DE112018001670T5

DE112018001670T5 - Elektronische endoskopvorrichtung

Info

Publication number: DE112018001670T5
Application number: DE112018001670.6T
Authority: DE
Inventors: Takaaki SHOJI
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-12-19
Also published as: US20190380567A1; CN110337260B; JPWO2018180339A1; WO2018180339A1; JP6779367B2; CN110337260A; US11160443B2

Abstract

Eine elektronische Endoskopvorrichtung ist vorgesehen.Eine elektronische Endoskopvorrichtung zum Erhalten eines Abbildungssignals aus einer Abbildungsvorrichtung zum Abbilden eines Objekts und zum Ausgeben eines Bildes basierend auf dem erhaltenen Abbildungssignal ist mit einer Helligkeitsberechnungseinheit versehen, die die Helligkeit des Bildes berechnet, und mit einer Steuereinheit, die eine Belichtungszeit in der Abbildungsvorrichtung exponentiell ändert, so dass sich die von der Helligkeitsberechnungseinheit berechnete Helligkeit der eingestellten Helligkeit annähert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Endoskopvorrichtung.
Stand der Technik
Ein Endoskopsystem zum Beobachten eines Lumens wie z. B. der Speiseröhre oder des Darms einer Person ist bekannt. Das Endoskopsystem dieser Art ist mit einem Endoskopprozessor versehen, der ein Bild eines Objektes, das von einem elektronischen Beobachtungsinstrument abgebildet wird, bearbeitet. Der Endoskopprozessor führt eine Bildbearbeitung wie z. B. eine Farbumwandlungsbearbeitung und eine Rauschreduzierungsbearbeitung an einem Pixelsignal durch, damit eine Bildschirmvorrichtung ein Beobachtungsbild, das für eine Bedienperson gut sichtbar ist, anzeigen kann.
Beim Anzeigen des Beobachtungsbildes durch die Bildschirmvorrichtung berechnet der Endoskopprozessor auch die Helligkeit eines Bildes auf der Basis eines Bildsignals, das von dem elektronischen Beobachtungsinstrument eingegeben wird, und steuert die Blende einer Lichtquelle und eine Belichtungszeit einer Abbildungsvorrichtung auf der Basis der berechneten Helligkeit, wodurch die Helligkeit des Beobachtungsbildes angepasst wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Dokument aus dem Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2000-270256 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie können jedoch ein Zielwert der Belichtungszeit und eine Geschwindigkeit (Übergangsgeschwindigkeit) zum Ändern der Helligkeit nicht fein eingestellt werden, und es besteht das Problem, dass sich die Helligkeit des Beobachtungsbildes drastisch ändern kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine elektronische Endoskopvorrichtung vorzusehen, die imstande ist, die Helligkeit im Beobachtungsbild flexibel zu ändern.
Lösung des Problems
Eine elektronische Endoskopvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Endoskopvorrichtung zum Erhalten eines Abbildungssignals aus einer Abbildungsvorrichtung zum Abbilden eines Objekts und Ausgeben eines Bildes basierend auf dem erhaltenen Abbildungssignal, die mit einer Helligkeitsberechnungseinheit versehen ist, die die Helligkeit des Bildes berechnet, und mit einer Steuereinheit, die eine Belichtungszeit in der Abbildungsvorrichtung exponentiell ändert, so dass sich die von der Helligkeitsberechnungseinheit berechnete Helligkeit an die eingestellte Helligkeit annähert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Helligkeit in dem Beobachtungsbild flexibel zu ändern.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer schematischen Konfiguration einer elektronischen Endoskopvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
2 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration eines Steuersystems der elektronischen Endoskopvorrichtung.
3 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Beispiel für eine Verweistabelle zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Bearbeitungsverfahrens, das von einer Steuereinheit einer Prozessorvorrichtung ausgeführt wird.
5 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Bearbeitungsverfahrens, das von einer CPU eines elektronischen Beobachtungsinstruments ausgeführt wird.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel derselben zeigen.
1 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer schematischen Konfiguration einer elektronischen Endoskopvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die elektronische Endoskopvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einem elektronischen Beobachtungsinstrument 100 zum Aufnehmen eines Bildes eines Objekts versehen, einer Prozessorvorrichtung 200 zum Verarbeiten eines Bildsignals aus dem elektronischen Beobachtungsinstrument 100, um ein Bewegtbild und ein Standbild zu erzeugen, sowie einer Monitorvorrichtung 300 zum Wiedergeben des Bewegtbildes und des Standbildes, die von der Prozessorvorrichtung 200 erzeugt werden.
