observación, se denominan, por ejemplo, exoscopios. Un exoscopio de este tipo con óptica estereoscópica se conoce por el documento US 10.122.897 B2. Se propone que la unidad óptica sea giratoria para elevar la imagen del instrumento según sea necesario. Esto permite ajustar la orientación de la base estereoscópica de la óptica estereoscópica, de modo que la observación estereoscópica sea posible incluso cuando se cambia la orientación o posición del instrumento.

La presente divulgación se refiere, al menos en realizaciones ejemplares, a sistemas e instrumentos de formación de imágenes para la observación con luz blanca. Esto incluye la detección de la luz visible, especialmente las partes del espectro electromagnético que son visibles para el ojo humano. Se trata, por ejemplo, de una gama de 380 nm a 750 nm (nanómetros). Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva.

En particular, esto no impide que un sistema de formación de imágenes de divulgación adquiera también información de imagen para la observación en el intervalo infrarrojo o casi infrarrojo o en el intervalo ultravioleta. Esto es concebible, por ejemplo, para instrumentos de PDD (diagnóstico fotodinámico) y/o PDT (terapia fotodinámica), así como para instrumentos de observación de fluorescencia.

Sin embargo, en al menos algunas realizaciones sustanciales, no se pretende incluir técnicas de imagen radiológica (por ejemplo, radiografía, tomografía computarizada, resonancia magnética, observación por ultrasonidos). Por consiguiente, la presente divulgación no se centra en los sistemas de formación de imágenes para la observación de imágenes transversales. Por el contrario, aspectos esenciales de la presente divulgación se refieren a la observación de superficies u objetos cercanos a la superficie. Ni que decir tiene que también son concebibles los sistemas de imagen combinados.

Cuando se utilizan instrumentos de observación del tipo descrito anteriormente, a menudo es necesario rotarlos o moverlos de otro modo, por ejemplo alrededor de su eje longitudinal (eje del eje del instrumento o de la óptica de observación), para cambiar la porción de la imagen observada. Esto ocurre sobre todo con los instrumentos manuales o guiados a mano. Sin embargo, incluso con instrumentos montados rígidamente, se pueden proporcionar grados de libertad de movimiento para colocar el instrumento y su óptica de observación de la manera deseada. En los instrumentos de observación con un solo sensor de imagen, la orientación del sensor de imagen con respecto a un horizonte de referencia (definido, por ejemplo, por un dispositivo de visualización, como un monitor) puede ajustarse girando la imagen mecánica o electrónicamente. De este modo, se puede enderezar la imagen. A los efectos de la presente divulgación, la orientación de la imagen característica debe entenderse como una función en la que la orientación (por ejemplo, las direcciones arriba, abajo, derecha, izquierda) de la imagen visualizada se mantiene en gran medida o completamente, aunque el sensor de imagen o la óptica de observación gire (en el sentido de un movimiento de balanceo). Esta definición también puede aplicarse a los instrumentos de observación con una dirección de visión inclinada, por ejemplo, los instrumentos con objetivos cuya "normal" no es paralela al eje de rotación. En una lente, la "normal" es aproximadamente el eje óptico. Por ejemplo, con un sensor de imagen concéntrico al objetivo, la "normal" es aproximadamente una perpendicular al plano del sensor. El eje óptico del objetivo suele ser esencial para definir la dirección de visión.

Sin embargo, también es concebible no elevar la imagen, de modo que la imagen visualizada gire con un movimiento de rotación o balanceo del instrumento. Los modos de reproducción correspondientes pueden seleccionarse opcionalmente.

En un instrumento diseñado para la observación estereoscópica, la alineación de imágenes presenta varios retos. La razón principal es la llamada base estereoscópica, es decir, un desplazamiento (distancia o ángulo) entre los dos canales de observación o sensores de imagen que se combinan para la observación estereoscópica y la reproducción estereoscópica. La base estereoscópica está idealmente alineada con el horizonte de referencia del dispositivo de reproducción, idealmente paralela o casi paralela a él. El horizonte de referencia del dispositivo de reproducción suele corresponder a una línea horizontal. Un observador con la cabeza recta alinea sus ojos (línea mental que pasa por los dos ojos) paralelamente a ésta.

Un objetivo general de diseño para los sistemas de formación de imágenes en entornos médicos o industriales es hacer que la parte de la sonda respectiva sea pequeña. También puede incluir la miniaturización de la unidad de captura de imágenes. Esto se aplica, por ejemplo, a un diámetro del conjunto de sonda o lente. Este objetivo de diseño es aún más importante para los instrumentos endoscópicos utilizados en neurocirugía (cirugía cerebral, cirugía de la columna vertebral, etc.). Sin embargo, esto complica las soluciones mecánicas para el enderezamiento de la imagen.

En general, es deseable diseñar conjuntos de vástago de instrumentos endoscópicos con el diámetro de vástago más pequeño posible. Esto puede minimizar el traumatismo para el paciente al crear la abertura de acceso. Por lo tanto, este objetivo de diseño se aplica en general a los instrumentos para cirugía mínimamente invasiva.

Sin embargo, también existe la necesidad de adquirir y observar imágenes estereoscópicas en instrumentos que sean lo más pequeños posible (por ejemplo, con respecto al diámetro del eje). Un enfoque para un instrumento estereoscópico, como un endoscopio, puede ser colocar dos sensores de imagen en o cerca del extremo distal del instrumento. Los dos sensores de imagen están dispuestos regularmente uno al lado del otro y, por tanto, influyen en el diámetro total del instrumento en esta zona. Sería muy costoso proporcionar disposiciones adicionales para el enderezamiento mecánico de la imagen en esta zona distal.

Sin embargo, tales instrumentos también son frecuentemente rotados alrededor del eje longitudinal del eje durante su uso. Esto es especialmente cierto para los instrumentos con una dirección de visión oblicua. Sin embargo, como ya se ha indicado, esto plantea problemas en la percepción estereoscópica, al menos si la imagen debe permanecer erguida durante un movimiento de balanceo. Si, por el contrario, se prescinde de la erección, la orientación "en la foto" se hace más difícil desde el punto de vista del observador.

Los instrumentos con un solo sensor de imagen, es decir, con un solo canal de observación (instrumentos monoscópicos) son menos problemáticos a este respecto. La imagen capturada puede erigirse de forma mecánica (en realidad, a mano o mediante un actuador) o electrónica (erección digital). La erección mecánica implica la rotación del sensor con respecto al eje o a una pieza de apoyo del instrumento. El enderezamiento electrónico de imágenes incluye medidas de procesamiento de imágenes para que, en caso necesario, se pueda garantizar que la imagen se reproduce en posición vertical.

En este contexto, la presente divulgación se basa en el objeto de proporcionar un sistema de imágenes estereoscópicas con un instrumento de observación y un procedimiento para la observación estereoscópica, que permitan una reproducción perceptible en la práctica incluso cuando el instrumento o la unidad de adquisición de imágenes del instrumento se gire, por lo que la imagen reproducida puede erigirse según sea necesario. Al mismo tiempo, debe ser posible una visualización estereoscópica (o 3D) en un intervalo rotacional lo más amplio posible. Preferentemente, es posible un manejo intuitivo. Preferentemente, el sistema o procedimiento de formación de imágenes sigue permitiendo la funcionalidad básica en un estado en el que la adquisición y reproducción estereoscópica no es útil, de modo que al menos un canal de observación es utilizable.

Además, dentro del alcance de la presente divulgación, se divulgará un programa informático correspondiente para controlar un sistema de imágenes estereoscópicas.

Según un primer aspecto, este objeto se resuelve mediante un sistema de imágenes estereoscópicas, en particular un sistema de imágenes médicas, según la reivindicación 1.

El objeto de la invención se resuelve completamente de esta manera.

Según la invención, por un lado, se utiliza la capacidad de observación estereoscópica. Esto se aplica en cualquier caso en aquellas posiciones (especialmente posiciones rotacionales) de la unidad de adquisición de imágenes en las que la orientación de la base estereoscópica no se desvía o sólo se desvía dentro de límites razonables de la referencia de posición (por ejemplo, del horizonte u horizonte artificial).

Sin embargo, si las señales proporcionadas por el sensor de posición relativas a la orientación (posición rotacional o posición de balanceo) muestran que la funcionalidad estereoscópica ya no es utilizable debido a la rotación de la unidad de captura de imágenes, entonces el dispositivo de control puede emitir una señal mono (uso de un solo canal de observación). Este puede ser el caso cuando el operador ya no puede orientarse bien en la imagen, por ejemplo al controlar instrumentos quirúrgicos que son visibles en ella.

La medida anterior tiene la ventaja de que se permite una erección de imagen, en particular una erección de imagen electrónica, en la que, dependiendo del ángulo de rotación actual, es posible una reproducción estereoscópica basada en dos canales de observación o una reproducción monoscópica basada en un canal de observación.

Esto significa que en determinadas orientaciones del instrumento de observación o de su unidad de adquisición de imágenes sólo se utiliza una reproducción bidimensional sin impresión de profundidad. No obstante, este tipo de reproducción también puede utilizarse para la observación.

Sin embargo, si se determina a través del sensor de posición que la orientación rotacional actual (posición de balanceo) de la unidad de captura de imagen permite la reproducción estereoscópica, es decir, la reproducción con una impresión de profundidad (reproducción 3<d>), entonces es posible cambiar a la reproducción estereoscópica.

Con respecto a la orientación de la imagen, es concebible intercambiar los dos canales de observación para la reproducción y girar su información de imagen 180° en cada caso cuando la unidad de captura de imágenes se gira unos 180°. También de este modo, al menos para un pequeño intervalo de ángulos de rotación (en torno a 180°), se puede realizar la alineación de la imagen incluso con reproducción estereoscópica.

De acuerdo con este enfoque, al menos en realizaciones ejemplares, puede realizarse un instrumento en el que son posibles la observación estereoscópica por un lado y la alineación electrónica de imágenes por otro. Esto se refiere a realizaciones ejemplares y no debe entenderse como restrictivo.

Sin embargo, este enfoque es particularmente adecuado para instrumentos con un diámetro de vástago pequeño, es decir, para instrumentos para cirugía mínimamente invasiva, especialmente para neurocirugía (cirugía cerebral, cirugía espinal). En realizaciones ejemplares, el instrumento de observación es un instrumento de observación médica. Cuanto menor sea el diámetro del eje, más difícil será aplicar soluciones mecánicas para enderezar la imagen.

El instrumento de observación suele diseñarse como videoendoscopio o videoexoscopio. Un videoendoscopio está diseñado para observar el interior del organismo y puede introducirse en el cuerpo a través de una abertura corporal natural o artificial. Un videoexoscopio está diseñado para observar el cuerpo desde el exterior. Los instrumentos pueden formarse para la medicina humana y, en su caso, para la veterinaria. No obstante, también son concebibles aplicaciones industriales para los videoendoscopios y los videoexoscopios.

La referencia de posición con la que se relaciona la señal de posición determinada por el sensor de posición puede ser, por ejemplo, un horizonte (horizonte artificial, si procede). La referencia de posición resulta, por ejemplo, de la distancia interpupilar (o de la orientación del vector asociado) del observador al ver la imagen reproducida.

A modo de ejemplo, la unidad de captura de imágenes comprende dos sensores de imagen espaciados entre sí. Éstas pueden ser paralelas entre sí, pero también estar ligeramente inclinadas entre sí. A cada uno de los dos sensores de imagen (derecho e izquierdo) se le asigna uno de los dos canales de observación. Los dos sensores de imagen pueden combinarse para la observación estereoscópica de un objeto en un plano del objeto. Los dos sensores de imagen están separados entre sí y, por consiguiente, adaptados a la disparidad de los ojos de un observador.

Esta realización no debe entenderse de forma restrictiva. En general, la base estereoscópica resulta de las aberturas distales de la unidad de lentes o de su distancia entre sí. Esto también es decisivo para la posición de los sensores de imagen o su distancia.

En el caso de reproducción mono u observación 2D, sólo se utiliza uno de los dos canales, es decir, sólo uno de los dos sensores de imagen. Esto no significa necesariamente que sólo uno de los dos sensores de imagen emita realmente una señal. Sin embargo, al menos al reproducir la imagen, sólo se utiliza la señal de uno de los dos canales.

La orientación del instrumento se detecta a través del sensor de actitud con respecto a una referencia, como por ejemplo con respecto a un horizonte. La referencia puede ser una referencia de validez general (global) o una referencia definida caso por caso. Normalmente, se utiliza un horizonte que refleja la posición y orientación de los dos ojos de un observador.

En el primer modo de reproducción, los datos de la primera imagen y los datos de la segunda imagen se combinan para permitir la reproducción estereoscópica (reproducción 3D). En el segundo modo de reproducción, se utilizan los datos de la primera imagen o los datos de la segunda imagen para que sea posible la reproducción mono (reproducción 2D).

Al menos según realizaciones ejemplares, el instrumento de observación es un instrumento manual o guiado manualmente. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. Según una realización alternativa, el instrumento de observación está montado en un trípode o similar. La orientación del instrumento, especialmente su orientación de balanceo, puede ser cambiada directamente por el operador y/o por un mecanismo accionado por motor. El procedimiento según la divulgación puede diseñarse en consecuencia.

Según otro aspecto de la presente divulgación, el problema de la invención se resuelve mediante un procedimiento para la observación estereoscópica según la reivindicación 14.

También de este modo se resuelve completamente el cometido de la invención.

El procedimiento también puede denominarse procedimiento de formación de imágenes para la observación estereoscópica. Se entiende que el procedimiento puede configurarse de acuerdo con las realizaciones ejemplares del sistema de formación de imágenes descrito dentro del ámbito de la presente divulgación, y viceversa.

En una realización ejemplar, el procedimiento comprende proporcionar un dispositivo de control para controlar el sistema de formación de imágenes.

En otra realización ejemplar del procedimiento, el procedimiento comprende proporcionar un sistema de formación de imágenes estereoscópicas que tiene un instrumento de observación diseñado para la observación estereoscópica, que tiene al menos un sensor de posición para detectar una orientación, en particular una orientación rotacional, del instrumento, y que tiene un medio de control que es operable en dependencia de la orientación del instrumento al menos en un primer modo de reproducción o en un segundo modo de reproducción, en el que los medios de control están adaptados para emitir una señal de imagen que en el primer modo de reproducción comprende una señal estereoscópica en base a los datos de la primera imagen y los datos de la segunda imagen, y en el segundo modo de reproducción comprende una señal mono en base a los datos de la primera imagen o los datos de la segunda imagen, y en el que los medios de control están adaptados para erigir imágenes emitidas con la señal de imagen en el segundo modo de reproducción en función de la orientación.

En el primer modo de reproducción, las imágenes de salida, al menos en realizaciones ejemplares, no se erigen, es decir, se emiten sin erigir. En consecuencia, las imágenes mostradas rotarían junto con el ángulo de rotación (ángulo de balanceo) del instrumento con respecto a la referencia de rodamiento.

Según una realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control está configurado para alinear las imágenes de salida en el segundo modo de reproducción de modo que la orientación de la imagen visualizada no cambie, o cambie sólo dentro de límites definidos, con respecto a un horizonte de visualización que sirve como horizonte de referencia. El resultado de la alineación es entonces la reproducción de imágenes erectas.

De este modo, puede realizarse una erección de la imagen. En el contexto de la presente divulgación, el término orientación de la imagen describe una función en la que la imagen reproducida mantiene su orientación (arriba -abajo - derecha - izquierda), incluso cuando se gira el instrumento. En particular, se basa en el denominado movimiento de balanceo, es decir, en una rotación de la unidad de captura de imágenes o de un conjunto de lentes acoplado a ella. La rotación define un eje para el movimiento de rodadura. Por ejemplo, en el caso de un endoscopio, la rotación puede ser alrededor del eje longitudinal del eje de un instrumento. Sin embargo, también se conocen instrumentos de observación flexibles o parcialmente deformables en los que no se instala ningún eje longitudinal rígido. Además, también se conocen instrumentos de observación con un eje y un cabezal de observación montado sobre él, en los que la rotación no tiene lugar alrededor del eje longitudinal del eje, sino alrededor de un eje que atraviesa el cabezal de observación. Este eje es, por ejemplo, perpendicular al eje longitudinal del eje.

De acuerdo con otra forma de realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control está adaptado para emitir imágenes a emitir en el primer modo de reproducción de forma no orientada, de modo que los cambios en la orientación del instrumento van acompañados de cambios en la orientación de las imágenes a emitir.

El término "no erigido" se entiende en el contexto de la presente divulgación en el sentido de que las imágenes a emitir se emiten sin erección, es decir, no erigidas. Por consiguiente, un objeto de la imagen a emitir también giraría 5° alrededor de su eje longitudinal durante la reproducción si el instrumento girara 5°.

Se ha demostrado que en el primer modo de reproducción son aceptables, en determinadas circunstancias, ligeros ángulos de rotación en los que el efecto estereoscópico (efecto 3D con impresión de profundidad) es perceptible para el observador y al mismo tiempo la orientación en la imagen es fácil. Por lo tanto, en esta realización, se propone mantener la reproducción estereoscópica en el primer modo de reproducción dentro de ángulos de rotación limitados (también denominados ángulos de balanceo). Esto hace que el sistema de imagen sea más tolerante a los movimientos de rotación leves.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control es operable en un primer intervalo angular de rotación del instrumento en el primer modo de reproducción, en el que el dispositivo de control es operable en un segundo intervalo angular de rotación del instrumento en el segundo modo de reproducción. Por ejemplo, el primer intervalo de ángulo de rotación incluye al menos una posición neutra del instrumento con respecto a la referencia de rodamiento. Un intervalo de ángulo de rotación es al menos una porción parcial definida del ángulo de rotación disponible.

La posición neutra comprende, por ejemplo, una alineación paralela de una línea de conexión entre los dos sensores de imagen o las aberturas de los dos canales con respecto a la horizontal (o a un horizonte artificial). Huelga decir que la posición neutra o inicial también puede definirse en cada caso mediante elementos de control adecuados. A modo de ejemplo, la posición neutra comprende un estado erguido (perpendicular a la base estereoscópica) con respecto a la referencia de rumbo (por ejemplo, el horizonte). Partiendo de la posición neutra, se puede detectar el ángulo de giro. Un ángulo de balanceo suele ser un ángulo que describe una rotación alrededor de un eje longitudinal (de un eje y/o de la unidad de captura de imágenes).

El horizonte que define la posición neutra puede ajustarse durante el funcionamiento, al menos según una realización ejemplar. De este modo, por ejemplo, es posible reaccionar a los movimientos globales llevando consigo el instrumento de observación. Se trata, por ejemplo, de reposicionar al paciente llevándose consigo el instrumento de observación. El ajuste artificial del horizonte puede utilizarse para mantener en gran medida la posición y orientación de otros instrumentos en la imagen reproducida cuando el paciente y el instrumento de observación giran pero estos otros instrumentos no.

Los intervalos de ángulos de rotación concebibles pueden definirse, por un lado, en grados (en relación con un círculo completo de 360°) o en horas, así como en minutos, en relación con una esfera de las 12 horas. Por consiguiente, una posición neutra corresponde a una orientación de 0° o las 0 horas. Una posición girada 180° corresponde a una orientación de 180° o de las 6 en punto. De ello resultan posiciones intermedias para el ángulo de giro. En una realización ejemplar, el primer intervalo de ángulo de rotación y el segundo intervalo de ángulo de rotación se complementan para formar 360°.

Ejemplarmente, el primer intervalo de ángulo de rotación comprende un intervalo entre las 11 en punto y la 1 en punto o 330° y 30°. En consecuencia, el segundo intervalo de ángulo de rotación puede comprender un intervalo entre la 1 y las 11 horas o entre 30° y 330°. En consecuencia, el instrumento sería totalmente giratorio alrededor del eje longitudinal.

Sin embargo, también es concebible hacer que el instrumento no sea completamente giratorio alrededor de su eje longitudinal (o formar la erección de la imagen sólo para tal área parcial). Como ejemplo, se considera un intervalo parcial entre las 9 y las 3 horas o entre 270° y 90°. Por consiguiente, el primer ángulo de rotación puede comprender, a modo de ejemplo, un intervalo comprendido entre las 11 y la 1 o entre 330° y 30°. Sin embargo, la segunda gama de ángulos de rotación tiene entonces secciones (parciales) entre las 9 y las 11 horas y entre la 1 y las 3 horas (correspondientes a una primera porción entre 270° y 330° y una segunda porción entre 30° y 90°). Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el primer intervalo de ángulo de rotación tiene dos secciones desplazadas entre sí 180°. Cuando el instrumento gira 180° desde la posición neutra, la unidad de captura de imágenes o los dos sensores de imagen para los datos de la primera y la segunda imagen se alinean de nuevo en paralelo a la referencia de posición (horizonte). Los sensores de imagen están invertidos. Este movimiento de balanceo de unos 180° suele denominarse volteo. La reproducción estereoscópica también es posible en la porción de desplazamiento de 180°. También puede incluir el enderezamiento (estático) de la imagen. Para alinear las imágenes, habría que intercambiar la información de la imagen (datos de la primera y la segunda imagen) para el primer canal de observación y el segundo canal de observación (intercambiar la derecha con la izquierda, y viceversa), y girar cada una de las imágenes parciales (derecha e izquierda) 180°. Sin embargo, además de este enderezamiento "estático" de la imagen, no existe un enderezamiento continuo para las pequeñas torsiones a partir de 180°.

En consecuencia, el primer intervalo de ángulo de rotación comprende un intervalo con dos secciones. Una primera porción se da ejemplarmente entre las 11 y la 1 o entre 330° y 30°. A modo de ejemplo, se ofrece una segunda porción entre las 5 y las 7 horas o entre 150° y 210°. En consecuencia, el segundo intervalo de ángulo de rotación comprende una primera porción y una segunda porción. La primera porción cubre una gama comprendida entre la 1 y las 5 horas o entre 30° y 150 °. La segunda porción cubre una gama entre las 7 y las 11 horas o entre 210 ° y 330 °. En la zona comprendida entre las 11 y la 1 (es decir, entre 330° y 30°) y entre las 5 y las 7 (es decir, entre 150° y 210°), es posible la observación estereoscópica y la reproducción de imágenes. Se entiende que las indicaciones anteriores para el primer intervalo de ángulo de rotación y el segundo intervalo de ángulo de rotación son de naturaleza ejemplar y no deben entenderse como restrictivas. El primer intervalo de ángulo de rotación puede estar simétricamente alineado con la perpendicular (posición 0°). Sin embargo, también son concebibles intervalos angulares no simétricos con respecto a la perpendicular.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control está configurado para intercambiar la primera señal de imagen y la segunda señal de imagen y para girar la primera señal de imagen y la segunda señal de imagen aproximadamente 180°.

Esto se realiza preferentemente en la porción del primer ángulo de rotación opuesta a la posición neutra desplazada 180°. De este modo, también se puede proporcionar una erección de imagen estática con función 3D durante un giro.

En consecuencia, el primer modo de reproducción según esta realización comprende dos modos de funcionamiento. El primer modo se refiere a una alineación inicial de acuerdo con la referencia del rodamiento (que define la posición neutra, por ejemplo). El segundo modo de funcionamiento se refiere al modo de giro (rotación de 180°). En consecuencia, la primera porción también puede denominarse porción de referencia y la segunda porción como porción invertida.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el segundo intervalo de ángulo de rotación comprende al menos una posición girada 90° del instrumento con respecto a la referencia de posición. Esto también se aplica, por ejemplo, a una posición torcida 270°. Al menos en ese intervalo (ángulo de balanceo de 90° o 270°), la funcionalidad estereoscópica no puede utilizarse sin más si se desea una imagen erguida. Por lo tanto, está justificado utilizar sólo un canal de observación en esta zona para obtener una imagen 2D.

Esta imagen puede entonces, al menos en realizaciones ejemplares, ser rotada electrónicamente para enderezar la imagen según se requiera.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, la primera gama de ángulos de rotación, con respecto a una escala angular en la que 0° (grados) describe una orientación ideal del instrumento con respecto a la referencia de rodamiento, comprende una primera porción que comprende una gama que tiene un primer límite entre 310° y 350° y un segundo límite entre 10° y 50°, y en la que la primera gama de ángulos de rotación comprende preferentemente una segunda porción desplazada 180° con respecto a la primera porción. A modo de ejemplo, el primer intervalo de ángulos de rotación está dispuesto simétricamente con respecto a una vertical (a 0°). Por consiguiente, la primera gama de ángulos de rotación comprende, a título de ejemplo, una gama comprendida entre /- 10° (más/menos 10°) y /- 50° con respecto a la vertical, abarcando así 0° /- 10° para una gama pequeña y 0° /- 50° para una gama grande. A modo de ejemplo, el primer intervalo de ángulo de rotación cubre un intervalo de 0° /- 45°. En otro ejemplo, el primer intervalo de ángulo de rotación cubre un intervalo de 0° /- 30°. Por consiguiente, la segunda porción puede abarcar una gama de 180° /- 10° a 180° /- 50°, por ejemplo 180° /- 30° o 180° /- 45°.