Das elektronische Beobachtungsinstrument 100 ist mit einer Einführungseinheit 110 und einer Bedieneinheit 120 versehen. Die Einführungseinheit 110 ist mit einem flexiblen Schlauch 111 versehen, der mit einer flexiblen Hülle (äußerer Mantel) bedeckt ist, und ein distaler Endabschnitt 112, der mit einem Gehäuse aus Hartharz bedeckt ist, ist mit einem distalen Ende des flexiblen Schlauchs 111 verbunden. Ein Biegeabschnitt 113, der sich in einer Verbindungsstelle zwischen dem flexiblen Schlauch 111 und dem distalen Endabschnitt 112 befindet, ist derart ausgebildet, dass er durch Bedienung von der Bedieneinheit 120 aus in vertikaler und horizontaler Richtung gebogen wird. Dieser Biegemechanismus ist ein allgemein bekannter Mechanismus, der in einem allgemeinen elektronischen Beobachtungsinstrument aufgenommen ist, und der Biegeabschnitt 113 ist derart ausgebildet, dass er durch Ziehen an einem Betätigungsdraht, der mit der Betätigung der Bedieneinheit 120 gekoppelt ist, gebogen wird (insbesondere einer Drehbetätigung der Biegebedienungsknöpfe 121 und 122). Durch Ändern einer Richtung des distalen Endabschnittes 112 gemäß dem Biegevorgang durch die oben beschriebene Betätigung bewegt sich eine durch das elektronische Beobachtungsinstrument 100 abgebildete Abbildungsfläche.
Zusätzlich zu den Biegebedienungsknöpfen 121 und 122 zum Biegen des Biegeabschnittes 113 ist die Bedieneinheit 120 mit einer Luft-/Wasserzufuhrtaste 123 zum Ausstoßen von Gas und Flüssigkeit aus dem distalen Endabschnitt 112, einer Einfriertaste 124 zum Umschalten eines Beobachtungsbildes auf eine Bewegtbildanzeige oder eine Standbildanzeige, einer Zoomtaste 125 zum Anweisen eines Vergrößerns/Verkleinerns des auf der Monitorvorrichtung 300 angezeigten Beobachtungsbildes, einer Umschalttaste 126 zum Umschalten zwischen Normallicht und Behandlungslicht und dergleichen versehen.
Eine Verbindungseinheit132 ist ebenfalls mit der Bedieneinheit 120 über ein Universalkabel 131 verbunden. Das elektronische Beobachtungsinstrument 100 ist elektrisch und optisch mit der Prozessorvorrichtung 200 über die Verbindungseinheit 132 verbunden.
Die Prozessorvorrichtung 200 ist eine Vorrichtung, die mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten des Bildsignals aus dem elektronischen Beobachtungsinstrument 100 versehen ist, sowie mit einer Lichtquellenvorrichtung zum Bestrahlen einer Körperhöhle, zu der kein natürliches Licht vordringt, auf integrale Weise über das elektronische Beobachtungsinstrument 100. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Signalverarbeitungsvorrichtung und die Lichtquellenvorrichtung getrennt ausgebildet sein.
Die Prozessorvorrichtung 200 ist mit einer Verbindungseinheit 210 versehen (siehe 2), die der Verbindungseinheit 132 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 entspricht. Die Verbindungseinheit 210 hat eine Verbindungsstruktur, die der Verbindungseinheit 132 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 entspricht, und verbindet das elektronische Beobachtungsinstrument 100 elektrisch und optisch.
Die Monitorvorrichtung 300 ist eine Vorrichtung, die mit der Prozessorvorrichtung 200 zum Anzeigen des Bewegtbildes oder des Standbildes, das aus der Verarbeitungsvorrichtung 200 ausgegeben wird, verbunden ist. Die Monitorvorrichtung 300 ist eine Allzweckanzeigevorrichtung wie z. B. eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Monitorvorrichtung 300 eine Vorrichtung sein, die integral mit der Prozessorvorrichtung 200 ausgebildet ist.
2 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration eines Steuersystems der elektronischen Endoskopvorrichtung. Das elektronische Beobachtungsinstrument 100 ist mit einer Objektivoptik 151, einer Festkörperabbildungsvorrichtung 152, einer Beleuchtungslinse 161, einer Lichtführung 162 und dergleichen versehen.
Die Objektivoptik 151 und die Festkörperabbildungsvorrichtung 152 sind innerhalb eines Beobachtungsfensters (nicht gezeigt) angeordnet, das an dem distalen Endabschnitt 112 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 vorgesehen ist. Die Objektivoptik 151 ist aus einer Linsengruppe gebildet, die eine Objektivlinse und ein Prisma einschließt. Die Festkörperabbildungsvorrichtung 152 wandelt ein Bild des Objekts, das durch die Objektivoptik 151 auf einer Abbildungsfläche abgebildet wird, photoelektrisch um.