En términos absolutos, en una realización, la primera porción del primer intervalo de ángulo de rotación se extiende entre 330° y 30°, donde la segunda porción del primer intervalo de ángulo de rotación se extiende entre 150° y 210°. El segundo intervalo de ángulo de rotación en el que el instrumento es operable en el segundo modo de reproducción puede extenderse de manera complementaria al primer intervalo de ángulo de rotación, por ejemplo con una primera porción entre 30° y 150° y una segunda porción entre 210° y 330°.

En otra realización, la primera porción del primer intervalo de ángulo de rotación se extiende entre 315° y 45°, donde la segunda porción del primer intervalo de ángulo de rotación se extiende entre 135° y 225°. Por consiguiente, en esta realización, el segundo ángulo de rotación comprende una primera porción entre 45° y 135° y una segunda porción entre 225° y 315°.

En una tercera realización, la primera porción del primer intervalo de ángulo de rotación se extiende entre 345° y 15°, donde la segunda porción del primer intervalo de ángulo de rotación se extiende entre 165° y 195°. Por consiguiente, en esta realización, el segundo intervalo de ángulo de rotación comprende una primera porción entre 15° y 165° y una segunda porción entre 195° y 345°.

Se entiende que también son concebibles otras realizaciones para el primer intervalo de ángulos de rotación, es decir, el primer modo de reproducción, y el segundo intervalo de ángulos de rotación, es decir, el segundo modo de reproducción.

El primer intervalo de ángulo de rotación, es decir, el intervalo con reproducción estereoscópica pero sin enderezamiento integral de la imagen, se selecciona, por ejemplo, de forma que el operador pueda seguir orientándose bien en la imagen, lo que suele ocurrir con una ligera inclinación. Esto ofrece la ventaja de la reproducción estereoscópica. En función del uso específico del sistema de formación de imágenes o de las preferencias objetivas y subjetivas de los distintos operadores, puede definirse el primer intervalo del ángulo de rotación o el segundo intervalo del ángulo de rotación.

Es concebible predefinir el primer intervalo de ángulo de rotación. También es concebible especificar un pequeño número de variantes para el primer intervalo de ángulo de rotación (por ejemplo /- 30° o /- 45°, en cada caso en relación con la vertical - a 0° y posiblemente a 180°), entre las que el operador puede elegir. También es concebible dar al operador la posibilidad de definir libremente el intervalo del primer ángulo de rotación y, por lo tanto, también el intervalo del segundo ángulo de rotación dentro de amplios límites.

Generalmente, las secciones pueden incluir intervalos de al menos 355° a 5° (es decir, al menos /- 5°) y al menos 175° a 185°. Esto incluye realizaciones en las que el primer intervalo angular comprende valores entre /- 30° y /-45°, cada uno relativo a una posición de 0° y, si procede, a una posición de 180°. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. Otros intervalos angulares son concebibles. Si se define uno de los dos intervalos de ángulos de rotación, se puede derivar el otro intervalo de ángulos de rotación correspondiente. Los dos intervalos de ángulos de rotación se complementan hasta 360° en este ejemplo de realización. En el círculo completo, cada una de las dos gamas de ángulos de rotación puede proporcionarse dos veces, con un desfase de 180°.

De acuerdo con otra realización ejemplar, el primer intervalo de ángulos de rotación incluye porciones entre 315° y 45° y entre 135° y 225°. Así, la segunda gama de ángulos de rotación incluye secciones comprendidas entre 45° y 135° y entre 215° y 315°. Según otra realización ejemplar, el primer intervalo de ángulos de rotación comprende secciones comprendidas entre 330° y 30° y entre 150° y 210°. Así, el segundo intervalo de ángulos de rotación incluye secciones comprendidas entre 30° y 150° y entre 210° y 330°. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control es operable para proporcionar una transición ajustada al cambiar entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción, comprendiendo preferentemente la transición un ajuste entre la orientación de la señal mono en el segundo modo de reproducción y la orientación de la señal estereoscópica en el primer modo de reproducción en un ángulo de cambio entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción.

La transición (también llamada modo de transición) hace que el cambio entre la visualización estereoscópica y la visualización 2D sea más armonioso para el operador. Las señales de imagen emitidas en el primer modo de reproducción (estereoscópica) se preparan regularmente por separado para el ojo derecho y el izquierdo. Esto puede incluir, por ejemplo, medias imágenes que muestren el objeto de observación desde dos ángulos ligeramente diferentes. Al cambiar entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción (y viceversa), se produce en consecuencia un cambio entre una visualización con dos campos diferentes y una visualización con imágenes uniformes para el ojo derecho y el izquierdo. Por ejemplo, durante la transición, una de las dos medias imágenes se desvanece deliberadamente, tras lo cual la otra media imagen pasa a ser decisiva para ambos ojos (y viceversa para el otro modo de reproducción).

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control está configurado para alinear las imágenes emitidas en el segundo modo de reproducción de una manera dependiente del ángulo de rotación, de modo que haya preferentemente una transición con pocos saltos o sin saltos entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción.

De este modo, se hace posible una transición constante o casi constante sin una imagen "saltarina". Por lo tanto, es preferente que no se produzcan cambios bruscos en la orientación rotacional de la imagen cuando se gira el instrumento y se produce un cambio entre el primer y el segundo modo de reproducción. En otras palabras, al menos en realizaciones ejemplares, se habilita una transición de bajo salto de ángulo de rotación o sin salto de ángulo de rotación entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción. Ni que decir tiene que los saltos más pequeños también pueden ser bastante aceptables y posibles. Sin embargo, estos saltos no deberían tener un efecto perjudicial en la orientación visual del observador en la imagen mostrada.

Este diseño tiene en cuenta el hecho de que, al menos en realizaciones ejemplares, el primer modo de reproducción incluye intervalos angulares tolerantes (tales como 330° a 30° o incluso mayores) en los que la imagen es capturada y reproducida estereoscópicamente en el plano del objeto, omitiéndose el enderezamiento estricto de la imagen en este (pequeño) intervalo. La reproducción estereoscópica sólo suele ser útil si la imagen mostrada gira con la rotación del instrumento, por así decirlo.

Sin embargo, si a continuación se abandona el primer intervalo angular en el que es posible el primer modo de reproducción, una transición brusca al segundo modo de reproducción provocaría, en caso necesario, un enderezamiento inmediato de la imagen con respecto a la referencia de posición. Sin embargo, esto tiene la consecuencia de que la imagen "saltaría hacia delante" o "saltaría hacia atrás" desde el punto de vista del observador. Por lo tanto, al menos en realizaciones ejemplares, se contempla proporcionar un modo de traspaso para que esta transición sea menos brusca.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control interpola las imágenes a emitir entre el estado no erigido y el estado erigido en el segundo modo de reproducción. De esta manera, la transición se puede hacer uniforme e idealmente suave o uniforme mediante pasos de interpolación adecuados. Esto mejora la percepción y evita una tensión visual excesiva en el usuario durante la percepción.

Dependiendo del ángulo de rotación del instrumento, la orientación de la imagen a emitir cambia, aunque se sigue produciendo una erección. La interpolación de las imágenes (o la interpolación de la orientación de las imágenes) ayuda a evitar o al menos reducir los saltos en la transición entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción. La interpolación tiene lugar, por ejemplo, entre una rotación real durante la transferencia entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción y una orientación objetivo correspondiente a la imagen erigida (idealmente o casi idealmente).

Esto significa que inmediatamente durante la transición entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción, no se produce un "salto" de la imagen ni una rotación brusca de la misma. En cambio, la imagen se mueve o gira continuamente. Así, por un lado, el observador percibe el cambio entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción (que también incluye un cambio entre 3D y 2D). Además, el primer modo de reproducción con reproducción estereoscópica puede diseñarse de manera suficientemente tolerante, de modo que el efecto estereoscópico no sólo sea posible con una alineación absolutamente precisa de la unidad de captura de imágenes con respecto a la referencia de posición.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control está adaptado para alinear las imágenes que se emitirán en el segundo modo de reproducción entre un ángulo de cambio asociado con la transición entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción, y en el que la imagen en particular tiene una orientación correspondiente al ángulo de cambio, y un ángulo límite o intervalo de ángulo límite del instrumento en el segundo modo de reproducción.

A modo de ejemplo, el ángulo crítico describe un intervalo en el que la imagen reproducida está totalmente erguida, es decir, en el que la orientación de la imagen reproducida coincide con la orientación nominal definida por la referencia de posición o un horizonte artificial seleccionado. Como ejemplo, el ángulo límite se asigna a una orientación de rotación del instrumento de 90° así como de 270°. Así que puede haber dos ángulos límite. También es concebible ofrecer el enderezamiento completo de la imagen en una gama de ángulos límite, es decir, no sólo en una posición angular determinada. Dicha gama de ángulos límite puede abarcar ejemplarmente una gama de 90° /-15°. Un segundo ángulo límite complementario puede abarcar, por ejemplo, una gama de 270° /-15°. Esto significa que cuando se gira el instrumento en esta zona, la imagen reproducida no cambia de orientación, o sólo de forma insignificante.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el ángulo de cambio, relativo a una escala angular en la que 0° describe una orientación ideal del instrumento con respecto a la referencia de rodamiento, es de 25° a 50°, preferentemente de 30° a 45°. Por consiguiente, si el primer intervalo de ángulos es simétrico, existe otro ángulo de cambio simétrico con respecto a la vertical, por ejemplo en el intervalo comprendido entre 310° y 335°, preferentemente entre 315° y 330°. En una realización ejemplar, los ángulos de conmutación corresponden a los límites de la primera gama de ángulos de rotación en el primer modo de reproducción.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el dispositivo de control está adaptado para girar las imágenes que se van a emitir en el segundo modo de reproducción entre el ángulo umbral o el intervalo de ángulos umbral y un ángulo de cambio adicional, de modo que la orientación de la imagen visualizada se adapte al ángulo de cambio adicional cuando el instrumento se gira hacia el ángulo de cambio adicional.

El ángulo de cambio adicional describe la transición entre el segundo modo de reproducción y el primer modo de reproducción en una orientación por encima de la cabeza del instrumento, en la que, dada la posición girada de al menos aproximadamente 180° del instrumento para la reproducción estereoscópica, la primera señal de imagen y la segunda señal de imagen se intercambian y giran cada una 180°, al menos en una realización ejemplar. Así, la imagen es básicamente vertical, con ciertos ángulos de rotación tolerados para una reproducción estereoscópica robusta.

En una realización ejemplar, la imagen reproducida no se muestra en consecuencia en un estado girado más allá del (primer) ángulo de cambio. En una primera realización, esto incluye mostrar la imagen reproducida sólo en un estado girado dentro de /- 45° tanto en el primer modo de reproducción como en el segundo modo de reproducción. En otra realización, la imagen reproducida se muestra sólo en un estado girado dentro de /- 30° tanto en el primer modo de reproducción como en el segundo modo de reproducción.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el ángulo de cambio adicional, con respecto a una escala angular en la que 0° describe una orientación ideal del instrumento con respecto a la referencia de rodamiento, es de 130° a 155°, preferentemente de 135° a 150°, siendo el ángulo límite de aproximadamente 90°. Por consiguiente, si el primer intervalo de ángulos es simétrico, existe otro ángulo de cambio simétrico con respecto a la vertical, por ejemplo en el intervalo comprendido entre 205° y 230°, preferentemente entre 210° y 225°.

Según otra realización ejemplar del instrumento, el dispositivo de control permite un cambio de la referencia de posición, en particular un cambio con respecto a una referencia de posición ideal dada por la orientación de la unidad de captura de imágenes. Normalmente, la referencia de posición resulta de la disposición de las dos aberturas de la unidad de captura de imágenes. Por ejemplo, el instrumento se encuentra en una orientación ideal en la que un observador puede percibir una imagen vertical estereoscópicamente si las dos aberturas están desplazadas entre sí en un plano horizontal (orientación horizontal de la base estereoscópica).

En consecuencia, esta orientación también sería la referencia para la orientación de la imagen en el segundo modo de reproducción. Sin embargo, también existen aplicaciones conocidas en las que se desea un ajuste de la referencia del rodamiento. Este puede ser el caso, por ejemplo, cuando el objeto de observación (por ejemplo, el paciente) se reubica, pero cuando al mismo tiempo debe mantenerse la asociación entre el objeto de observación y la imagen (erigida) emitida por el instrumento de observación. A continuación, se puede definir un horizonte artificial, que resulta de un desplazamiento elegido (ángulo de desplazamiento) con respecto al horizonte original (por ejemplo, en la alineación ideal).

En tal modo de operación con horizonte artificial ajustado, el horizonte artificial recién ajustado puede ser ahora la nueva referencia de marcación para la alineación del instrumento. En el segundo modo de reproducción, las imágenes reproducidas pueden enderezarse observando la nueva referencia de posición. Se entiende que en el primer modo de reproducción, cuando se cambia el horizonte artificial, la orientación física de la unidad de captura de imágenes no se modifica. Al cambiar del segundo modo de reproducción al primer modo de reproducción, se produce una transición entre la imagen 2D erigida y la imagen estereoscópica no erigida. Por tanto, la imagen saltaría "hacia delante" o "hacia atrás", con lo que la transición puede hacerse suavemente como se ha descrito antes. Que la imagen salte "hacia delante" o "hacia atrás" depende del sentido de giro. Una situación similar puede producirse si el primer modo de reproducción incluye una segunda porción (posición volteada) desplazada 180° con respecto a la primera porción (posición neutra).

Para detectar la posición/orientación rotacional de la unidad de captura de imágenes, se proporciona, a modo de ejemplo, al menos un sensor de posición. El sensor de posición detecta, a modo de ejemplo, una posición de balanceo (rotación alrededor del eje longitudinal) del instrumento de observación y/o de la unidad de captura de imágenes. En un endoscopio estereoscópico, el sensor de posición detecta, por ejemplo, una posición de balanceo del eje del instrumento.

Se pueden concebir varios diseños del sensor de posición. Esto puede incluir uno o más acelerómetros. Los sensores de aceleración pueden detectar posiciones relativas. Por ejemplo, pueden utilizarse giroscopios o sensores similares para detectar una posición/orientación absoluta. Se entiende que el sensor de posición puede comprender al menos un sensor discreto. En realizaciones ejemplares, el sensor de posición está dispuesto en el instrumento. El sensor de posición se encuentra, por ejemplo, en el eje del instrumento, en el mango o en el cabezal de observación.

El sensor de posición puede estar situado en el extremo proximal o en el extremo distal del instrumento. Si se instalan varios sensores, pueden distribuirse espacialmente. Una distribución espacial permite detectar la posición o la orientación teniendo en cuenta la orientación relativa entre los sensores de posición.

Sin embargo, también es concebible diseñar el sensor de posición al menos parcialmente por software. El sensor de posición no tiene por qué ser un sensor discreto. El sensor de posición también puede ser un rastreador situado en el instrumento o sobre él, que es detectado ópticamente, mediante cambios en el campo magnético o transmisiones directas de señales electromagnéticas por un sistema de navegación externo y permite calcular la posición del instrumento. También se puede detectar una posición de la imagen capturada y reproducida mediante operaciones de procesamiento de imágenes, especialmente cuando se realiza un seguimiento del movimiento. Esto puede incluir, por ejemplo, el reconocimiento de patrones, de modo que se determine una posición en la imagen y ésta se mantenga continuamente a medida que se mueve el instrumento o la unidad de captura de imágenes, al menos en el segundo modo de reproducción.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el instrumento de observación está diseñado como un instrumento con una dirección de visión inclinada. A los efectos de la presente divulgación, una línea de visión inclinada significa, por ejemplo, una inclinación de un eje óptico de la lente con respecto a un eje longitudinal (eje de rotación) del eje.

Se conocen instrumentos con una dirección de visión inclinada, por ejemplo, 10°, 15°, 20°, 30° o 45°. Tales ángulos de inclinación también son concebibles dentro del ámbito de la presente divulgación. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. Al menos en realizaciones ejemplares, el término dirección de visión inclinada no incluye una dirección de visión lateral absoluta (inclinada 90° con respecto al eje longitudinal). Estos instrumentos se denominan instrumentos de visión lateral.

También se conocen instrumentos con dirección de visión variable, en los que se puede ajustar un ángulo de inclinación con respecto al eje longitudinal. Un instrumento con una dirección de visión inclinada también puede denominarse instrumento de visión oblicua. El ángulo de inclinación de la línea de visión comprende, a título de ejemplo, valores comprendidos entre 10° y 60° con respecto al eje longitudinal.

Los instrumentos con dirección de visión inclinada plantean desafíos especiales en el movimiento de balanceo alrededor del eje del árbol cuando la observación estereoscópica es importante. Los instrumentos con una línea de visión inclinada suelen girar deliberadamente alrededor del eje del árbol para variar el campo de visión actual o cambiar la reproducción de los objetos en el campo de visión. De este modo, se pueden observar distintas zonas u objetos de observación en función del ángulo de balanceo respectivo. Sin embargo, al menos en las realizaciones ejemplares, esto significa que ciertas secciones de las zonas de rotación pueden capturarse estereoscópicamente, mientras que otras secciones sólo pueden capturarse y reproducirse monoscópicamente, al menos cuando se desea la erección de la imagen.

Si, en la observación estereoscópica, las imágenes individuales se erigen cada una por separado, entonces, cuando el instrumento es rotado (enrollado), la orientación de la base estereoscópica también tendría que ser ajustada dependiendo del ángulo de rotación para que la observación estereoscópica con el ojo derecho e izquierdo sea posible. En consecuencia, sería necesario un movimiento giratorio adicional combinado e interno de los sensores de imagen o de las lentes de la unidad de captura de imágenes para que la base estereoscópica se adapte a la orientación deseada de la imagen durante la reproducción y a la orientación giratoria dada de la unidad de captura de imágenes. Sin embargo, esto es difícilmente factible desde el punto de vista mecánico. Además, la dirección de visión inclinada dificulta la composición de una imagen estereoscópica erguida con cualquier orientación de rotación de la unidad de captura de imágenes.

Según otra realización ejemplar del sistema o procedimiento de formación de imágenes, el instrumento de observación lleva la unidad de adquisición de imágenes, en la que la unidad de adquisición de imágenes comprende un sensor de imágenes estereoscópicas o dos sensores individuales desplazados entre sí.

Los sensores de la unidad de captura de imágenes están dispuestos ejemplarmente en o cerca del extremo distal del instrumento o de su eje. Según una realización alternativa, los sensores de la unidad de captura de imágenes están dispuestos en o cerca del extremo proximal del instrumento o de su eje.

Según otra realización ejemplar, el sistema de formación de imágenes comprende además una unidad de visualización que comprende al menos una pantalla, en particular una pantalla 3D y/o gafas 3D. Las gafas 3D pueden utilizarse, por ejemplo, en combinación con una pantalla 3D. Sin embargo, también se conocen gafas 3D que tienen sus propias pantallas. Estas unidades de visualización se denominan HMD (Head Mounted Displays). El procedimiento según la divulgación puede utilizar dicho equipo.

Preferentemente, la pantalla es adecuada para la reproducción en modo estereoscópico (reproducción 3D) utilizando los datos de imagen de ambos canales de observación, por un lado, y también para la reproducción en modo mono (reproducción 2D) utilizando los datos de imagen de un solo canal de observación, por otro lado.

En general, el instrumento puede ser operado en varios modos de operación global, al menos en realizaciones ejemplares. En una realización ejemplar, hay cuatro modos de funcionamiento globales.

En un primer modo global, el instrumento puede funcionar en al menos el primer modo de reproducción (reproducción estereoscópica) y el segundo modo de reproducción (reproducción mono), según sea necesario, para proporcionar reproducción estereoscópica, si es posible, y reproducción mono con erección de imagen, si es necesario, en áreas sin reproducción estereoscópica. Se entiende que los modos de transición también son concebibles de acuerdo con la presente divulgación, al menos en realizaciones ejemplares.

En un segundo modo global, el instrumento puede funcionar en el segundo modo de reproducción (reproducción mono), con enderezamiento de la imagen. En una realización, esto incluye no utilizar la reproducción estereoscópica en este modo.

En un tercer modo global, el instrumento también puede funcionar en un modo de reproducción para reproducción mono (reproducción de un solo campo). Sin embargo, el tercer modo global no incluye la erección. En una realización, esto incluye no utilizar la reproducción estereoscópica en este modo.

En un cuarto modo global, el instrumento puede funcionar en el primer modo de reproducción (reproducción estereoscópica). En una realización, esto incluye prescindir del enderezamiento de la imagen. En una realización, esto incluye no utilizar la reproducción mono en este modo.

Se entenderá que ciertas realizaciones comprenden el uso de dos, tres o cuatro de los modos globales.

El objeto de la presente divulgación se resuelve además mediante un programa informático según la reivindicación 15.

Se entiende que las características de la invención antes mencionadas, y las que se explicarán a continuación, pueden utilizarse no sólo en la combinación indicada en cada caso, sino también en otras combinaciones o por sí solas, sin apartarse del alcance de la presente invención.

Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la siguiente descripción de varias realizaciones preferentes con referencia a los dibujos. Mostrando:

Fig. 1: vista trasera en perspectiva fracturada de un instrumento de observación en forma de endoscopio; Fig. 2: una vista parcial lateral quebrada del instrumento según la Fig. 1;

Fig. 3: vista frontal en perspectiva de un instrumento de observación en forma de exoscopio;

Fig. 4: una vista parcial lateral quebrada del instrumento según la Fig. 3;

Fig. 5: vista esquemática simplificada de un sistema de formación de imágenes con un instrumento de observación en forma de endoscopio;

Fig. 6: vista esquemática simplificada de un sistema de imagen con función estereoscópica;

Fig. 7: vista frontal de una unidad de captura de imágenes para observación estereoscópica;

Fig. 8: otra vista de la unidad de captura de imágenes según la Fig. 7 en una reproducción girada en comparación con la Fig. 7;

Fig. 9 a Fig. 14: diversas representaciones esquemáticas simplificadas para ilustrar la relación entre un modo de visualización y una orientación de rotación actual de un instrumento de observación;

Fig. 15: un diagrama esquemático simplificado para ilustrar la composición de la imagen en la reproducción estereoscópica;

Fig. 16: otra representación de la disposición según la Fig. 15 para ilustrar la composición de la imagen con la posición girada 180°;

Fig. 17: otro diagrama esquemático simplificado para ilustrar la conmutación entre un primer modo de reproducción y un segundo modo de reproducción;

Fig. 18: un diagrama de bloques esquemáticamente simplificado que ilustra una realización de un procedimiento de observación estereoscópica con un instrumento de observación; y Fig. 19: otro diagrama de bloques esquemáticamente simplificado que ilustra otra realización de un procedimiento de observación estereoscópica con un instrumento de observación.

La Fig. 1 ilustra, mediante una vista en perspectiva, una realización ejemplar de un instrumento de observación 10 en forma de un endoscopio 12. La Fig. 2 muestra una vista lateral parcial correspondiente. El instrumento de observación 10 está diseñado, a modo de ejemplo, como un endoscopio estereoscópico 12. El endoscopio 12 está diseñado para observar el interior del cuerpo.

En general, son conocidas las aplicaciones médicas y no médicas (técnicas) de los endoscopios 12 e instrumentos de observación similares 10. El endoscopio 12 tiene un eje 14 que define un eje longitudinal 16. A modo de ejemplo, el eje 14 tiene un extremo distal y un extremo proximal. A los efectos de la presente divulgación, un extremo distal es un extremo orientado en sentido opuesto al observador (operador del instrumento) y orientado hacia el objeto de observación. Además, a efectos de la presente divulgación, un extremo proximal es un extremo orientado en sentido contrario al objeto de observación y orientado hacia el observador (operador del instrumento).

En el extremo proximal del eje 14, el endoscopio 12 tiene una carcasa 20. El operador puede agarrar y guiar el endoscopio 12 en la zona de la carcasa 20. Cuando se utiliza como instrumento médico 10 para observar el interior del cuerpo, el eje 14 del instrumento 10 puede introducirse, al menos parcialmente, en una abertura natural o artificial del cuerpo.

La carcasa 20 tiene controles 22 y conectores 24, 26 ejemplares. Las conexiones 24, 26 se refieren, por ejemplo, a una línea de suministro eléctrico, una línea de señal, una conexión de iluminación y conexiones para líquidos o gases necesarios durante el procedimiento médico.

La Fig. 2 ilustra que el instrumento 10 está diseñado ejemplarmente como un endoscopio de vista oblicua 12. En el extremo distal del eje 14 se indica una unidad de captura de imágenes 30 con un cono/campo de visión 32. El campo de visión 32 o su centro (eje 34) está inclinado con respecto al eje longitudinal 16. Los ángulos de inclinación pueden corresponder, por ejemplo, a 30°, 45°, 60° y similares. También son concebibles ángulos de inclinación mayores o menores. También se conocen endoscopios de visión oblicua 12 con dirección de visión ajustable (ángulo de inclinación ajustable). El eje 34 está diseñado ejemplarmente como una normal a la superficie del sensor de la unidad de captura de imágenes 30.

Además, en la Fig. 2, una flecha doble designada 36 ilustra un movimiento rotacional del instrumento 10 alrededor del eje longitudinal 16 del eje 14. Un movimiento de este tipo puede denominarse movimiento de balanceo. En consecuencia, el eje longitudinal 16 en esta realización es un eje de rodadura. Durante el movimiento según la flecha 36, la unidad de captura de imágenes 30, que está inclinada con respecto al eje longitudinal 16, también gira. Por consiguiente, un área significativamente mayor de un campo de objeto puede ser observado en general por tal movimiento de balanceo, incluso si el instrumento 10 no se mueve de otra manera.

Las figuras 3 y 4 ilustran otro instrumento de observación 50, que está diseñado como un denominado exoscopio 52. A modo de ejemplo, el instrumento 50 es un exoscopio estereoscópico 52. El exoscopio 52 tiene un eje 54 con un eje longitudinal 56. En el extremo proximal del eje 54, el exoscopio 52 tiene una carcasa 60 con controles 62. Además, las conexiones 64, 66 están formadas en la carcasa 60, en particular en su extremo proximal. El operador también puede sujetar el exoscopio 52 en la zona de la carcasa 60 y guiarlo y posicionarlo de este modo. En principio, también es concebible montar el exoscopio 52 en un trípode o similar. Puede tratarse de un soporte pasivo (sin posibilidad de ajuste motorizado) o de un manipulador activo (comparable a un robot, por ejemplo). Sin embargo, también es concebible su uso como instrumento manual/guiado a mano 50.

En el extremo distal del eje 54, el instrumento 50 tiene un cabezal de observación 68 con una unidad de captura de imágenes 70. En la realización ejemplar, la unidad de captura de imágenes 70 tiene un campo de visión o cono de visión 72, cuyo eje se designa 74. En la realización ejemplar mostrada en las figuras 3 y 4, el eje 74 está orientado aproximadamente perpendicular al eje longitudinal 56 a través del eje 54. El eje 74 es ejemplarmente una normal a una superficie del sensor de la unidad de captura de imagen 70. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. El eje 74 también puede ser un eje óptico de la disposición óptica de la unidad de captura de imágenes 70, independientemente de cómo estén orientados el sensor o sensores de imagen con respecto a la misma.

Además, una distancia de trabajo se indica con 78 en la Fig. 4. Se entiende que la distancia de trabajo 78 puede no estar necesariamente representada a escala en relación con las otras dimensiones del instrumento 50. En general, el exoscopio 52 según las figuras 3 y 4, a diferencia del endoscopio 12 según las figuras 1 y 2, está diseñado para observar un objeto (paciente, objeto técnico) desde el exterior (fuera del cuerpo). En este sentido, los exoscopios son similares a otros instrumentos de observación, como los microscopios.

En la Fig. 4, un movimiento de rotación/rodamiento de la unidad de captura de imágenes 70 se indica además mediante 76. Es concebible diseñar el exoscopio 52 de tal manera que la unidad de captura de imágenes 70 pueda girar alrededor del eje 74. En el caso de un instrumento oblicuo, puede darse un eje de rotación diferente. En la realización según las figuras 3 y 4, la unidad de captura de imágenes 70 puede girar en el cabezal de observación 68. Por consiguiente, el exoscopio 52 no gira en su totalidad. Para la rotación 76 se puede prever, por un lado, un accionamiento manual y, por otro, un accionamiento motorizado.

La distancia de trabajo 78 de los exoscopios suele ser significativamente mayor que la de los endoscopios. Por ejemplo, la distancia de trabajo 78 puede incluir intervalos desde 100 mm (milímetros) hasta 500 mm. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. Normalmente, los exoscopios también tienen una profundidad de campo suficientemente grande, que es significativamente mayor que la profundidad de campo de los endoscopios. A modo de ejemplo, la profundidad de campo puede incluir intervalos de al menos 5 mm, preferentemente de al menos 10 mm, más preferentemente de al menos 20 mm. Sin embargo, esto tampoco debe entenderse de forma restrictiva. A modo de ejemplo, se proporciona un exoscopio 52 con ajuste de enfoque. A modo de ejemplo, se proporciona un endoscopio 12 con una profundidad de campo fija de 20 mm. En otras palabras, tanto los exoscopios como los endoscopios pueden llevar incorporados dispositivos de ajuste de la profundidad de campo. Sin embargo, también se pueden concebir disposiciones ópticas con una profundidad de campo fija.

Tanto cuando se observa con el endoscopio 12 como cuando se observa con el exoscopio 52, es ventajoso si es posible una visión estereoscópica. Una pantalla estereoscópica permite una impresión de profundidad (impresión espacial) y facilita, por ejemplo, la navegación con instrumentos adicionales en la respectiva zona observada.

En consecuencia, se conocen tanto endoscopios 12 como exoscopios 52 con función 3D (en el sentido de observación estereoscópica). Por lo general, estos instrumentos disponen de dos sensores de imagen desplazados entre sí o de un sensor estereoscópico con las correspondientes zonas de sensores desplazadas entre sí. La observación estereoscópica es posible gracias a dos canales de observación con dos aperturas espaciadas adaptadas a la visión estereoscópica con el ojo derecho y el ojo izquierdo.

Para la reproducción estereoscópica, por ejemplo, se conocen los llamados monitores 3D que, con el uso de ayudas especiales (gafas 3D), permiten utilizar un efecto estereoscópico. Además, se conocen las llamadas HMD (Head Mounted Displays), es decir, gafas de vídeo con efecto estereoscópico que lleva el propio observador.

Sin embargo, la observación y reproducción estereoscópica alcanza sus límites cuando el instrumento se hace rodar y la base estereoscópica (línea imaginaria alrededor de la cual los dos sensores/superficies de los sensores están desplazados entre sí) cambia con respecto a un horizonte de referencia. Esto es especialmente cierto cuando se desea enderezar la imagen. El horizonte de referencia suele estar definido por la disposición de una unidad de reproducción y, en última instancia, por la disposición de los ojos humanos (distancia interpupilar, disparidad).

Por lo tanto, si la base estereoscópica de la unidad de adquisición de imágenes ya no corresponde, al menos aproximadamente, al horizonte de referencia, la reproducción estereoscópica ya no puede garantizarse con una calidad suficientemente alta, manteniendo la orientación de la imagen. Esto es cierto al menos si se intenta mantener "artificialmente" la orientación de la imagen de salida. La observación estereoscópica sin erección de la imagen es posible, pero la orientación en la imagen no erigida se hace más difícil a medida que aumenta el ángulo de rotación. Por lo tanto, no es posible simplemente aplicar medidas para el enderezamiento (digital) de imágenes con instrumentos para la observación estereoscópica. La imagen 3D se forma regularmente a partir de dos canales de observación. Una erección de imagen (digital/electrónica o a través de un actuador correspondiente para girar el sensor respectivo) podría ahora girar la imagen individual respectiva en el primer canal y en el segundo canal para erigirla. Sin embargo, en intervalos angulares grandes ya no habría suficiente correspondencia entre el horizonte de referencia y la posición de la base estereoscópica. La presente revelación aborda esta problemática.

Con referencia a las Fig. 5 y Fig. 6, se ilustra una realización ejemplar de un sistema de formación de imágenes 100 con un instrumento de observación 110 en forma de un endoscopio estereoscópico 112 mediante dos diagramas de bloques esquemáticamente muy simplificados. El endoscopio 112 tiene un eje 114 que define un eje longitudinal 116. En el extremo distal del eje 114 se encuentra una unidad de captura de imágenes 130. En la realización ejemplar mostrada en la Fig. 5, la unidad de captura de imágenes 130 está orientada en un ángulo con respecto al eje 114 de tal manera que el eje 134 está inclinado con respecto al eje longitudinal 116. El endoscopio 112 comprende además un alojamiento 120 en el extremo proximal del eje 114. La unidad de captura de imágenes 130 se alinea con un objeto de observación 140. La flecha doble curva 136 de la Fig. 5 ilustra un movimiento de balanceo del instrumento 112 alrededor del eje longitudinal 116.

En la realización ejemplar, la carcasa 120 incluye además una unidad de sensor 142, que comprende ejemplarmente un primer sensor 144. El primer sensor 144 es, por ejemplo, uno o más sensores de aceleración. De este modo, pueden detectarse los cambios de posición del instrumento 110. Además, un segundo sensor 146, como un giroscopio, se proporciona en la unidad de sensor 142 a modo de ejemplo. Los sensores 144, 146 pueden denominarse sensores de posición. Por consiguiente, la unidad de sensor 142 puede comprender sensores de posición de medición absoluta 146 y sensores de posición de medición relativa 144. Se entiende que la unidad de sensor 142 también puede proporcionarse en otra posición del instrumento 112, como cerca de la unidad de captura de imágenes 130. Otras formas de realización de la unidad de sensor 142 con al menos un sensor de posición 144, 146 son fácilmente concebibles.

También es concebible implementar la unidad de sensor 142 o al menos uno de los sensores de posición 144, 146 fuera del instrumento de observación 110. A modo de ejemplo, la supervisión de la posición/orientación del instrumento 110 también puede realizarse mediante sensores externos (seguimiento óptico o electromagnético de marcadores, o similares). En principio, también es concebible una implementación digital de al menos un sensor de posición. Esto puede incluir, por ejemplo, operaciones de procesamiento de imágenes (reconocimiento de patrones, seguimiento del movimiento, etc.). Se pueden concebir fácilmente diseños combinados para detectar la orientación, en particular la posición de balanceo actual del instrumento o de la unidad de captura de imágenes.

El instrumento 110 está acoplado a través de una línea de señal (cableada o inalámbrica) a un dispositivo de control 150 que tiene al menos una unidad de control 152. El dispositivo de control 150 también puede estar integrado, al menos parcialmente, en el instrumento 110. Sin embargo, el dispositivo de control 150 también puede diseñarse como un dispositivo de control independiente. El dispositivo de control 150 puede diseñarse generalmente como un dispositivo de control centralizado o descentralizado/distribuido. El dispositivo de control 150 está adaptado para recibir datos del instrumento 110. Estos datos se basan en información de imagen/señales de imagen capturadas por la unidad de captura de imagen 130. El dispositivo de control 150 está diseñado para procesar datos, en particular para procesar y preparar datos de imagen.

Una realización ejemplar de un dispositivo de control 150 es comercializada por el solicitante bajo la designación "IMAGE1 S" como una denominada plataforma de cámara. Normalmente, un sistema de observación estereoscópica comprende, además del instrumento (endoscopio o exoscopio), una plataforma de cámara de este tipo y al menos una unidad de reproducción (como un monitor 3D).

En la realización según la Fig. 5, el dispositivo de control 150 se acopla de nuevo (inalámbricamente o por cable) a través de una línea de señal a una unidad de visualización 160 para la reproducción estereoscópica. La unidad de visualización 160 está diseñada, a modo de ejemplo, como un monitor, en particular como un monitor 3D. Se entiende que para ver una imagen 3D (imagen estereoscópica) puede ser necesario un equipo adicional, como unas gafas adecuadas. La unidad de visualización 160 permite una reproducción del objeto observado 140, comparar el signo de referencia 164 para la designación de la imagen reproducida. En la Fig. 5, una referencia de cojinete también se indica mediante 166. La referencia de posición 166 comprende al menos un horizonte o sistema de coordenadas al que se orienta la imagen reproducida 162. Con una alineación adecuada entre la unidad de captura de imágenes 130, el objeto observado 140 y la imagen visualizada 164 en la pantalla 162, se habilita la reproducción estereoscópica.

Se entiende que la disposición mostrada en la Fig. 5 puede complementarse además con una fuente de luz u otras unidades adecuadas para su uso con el instrumento 110.

La Fig. 6 muestra, además de la Fig. 5, otras características de diseño de la realización ejemplar del sistema 100 de formación de imágenes. La unidad de captura de imágenes 130 está formada en el extremo distal del eje 114. La unidad de captura de imagen 130 comprende, a modo de ejemplo, un primer sensor de imagen 180 y un segundo sensor de imagen 182. En la realización mostrada, estos también están dispuestos en el extremo distal del eje 114. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. También son concebibles diseños con sensores de imagen dispuestos proximalmente.

Un conjunto de lentes 184 está situado aguas arriba de los sensores de imagen 180, 182. El conjunto de lentes 184 ejemplar incluye una cubierta de vidrio 186 y unidades ópticas 188, 190 que tienen aberturas asociadas con los sensores de imagen 180, 182. Las unidades ópticas 188, 190 definen el campo de visión respectivo de los sensores de imagen 180, 182. Cada uno de los dos sensores de imagen 180, 182 está asignado a un canal de observación 194, 196. Uno de los dos canales de observación 194, 196 puede designarse como canal derecho y el otro como canal izquierdo. En consecuencia, uno de los dos sensores de imagen 180, 182 puede ser designado como el sensor derecho y el otro como el sensor izquierdo.

En el ejemplo de realización según la Fig. 6, el término canal de observación no se refiere necesariamente a un canal de observación óptico. En su lugar, los canales 194, 196 están regularmente configurados como canales para transmitir datos de imagen al dispositivo de control 150, que son capturados por los sensores de imagen derecho e izquierdo 180, 182. El dispositivo de control 150 se utiliza para procesar y preparar los datos de imagen. También se dispone de dos canales de salida 200, 202 a la salida del dispositivo de control 150, que a su vez pueden denominarse canales de salida derecho e izquierdo 200, 202. Si ahora se proporciona información de imagen (como medias imágenes para el ojo derecho y el izquierdo) a través de ambos canales de salida 200, 202, ésta puede utilizarse para controlar una unidad de visualización 160 adecuada para la reproducción estereoscópica (reproducción 3D). La Fig. 6 ilustra una reproducción tridimensional del objeto de observación 164. El objeto de observación 164 se alinea además con respecto a la referencia de rodamiento 166.

La Fig. 7 y la Fig. 8 ilustran una vista frontal de una realización ejemplar de una unidad de captura de imágenes 130 con dos sensores de imagen 180, 182. En la realización mostrada, la unidad de captura de imágenes 130 se recibe en el eje 114 de un instrumento 110. Sin embargo, esto no debe entenderse de forma restrictiva. Los dos sensores de imagen 180, 182 están espaciados entre sí por una dimensión 216 que se ajusta a la base estereoscópica (por ejemplo, el espaciado de las aberturas de las unidades ópticas 188, 190). La posición relativa de los dos sensores de imagen 180, 182 define además un horizonte de sensor 218. Si el horizonte del sensor 218 de los dos sensores de imagen 180, 182 coincide con la referencia de posición 166 (en particular con el horizonte artificial), es posible una visualización 3D erguida.

La Fig. 8 ilustra un estado girado de la unidad de captura de imágenes 130 en relación con la orientación de la Fig. 7. En consecuencia, el (nuevo) horizonte del sensor 220 gira un cierto ángulo 222 con respecto al antiguo horizonte del sensor 218. Sin embargo, si el anterior horizonte del sensor 218 está orientado paralelamente al horizonte artificial de la referencia de rumbo 166, esto ya no ocurre con el nuevo horizonte del sensor 220. Además de la base retorcida 216, es evidente que hay una compensación de altura denominada 226.

La rotación/posición inclinada de la Fig. 8 complica la visualización 3D, especialmente cuando se desea la erección de la imagen, es decir, una imagen de visualización "vertical" 164 incluso con una unidad de captura de imágenes 130 giratoria. Esto es aún más cierto para los instrumentos 110 con una dirección de visión oblicua (con respecto al eje longitudinal del eje 114, que es también el eje de balanceo a modo de ejemplo).

La presente divulgación aborda estos inconvenientes con diferentes modos de reproducción en la pantalla. Por un lado, se hace hincapié en la reproducción tridimensional, en la medida de lo posible. Sin embargo, si una reproducción en 3D no parece tener sentido debido a la posición rotacional dada de la unidad de captura de imágenes, se ofrece al observador una reproducción en 2D. En el modo 2D, se puede garantizar de nuevo el enderezamiento (digital) de la imagen. El modo 2D es adecuado para casos de uso en los que la orientación de la vista desde el punto de vista del observador es más importante que la observación estereoscópica en modo 3D.

En este contexto, se hace referencia a las figuras 9-14. Las figuras 9-14 ilustran la orientación rotacional actualmente seleccionada del instrumento de observación 110 mediante una escala angular 230 con una flecha de posición 232 dibujada en ella. Además, las Figuras 9-14 muestran la reproducción y orientación resultantes para la imagen reproducida 164 del objeto de observación en la unidad de visualización 160 con respecto a una referencia posicional 166 (tal como un horizonte artificial), siempre que el procesamiento de imágenes se realice con el dispositivo de control 150 de acuerdo con una realización ejemplar de la presente divulgación. Se entiende que las ilustraciones de los ángulos de inclinación de las figuras 9-14 son meramente de naturaleza ejemplar. Son concebibles áreas más grandes, pero también más pequeñas, con representación en 3D.

La escala de ángulo de rotación 230 incluye varios intervalos 240, 242, 244, 246, de los cuales los intervalos 240 y 244 están ejemplarmente asociados con el primer modo de reproducción con visualización 3D. Por el contrario, las áreas 242, 246 están asignadas al segundo modo de reproducción con visualización 2D. El tamaño de las áreas respectivas 240, 242, 244, 246 es de naturaleza ejemplar. Entre las zonas 240, 242, 244, 246, la transición entre los diferentes modos de reproducción tiene lugar en un ángulo de cambio.

Por ejemplo, la posición 0° corresponde al estado de ángulo rotacional de la unidad de captura de imagen 130 mostrada en la Fig. 7. En la posición 0°, el horizonte 218 definido por los dos sensores 180, 182 o las ópticas de observación aguas arriba de ellos corresponde al horizonte artificial (horizontal) de la referencia de rumbo 166. Esto permite obtener una imagen 3D del objeto de observación 164. La alineación de la imagen no es necesaria en la medida en que el objeto de observación 164 se visualiza en la orientación deseada incluso sin medidas adicionales. Si ahora se gira el instrumento 110 o la unidad de adquisición de imágenes 130, aún es concebible, con pequeños ángulos de rotación (compárese con la Fig. 10), reproducir el objeto de observación 164 estereoscópicamente (reproducción 3D). Aunque ya no hay una alineación perfecta entre el horizonte 218 y la referencia de rumbo 166. Sin embargo, la desviación resultante (compárese la Fig. 8 como ejemplo) sigue siendo aceptable en el ángulo de giro mostrado en la Fig. 10. De este modo, el objeto de observación 164 puede seguir visualizándose estereoscópicamente.

En la Fig. 10, el objeto de observación 164 se visualiza con un ángulo de inclinación en el intervalo 240 correspondiente al ángulo del puntero 232 visualizado en la escala 230. Incluso esta inclinación, es decir, el abandono del enderezamiento de la imagen, sigue siendo aceptable dentro de unos límites. La ventaja reside en la conservación de la funcionalidad 3D. Sin embargo, también es concebible en principio erigir el objeto de observación 164 reproducido en la imagen también en el primer modo de reproducción (áreas 240, 244), de forma análoga a la orientación de la Fig. 9. Por un lado, esto tendría la ventaja de enderezar la imagen. Sin embargo, por otro lado, esto puede ir acompañado de otras deficiencias en la representación tridimensional. No obstante, dentro de unos límites aceptables, esto es concebible.

Por el contrario, en realizaciones significativas, se considera que el objeto de observación 164 no está erigido, al menos en la región 240. Esto también es concebible en principio (a pesar de la función de volteo que puede ser necesaria) en la zona opuesta 244.

Entre las representaciones de la Fig. 10 y la Fig. 11, hay una transición de la región 240 a la región 242. En otras palabras, la Fig. 10 muestra la pantalla en el primer modo de reproducción (3D). La Fig. 11 muestra la pantalla en el segundo modo de reproducción (2D). Como se ha explicado anteriormente, en el segundo modo de reproducción, el enderezamiento electrónico de la imagen es más fácil de implementar.

Si la imagen del objeto de observación 164 se enderezara bruscamente en la transición entre las regiones 240, 242, por ejemplo en la posición del ángulo de rotación indicada en la Fig. 11, se produciría un "salto" perceptible, comparable aproximadamente a la consecuencia directa de la representación del objeto de observación 164 en la Fig. 10 y la representación en la Fig. 12. En su lugar, dentro del ámbito de la presente divulgación, al menos en realizaciones ejemplares, se propone enderezar suavemente y no bruscamente la imagen del objeto de observación 164 a partir de la "orientación" pasada durante el cambio del primer modo de reproducción al segundo modo de reproducción. Este movimiento de transición hace que el cambio entre los dos modos de reproducción resulte más cómodo para el observador. En otras palabras, se produce una interpolación de la imagen reproducida entre dos orientaciones (tanto parcialmente girada como erguida).

De forma similar, cuando se cambia del segundo modo de reproducción al primer modo de reproducción, es concebible corregir ligeramente la orientación de la imagen mientras se está todavía en la visualización 2D para anticipar una transición suave hacia la inclinación esperada del objeto de observación reproducido 164 al entrar en el primer modo de reproducción. Aquí la imagen se interpola entre la orientación erguida y la orientación parcialmente girada. Véase también la transición descrita a continuación en las figuras 13 y 14.

La Fig. 12 ilustra que el enderezamiento de la imagen se habilita entonces dentro del área 242 en la que se utiliza el segundo modo de reproducción. El enderezamiento de la imagen puede realizarse para la imagen 2D del objeto de observación 164 de una manera ya conocida en principio. Así es como se conoce el enderezamiento digital de imágenes. Además, se conoce la alineación de la imagen por movimiento del sensor de imagen.

En la Fig. 12, el puntero 232 está en un ángulo crítico en el intervalo 242. En el ejemplo de realización, el ángulo límite es de unos 90°. En la zona opuesta 246, que también está asignada al segundo modo de reproducción, otro ángulo de limitación es ejemplarmente de unos 270°. Al menos cuando el instrumento se ha girado hacia el ángulo límite, es decir, unos 90° o 270°, se proporciona un enderezamiento completo de la imagen en el ejemplo de realización. El objeto de observación 164 está perfectamente alineado, o al menos aproximadamente alineado, con respecto a la referencia de orientación en el ángulo crítico. Entre la orientación en el ángulo de cambio (transición entre el intervalo 240 y el intervalo 242, compárese también la Fig. 11) y la orientación en el ángulo límite según la Fig. 12, puede tener lugar un enderezamiento gradual del objeto de observación 164, dependiente del ángulo de giro.

En base a la orientación de la Fig. 12, la Fig. 13 ilustra una condición en la cual el puntero 232 está todavía en el área 242 pero se está aproximando al área 244. Así, a partir del segundo modo de reproducción, queda pendiente una transición al primer modo de reproducción. Por lo tanto, en la Fig. 13, la orientación del objeto de observación reproducido 164 ya está adaptada a la orientación esperada al entrar en el primer modo de reproducción.

La Fig. 14 muestra tal condición. El instrumento 110 o la unidad de captura de imágenes 130 se gira casi 180°. Sin embargo, ahora vuelve a ser posible una representación en 3D. Además, el objeto de observación reproducido 164 tiene una orientación al menos verticalmente correcta con respecto a la disposición original (Fig. 9). Basándose en la orientación dada del instrumento o de la unidad de captura de imágenes 130, en la Fig. 14 tiene lugar el llamado volteo de imagen, que comprende, por un lado, una rotación de las imágenes individuales en 180° y, por otro, un intercambio de los dos canales.

En general, incluso cuando el instrumento o la unidad de captura de imágenes están rodando, el observador recibe una imagen fácil de capturar y con una orientación comprensible. La representación 3D puede utilizarse siempre que parezca posible en las condiciones dadas. Se puede cambiar automáticamente entre 3D y 2D. La conmutación manual también es concebible, al menos como opción adicional.

Se entiende que la secuencia de ilustraciones de la Fig. 9 a la Fig. 14 se refiere a un instrumento con una línea de visión recta. Sin embargo, las afirmaciones anteriores también son transferibles a los instrumentos con dirección de visión oblicua/inclinada. Se entiende que en el caso de los instrumentos con una dirección de visión oblicua, el campo de visión se desplaza de tal manera que aparecen diferentes objetos de observación en el campo de visión cuando el instrumento gira. Sin embargo, las afirmaciones anteriores pueden aplicarse a la orientación. La ventaja surge a más tardar cuando se utilizan otros instrumentos (fórceps, pinzas y similares) además del instrumento de observación y aparecen al menos parcialmente en el campo de visión.

Con la ayuda de la ilustración esquemáticamente muy simplificada de las Figuras 15 y 16, se describe el giro de imagen ya mencionado anteriormente cuando el instrumento 110 gira 180°. En la Fig. 15 y la Fig. 16, el instrumento 110 se encuentra respectivamente en una de las regiones 240, 244 donde la representación 3D es útil y deseada. La Fig. 15 muestra un estado que corresponde aproximadamente al estado mostrado en la Fig. 9. Cada uno de los dos sensores 180, 182 capta una imagen para los dos canales 194, 196. El dispositivo de control 150 comprende un bloque que asigna esquemáticamente los dos canales 194, 196 a los canales de salida 200, 202. En la configuración según la Fig. 15, la imagen registrada de los dos sensores 180, 182 ya tiene la orientación deseada. Por consiguiente, sólo hay que combinar la señal de los dos sensores 180, 182 para permitir una representación tridimensional en el objeto de observación reproducido 164.

Por el contrario, los dos sensores 180, 182 detectan la imagen al revés debido a la rotación intermedia en 180° según la configuración de la Fig. 16. Sin embargo, si los datos de imagen de ambos canales 194, 196 fueran simplemente rotados (compare los bloques 250, 252), entonces el primer canal y el segundo canal seguirían siendo intercambiados. Por lo tanto, en el ejemplo de realización según la Fig. 16, se propone girar las dos imágenes (parciales) de los dos sensores 180, 182 por un lado para enderezar la imagen individual respectiva. Además, en este ejemplo de realización, la señal de los dos canales 194, 196 se intercambia (cross-routed) durante el procesamiento y reenvío a los canales de salida 200, 202, ejemplificado por el bloque 254. Así se realiza el volteo de imagen (también llamado volteo de 180°). En el área 244, es posible una visualización aproximadamente erguida en modo 3D incluso si el instrumento 110 o la unidad de captura de imágenes 130 se giran 180°. Cerca de la posición de 180°, también se desea una representación en 3D.

Se entiende que los bloques 250, 252, 254 pueden ser bloques funcionales del dispositivo de control 150. Los bloques 250, 252, 254 pueden realizarse en software y/o hardware. Los bloques 250, 252, 254 pueden diseñarse como bloques discretos con una función individual específica o como bloques de función universal.

La funcionalidad del instrumento 110 ilustrado con referencia a las Figuras 9-16 puede ser controlada por el dispositivo de control 150 en un modo de operación asociado. En una realización ejemplar, el instrumento 110 con el dispositivo de control 150 también es capaz de otros modos de funcionamiento.

Un primer modo de funcionamiento comprende, por ejemplo, el funcionamiento del instrumento 110 en un modo sólo 2D, es decir, sin reproducción estereoscópica, prescindiendo además de la erección de la imagen. En consecuencia, la imagen reproducida girará de forma análoga a la rotación del instrumento 110 o de la unidad de captura de imágenes. Por ejemplo, un segundo modo de funcionamiento comprende operar el instrumento 110 en un modo estereoscópico con reproducción estereoscópica. A ello se añade el hecho de que se prescinde del enderezamiento de la imagen.

Un tercer modo de operación comprende la operación del instrumento 110 en modo 2D, siendo erguido continuamente con respecto a un horizonte de referencia. Por lo tanto, lo ideal es que la orientación de rotación de la imagen visualizada no cambie al girar el instrumento. En aras de la exhaustividad, cabe señalar que con los instrumentos de visión oblicua, el contenido de la imagen (el campo de visión) cambia cuando se gira el instrumento. Sin embargo, la imagen mostrada conserva su orientación de rotación. El cuarto modo de funcionamiento es un funcionamiento combinado con reproducción estereoscópica (primer modo de reproducción) y reproducción 2D (segundo modo de reproducción), en el que al menos en el segundo modo de reproducción la imagen se erige al menos parcialmente.

Con referencia a la Fig. 17, una escala angular 330, que corresponde en principio a la escala angular 230 según las Figs. 9-16, se utiliza para ilustrar la transición entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción, así como una transformación de la imagen (interpolación) concebible en el segundo modo de reproducción como parte de la erección de la imagen. La escala angular 330 representa un círculo completo correspondiente a una rotación completa alrededor del eje de balanceo. Se proporcionan subáreas 340, 344 que están asociadas con el primer modo de reproducción. Además, se proporcionan subáreas 342, 346 que están asociadas con el segundo modo de reproducción. Los ángulos de conmutación 350, 352, 354, 356 se asignan a las transiciones respectivas. Los ángulos de conmutación 350, 352, 354, 356 son, por ejemplo, 45°, 135°, 225° y 315°. En una realización alternativa no mostrada en la Fig. 17, los ángulos de conmutación 350, 352, 354, 356 son 30°, 150°, 210° y 330°.

El puntero 360 ilustra la posición rotacional del instrumento 110 o de su unidad de captura de imágenes 130 durante la rotación en el primer modo de reproducción (áreas 340, 344) y en el segundo modo de reproducción (áreas 342, 346). La Fig. 17 también muestra los ángulos límite 362, 364 en las respectivas subáreas 342, 346 del segundo modo de reproducción. A modo de ejemplo, los ángulos limitadores 362, 364 se sitúan cada uno en el centro de la subárea 342, 346. Así, el ángulo límite 362 es de 90° a modo de ejemplo. A modo de ejemplo, el ángulo límite 364 es de 270°.

La Fig. 17 incluye además un diagrama correspondiente 370 que comprende un desenrollado de la escala angular 330. Un eje 372 describe el ángulo de rotación/ángulo de balanceo actual del instrumento 110 o de su unidad de captura de imágenes 130 y, por lo tanto, corresponde a la posición respectiva del puntero 360 durante la rotación. Otro eje 374 describe un ángulo de inclinación resultante, es decir, una orientación de rotación resultante de la imagen visualizada.

En el ejemplo de realización según la Fig. 17, los subintervalos 340, 344 cubren intervalos ejemplares de 0° /- 45° y 180° /- 45°. En estos intervalos, la reproducción estereoscópica es concebible, el instrumento es operable en el primer modo de reproducción. En el primer modo de reproducción, no se proporciona un enderezamiento electrónico completo de la imagen. Por consiguiente, la inclinación de la imagen visualizada con respecto a la referencia de orientación (horizonte artificial) se desarrolla proporcionalmente o incluso directamente proporcional al ángulo de rotación del instrumento 110 o de su unidad de captura de imágenes 130. Esto se ilustra en el diagrama 370 por la línea marcada 380, comparar las secciones entre 0° y 45°, entre 135° y 225°, y entre 315° y 360°. Así, si el instrumento 110 se gira 30° con respecto a la referencia de rodamiento, la imagen reproducida también se gira 30°. En la porción entre 135° y 225°, el instrumento 110 está sustancialmente invertido en su orientación rotacional de modo que la imagen reproducida puede ser ajustada de manera análoga a la realización ilustrada en la Fig. 16 para proporcionar una cuasi-erección estática. A continuación, la imagen de los dos canales de observación también se gira para que la imagen de salida tenga al menos aproximadamente la orientación deseada.

En las secciones restantes 342, 346, sin embargo, se utiliza una representación 2D basada en un canal de observación, comparar las secciones entre 45° y 135° y entre 225° y 315°. En el segundo modo de reproducción, es posible enderezar electrónicamente la imagen. Esto permite ajustar la orientación o desacoplar la orientación de la imagen visualizada del ángulo de rotación actual del instrumento. En realizaciones ejemplares, sin embargo, la imagen de salida no se endereza inmediata y constantemente a una orientación ideal en el segundo modo de reproducción. Tal orientación ideal corresponde, por ejemplo, a la posición 0° del eje 374 en el diagrama 370. Una función de este tipo tendría como consecuencia que la imagen girase bruscamente inmediatamente después de pasar uno de los ángulos de conmutación 350, 352, 354, 356, en el ejemplo de la realización en 45° con respecto a la desviación de 0°. Esto puede percibirse como desventajoso, especialmente cuando se opera en las proximidades de los respectivos ángulos de conmutación 350, 352, 354, 356.

Para contrarrestar tales "saltos" de la imagen reproducida, se propone interpolar la orientación de la imagen en el segundo modo de reproducción de manera dependiente del ángulo, de modo que, por una parte, se posibilite una erección suficientemente estable y una buena orientación en la imagen y, por otra, se minimicen o eviten los saltos angulares rotacionales.

Las curvas 382, 384, 386 ilustran orientaciones angulares ejemplares de la imagen visualizada en función de la orientación rotacional real del instrumento 110 o de la unidad de captura de imágenes 130 en el segundo modo de reproducción. Estas curvas/líneas 382, 384, 386 están situadas en las subáreas 342, 346 del segundo modo de reproducción. En el segundo modo de reproducción, las curvas 382, 384, 386 proporcionan una transición entre los subintervalos distantes 340, 344 del primer modo de reproducción, en particular sin un salto en el ángulo de rotación. La curva 382 es sustancialmente proporcional o inversamente proporcional al ángulo actual de rotación del instrumento 110. Por ejemplo, en el diagrama 370, una porción lineal se extiende entre la posición de 45° en el ángulo de cambio 350 y la posición de 135° en el ángulo de cambio 352. A medida que aumenta el ángulo de rotación del instrumento 110, la imagen visualizada gira en sentido contrario con el aumento del ángulo de rotación. Del mismo modo, en el ejemplo de realización, entre los ángulos de conmutación 354 y 356, es decir, entre 225° y 315°. Una condición límite en el ejemplo de realización según la Fig. 17 es el paso por la posición 0° en los ángulos límite 362, 364, es decir, en la posición de rotación 90° y 270° del instrumento. De este modo, el diseño simétrico de las áreas angulares 340, 342, 344, 346, en particular simétricas con respecto a la vertical, da como resultado un enderezamiento completo de la imagen visualizada aproximadamente en el centro de la respectiva área parcial 342, 346 del segundo modo de reproducción.

La curva 384 se basa básicamente en el curso de la curva 382. El curso de la curva 384, sin embargo, sigue el objetivo de realizar un enderezamiento completo de la imagen no sólo directamente en los ángulos límite 362, 364, sino también en sus proximidades (en el ejemplo unos /- 20°). El resultado es una gama en la que la imagen visualizada es suficientemente estable y no gira o lo hace de forma insignificante. No obstante, la curva contiene 384 rampas que permiten una transición suave al primer modo de reproducción.

La curva 386 se diseña ejemplarmente como un spline (tren polinómico), por lo que el curso básico se orienta hacia la curva 384. De este modo, se evitan los "pliegues" al pasar por la curva.

Se entiende que las curvas 382, 384, 386 para el segundo modo de reproducción pueden combinarse con la curva 380 para el primer modo de reproducción para implementar el comportamiento deseado en los modos de reproducción primero y segundo.

Con referencia a la Fig. 18, se utiliza un diagrama esquemático de bloques para ilustrar una realización ejemplar de un procedimiento para observación estereoscópica, en particular un procedimiento para observación estereoscópica con alineación de imagen, al menos con alineación parcial de imagen.

El procedimiento comprende una primera etapa S10 relativa a la provisión de un instrumento de observación con funcionalidad estereoscópica. El instrumento puede ser un endoscopio estereoscópico o un exoscopio estereoscópico. El instrumento suele estar provisto de una unidad de adquisición de imágenes capaz de adquirir datos de una primera imagen y datos de una segunda imagen. Para ello, la unidad de captura de imágenes puede tener un primer sensor y un segundo sensor desplazados entre sí. De este modo, se forman dos canales de observación (derecho e izquierdo). De este modo, los datos de la primera imagen y los de la segunda pueden combinarse para la observación estereoscópica. Sin embargo, esto plantea problemas con la alineación deseada de la imagen cuando se gira el instrumento, de modo que la base estereoscópica del instrumento cambia con respecto a un horizonte de referencia (ideal).

Sigue una etapa S12, que comprende la vigilancia de la posición o la detección de una posición de balanceo del instrumento o de su unidad de captación de imágenes. La posición detectada o la torsión detectada indican si la orientación dada de la unidad de captura de imágenes hace que una visualización en 3D sin enderezamiento de la imagen parezca razonable, o si se debe cambiar a una visualización en 2D utilizando sólo uno de los dos canales de observación para poder utilizar el enderezamiento electrónico de la imagen.

Dependiendo del ángulo de rotación detectado, puede seguir una etapa S14 en la que se activa un primer modo de reproducción. El primer modo de reproducción incluye la reproducción en 3D. Alternativamente, puede seguir una etapa S16 en la que se activa un segundo modo de reproducción. El segundo modo de reproducción incluye la reproducción 2D.

La etapa S14 es seguida por la etapa S18, que comprende una representación utilizando ambos canales de observación (derecho e izquierdo) para una representación 3D con impresión de profundidad. Al menos en realizaciones ejemplares del procedimiento, se prevé que la imagen reproducida del objeto de observación no se erija continuamente en el primer modo de reproducción. Esto hace girar la imagen visualizada junto con la rotación del instrumento. Sin embargo, dado que el primer modo de reproducción sólo puede utilizarse de forma significativa en intervalos limitados de ángulos de rotación, la alineación gruesa de la imagen sigue siendo correcta para que sea posible la orientación en la imagen. Sin embargo, el primer modo de reproducción tiene la ventaja de la visión estereoscópica.

Típicamente, el primer modo de reproducción también incluye una condición en la cual el instrumento o su unidad de captura de imagen es rotada aproximadamente 180°. A continuación, la base estereoscópica (definida, por ejemplo, por la posición u orientación de las aberturas de la óptica de observación) se alinea de nuevo paralela o casi paralela al horizonte de referencia. Sin embargo, para que la imagen visualizada no aparezca al revés, se produce el llamado volteo de 180°. Esto incluye, por ejemplo, una rotación de 180° de los dos canales, así como un intercambio (derecha con izquierda, y viceversa). De este modo, puede realizarse una cuasi erección en un estado de rotación de 180° junto con la visualización en 3D. Sin embargo, no se produce un enderezamiento continuo y estrecho de la imagen.

Sin embargo, si el procedimiento según la etapa S16 se ejecuta en el segundo modo de reproducción, sólo uno de los dos canales de observación se proporciona o utiliza para la reproducción en la etapa S20 subsiguiente. Esto tiene la ventaja de que ya no hay que tener en cuenta la base estereoscópica, ya que, en cierto sentido, sólo se prepara una señal mono para la salida.

En consecuencia, la imagen a emitir puede ser erigida digital/electrónicamente. La imagen se endereza en la etapa S22. En función de la posición del ángulo de rotación que se siga detectando, ahora se puede garantizar el seguimiento o la alineación continua de la imagen. Para el observador, la orientación general de la imagen no cambia o sólo cambia dentro de unos límites definidos cuando se gira el instrumento.

El procedimiento concluye en la etapa S24 con la representación de la imagen, en un ejemplo de realización ya sea una representación 3D sin erección inmediata de la imagen, excepto en el caso de una orientación invertida del instrumento, o una representación 2D con erección de la imagen.

Con referencia a la Fig. 19, se utiliza otro diagrama de bloques para describir una realización ejemplar de un procedimiento de observación estereoscópica. En principio, el procedimiento también puede diseñarse y describirse como un procedimiento para controlar un sistema de imágenes.

El procedimiento comienza con una etapa S50 relativa, por ejemplo, a la activación del sistema de formación de imágenes. A continuación se pasa a la etapa S52, relativa a la detección de una posición de rotación actual (posición de balanceo) de un instrumento o de su unidad de adquisición de imágenes. Para ello, se puede prever al menos un sensor correspondiente. La detección permite supervisar el ángulo detectado en la etapa S54. En la etapa S56, se determina en cuál de los tres intervalos angulares (globales) se encuentra actualmente el instrumento o su unidad de adquisición de imágenes. Por ejemplo, se utiliza una posición en relación con un horizonte de referencia, para lo cual puede utilizarse la base estereoscópica como referencia interna del instrumento.

Dependiendo del intervalo angular, el instrumento puede ser operado subsecuentemente en un primer modo de reproducción (etapa S58), un segundo modo de reproducción (etapa S60), o un tercer modo de reproducción (etapa s62), también referido como modo de transición.

La etapa S58 tiene como objetivo la reproducción 3D utilizando ambos canales de imagen. La etapa S60 tiene como objetivo la reproducción 2D utilizando sólo un canal de imagen y, preferentemente, también el enderezamiento continuo de la imagen. La etapa S62 tiene por objeto permitir una transición entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción.

Corriente abajo de la etapa S58 hay una etapa S64 que comprende manipulaciones de la imagen adaptadas al primer modo de reproducción para la observación 3D. Por ejemplo, la etapa S64 comprende el llamado giro de 180°, en el que se tiene en cuenta una rotación de 180° del instrumento. Esto se debe a que, si se gira el instrumento unos 180° con una base estereoscópica, básicamente vuelve a ser posible la observación en 3D. Para que la imagen aparezca en posición vertical para el observador, se requieren manipulaciones de la imagen, que se llevan a cabo en la etapa S64. Al menos en una realización ejemplar del procedimiento, en el primer modo de reproducción, aparte del posible giro de 180°, no se pretende enderezar digitalmente la imagen.

Corriente abajo de la etapa S60 hay una etapa S66 que comprende manipulaciones de la imagen adaptadas al segundo modo de reproducción. La imagen se proporciona para la reproducción en 2D. Esto incluye, al menos en algunas realizaciones, el enderezamiento continuo de la imagen, de modo que la imagen reproducida aparezca en posición vertical para el observador incluso cuando se gira el instrumento. La alineación de la imagen puede tener un objetivo estático, es decir, exactamente una orientación del objetivo. Sin embargo, la erección de la imagen también puede hacerse depender del ángulo de rotación, en particular para evitar grandes saltos al cambiar entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción.

Corriente abajo de la etapa S62 hay una etapa S68 que comprende manipulaciones de la imagen adaptadas al modo de transición. El modo de transición se utiliza principalmente para proporcionar una transición suave entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción. A modo de ejemplo, se produce la transición entre la visualización de dos campos ligeramente desplazados (estereoscópica) en el primer modo de reproducción y la visualización de una sola imagen (2D), es decir, los datos de un solo canal de observación, en el segundo modo de reproducción. Es concebible desvanecer o fundir uno de los dos campos en modo estereoscópico en un determinado periodo de tiempo (por ejemplo, un número definido de fotogramas) de modo que el otro de los dos campos se convierta en la imagen dominante. De este modo, se suaviza la transición entre 2D y 3D. De este modo, se evitan los cambios erráticos entre fotogramas sucesivos.

En la etapa S68, se lleva a cabo un ajuste o modificación de la erección para que la imagen cambie suavemente entre los diferentes modos para el observador, por lo que en lugar de un "salto" es visible una transformación/rotación suave basada en interpolaciones, que se percibe como más agradable durante la visualización.

La reproducción se realiza en la etapa S70 posterior, teniendo en cuenta el modo respectivo. La supervisión (etapa S54) tiene lugar de forma continua durante el funcionamiento del instrumento si se ha seleccionado el modo de funcionamiento correspondiente. El modo de transición S62 permite una transición visualmente agradable entre el primer modo de reproducción según la etapa S58 y el segundo modo de reproducción según la etapa S60.

La etapa S72 concluye el procedimiento y comprende, por ejemplo, la desactivación del sistema de formación de imágenes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de formación de imágenes estereoscópicas, en particular un sistema de formación de imágenes médicas, que comprende:

- un instrumento de observación (10, 50, 110) que tiene una unidad de adquisición de imágenes (30, 70, 130) para adquirir datos de la primera imagen y datos de la segunda imagen que pueden combinarse para la observación estereoscópica,

- al menos un sensor de posición (144, 146) para detectar una orientación, en particular una orientación rotacional, del instrumento (10, 50, 110) con respecto a una referencia de posición (166), y

- un dispositivo de control (150) operable en un primer modo de reproducción y un segundo modo de reproducción en función de la orientación del instrumento (10, 50, 110),

en el que el dispositivo de control (150) está configurado para emitir una señal de imagen que, en el primer modo de reproducción, comprende una señal estereoscópica en base a los datos de la primera imagen y los datos de la segunda imagen, y, en el segundo modo de reproducción, comprende una señal mono en base a los datos de la primera imagen o los datos de la segunda imagen,

en el que el dispositivo de control (150) está adaptado para erigir imágenes emitidas con la señal de imagen en el segundo modo de reproducción con respecto a un horizonte de referencia en función de la orientación.

2. El sistema de formación de imágenes según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de control (150) está adaptados para alinear las imágenes de salida en el segundo modo de reproducción de modo que la orientación de la imagen visualizada no cambie o cambie dentro de los límites definidos con respecto a un horizonte de visualización que sirve como horizonte de referencia.

3. El sistema de formación de imágenes según la reivindicación 1 o 2, en el que el dispositivo de control (150) está adaptado en el primer modo de reproducción para generar imágenes que se emitirán en un estado no erguido, de modo que los cambios en la orientación del instrumento (10, 50, 110) están asociados con cambios en la orientación de las imágenes que se van a generar.

4. El sistema de formación de imágenes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo de control (150) es operable en un primer intervalo de ángulo de rotación del instrumento (10, 50, 110) en el primer modo de reproducción, y en el que el dispositivo de control (150) es operable en un segundo intervalo de ángulo de rotación del instrumento (10, 50, 110) en el segundo modo de reproducción.

5. El sistema de formación de imágenes según la reivindicación 4, en el que el primer intervalo de ángulo de rotación comprende dos porciones desplazadas entre sí 180°, y en el que el dispositivo de control (150) está preferentemente adaptado para intercambiar la primera señal de imagen y la segunda señal de imagen y para rotar la primera señal de imagen y la segunda señal de imagen unos 180°.

6. El sistema de formación de imágenes según cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que el segundo intervalo de ángulo de rotación comprende al menos una posición del instrumento (10, 50, 110) que está girada 90° con respecto a la posición de referencia (166).

7. El sistema de formación de imágenes según una de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el primer intervalo de ángulo de rotación, en términos de una escala angular, en la que 0° indica una orientación ideal del instrumento (10, 50, 110) en relación con la posición referencia (166), comprende una primera porción que cubre un intervalo que tiene un primer límite entre 310° y 350° y un segundo límite entre 10° y 50°, y en donde el primer intervalo de ángulo de rotación comprende preferentemente una segunda porción que está desplazada en 180° en relación con la primera porción.

8. El sistema de formación de imágenes según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el dispositivo de control (150) es además operable para proporcionar una transición adaptada al cambiar entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción, y en el que la transición comprende preferentemente la adaptación entre la orientación de la señal mono en el segundo modo de reproducción y la orientación de la señal estereoscópica en el primer modo de reproducción en un ángulo de cambio entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción.

9. El sistema de formación de imágenes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el dispositivo de control (150) está adaptado para alinear las imágenes emitidas en el segundo modo de reproducción de una manera dependiente del ángulo de rotación, de modo que se produzca preferentemente una transición con pocos saltos o sin saltos entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción.

10. El sistema de formación de imágenes según la reivindicación 9, en el que el dispositivo de control (150) interpola en el segundo modo de reproducción las imágenes que se van a generar dependiendo del ángulo de rotación entre el estado no erguido y el estado erguido.

11. El sistema de formación de imágenes según la reivindicación 9 o 10, en el que el dispositivo de control (150) está configurado para erigir imágenes que se emitirán en el segundo modo de reproducción entre un ángulo de cambio, que está asociado con la transición entre el primer modo de reproducción y el segundo modo de reproducción, y en el que en particular la imagen adopta una orientación correspondiente al ángulo de cambio, y un ángulo límite o intervalo de ángulo límite del instrumento en el segundo modo de reproducción, y en el que preferentemente el ángulo de cambio, en términos de una escala angular, en cuyo 0° indica una orientación ideal del instrumento (10, 50, 110) con relación a la posición de referencia (166), está entre 25° y 50°, más preferente entre 30° y 45°.

12. El sistema de formación de imágenes según la reivindicación 11, en el que el dispositivo de control (150) está adaptado para girar las imágenes que se van a emitir en el segundo modo de reproducción entre el ángulo límite o el intervalo de ángulo límite y un ángulo de cambio adicional, de tal manera que la orientación de la imagen visualizada coincida con el ángulo de cambio adicional, cuando el instrumento se gira hacia el ángulo de cambio adicional, y en el que preferentemente el ángulo de cambio adicional, con respecto a una escala angular en la que 0° describe una orientación ideal del instrumento (10, 50, 110) con respecto a la referencia de rodamiento (166), es de 130° a 155°, más preferentemente de 135° a 150°, y en el que el ángulo límite es de 90°.

13. El sistema de formación de imágenes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el instrumento de observación (10, 50, 110) lleva la unidad de adquisición de imágenes (30, 70, 130), y en el que la unidad de adquisición de imágenes (30, 70, 130) comprende un sensor de imagen estereoscópica o dos sensores individuales (180, 182) desplazados mutuamente, y/o en el que el instrumento de observación (10, 50, 110) está diseñado como un instrumento con una dirección de visión inclinada.

14. Un procedimiento de funcionamiento de un sistema de formación de imágenes estereoscópicas (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende las etapas de:

- detectar, mediante el sensor de posición, una orientación, en particular una orientación rotacional, del instrumento (10, 50, 110) con respecto a una referencia de rodamiento (166), y

- hacer funcionar, por medio de el dispositivo de control (150), el sistema de formación de imágenes (100) en función de la orientación del instrumento (10, 50, 110) en un primer modo de reproducción o en un segundo modo de reproducción, comprendiendo:

en el primer modo de reproducción, emitir una señal de imagen que comprenda una señal estereoscópica en base a los datos de la primera imagen y los datos de la segunda imagen, en el segundo modo de reproducción, emitir una señal de imagen que comprende una señal mono, - alinear, mediante el dispositivo de control (150), las imágenes a emitir con respecto a un horizonte de referencia en función de la orientación detectada, al menos en el segundo modo de reproducción.

15. Un programa informático que comprende un código de programa adaptado para hacer que un sistema de formación de imágenes de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 ejecute las etapas del procedimiento de la reivindicación 14 cuando el programa informático se ejecuta en el dispositivo de control (150) del sistema de formación de imágenes (100).