Die Festkörperabbildungsvorrichtung 152 ist eine Abbildungsvorrichtung wie z. B. eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) oder ein komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS). Mit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 sind eine Zentraleinheit (CPU) 153, ein Nur-Lese-Speicher (ROM) 154, ein Zeitgebergenerator (TG) 155, eine Analogsignal-Verarbeitungsschaltung (AFE) 156 und dergleichen verbunden. Die CPU 153 treibt den TG 155 auf der Basis eines Steuersignals an, das von der Prozessorvorrichtung 200 eingegeben wird. Die CPU 153 steuert ferner eine Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 unter Bezugnahme auf eine Information, die in dem ROM 154 gespeichert ist. Der TG 155 liefert ein Taktsignal an die Festkörperabbildungsvorrichtung 152. Die Festkörperabbildungsvorrichtung 152 akkumuliert Signalladungen von jeweiligen RGB-Farben, um den Abbildungsvorgang mit einer vorbestimmten Einzelbildrate gemäß dem aus dem TG 155 eingegebenen Taktsignal und der von der CPU 153 gesteuerten Belichtungszeit auszuführen.
Das aus der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 ausgegebene Bildsignal ist ein analoges Signal und wird einer Rauschbearbeitung und einer Verstärkungskorrekturbearbeitung durch die AFE 156 unterzogen. Die AFE 156 enthält eine Schaltung für eine korrelierte Doppelabtastung (CDS), eine Schaltung für eine automatische Verstärkungseinstellung (AGC) und einen A/D-Wandler. Die CDS führt die korrelierte Doppelabtastungsbearbeitung an dem aus der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 ausgegebenen Bildsignal aus, um ein Rauschen, das durch Antreiben der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 erzeugt wird, zu entfernen. Die AGC verstärkt das Bildsignal, aus dem das Rauschen von der CDS entfernt wird. Der A/D-Wandler wandelt das von der AGC verstärkte Bildsignal in ein digitales Bildsignal um, das eine vorbestimmte Bitanzahl hat. Die AFE 156 gibt das Bildsignal nach der A/D-Umwandlung an die Prozessorvorrichtung 200 aus.
Es wird angemerkt, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel das elektronische Beobachtungsinstrument 100 ein analoges Abbildungssignal, das von der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 ausgegeben wird, an die Prozessorvorrichtung 200 ausgeben kann, und dieses wird in der Prozessorvorrichtung 200 in ein digitales Abbildungssignal umgewandelt.
Das elektronische Beobachtungsinstrument 100 ist ferner mit der Beleuchtungslinse 161 und der Lichtführung 162 versehen. Die Beleuchtungslinse 161 ist innerhalb eines Beleuchtungsfensters angeordnet, das an dem distalen Endabschnitt 112 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 vorgesehen ist. Die Lichtführung 162, die beispielsweise aus einer Vielzahl von Quarzglasfasern gebildet ist, ist im Inneren der Einführungseinheit 110, der Bedieneinheit 120, des Universalkabels 131 und der Verbindungseinheit 132 angeordnet. Das Beleuchtungslicht, das aus der Prozessorvorrichtung 200 ausgegeben wird, wird von der Lichtführung 162 geführt, von der Beleuchtungslinse 161 gestreut und dann durch das Beleuchtungsfenster auf das Objekt aufgebracht.
Die Prozessorvorrichtung 200 ist mit einer Steuereinheit 201, einer Speichereinheit 202, einer Bedieneinheit 203, einer Lichtquellensteuereinheit 211, einer Signalverarbeitungseinheit 220, einer Bildbearbeitungseinheit 230, einer Ausgabeeinheit 240 und dergleichen versehen.
Die Steuereinheit 201 ist beispielsweise mit einer CPU, einem ROM, einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen versehen, und ein Steuerprogramm, das vorab in dem ROM gespeichert wird, wird auf dem RAM entwickelt und von der CPU ausgeführt, so dass eine ganze Vorrichtung als Teil der elektronischen Endoskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dienen kann.
Es wird angemerkt, dass die Steuereinheit 201 nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt ist und eine einzige Verarbeitungsschaltung oder eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen sein kann, einschließlich einer Einzelkern-CPU, einer Mehrkern-CPU, einem Mikrocomputer, einem flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speicher und dergleichen. Die Steuereinheit 201 kann auch Funktionen haben, wie z. B. eine Uhr, die Informationen bezüglich einer aktuellen Zeit ausgibt, einen Zeitgeber, der eine verstrichene Zeit ab Bereitstellung einer Messstartanweisung bis zur Bereitstellung einer Anweisung zum Beenden der Messung misst, und einen Zähler, der die Anzahl zählt.
Die Speichereinheit 202 ist beispielsweise aus einem nicht-flüchtigen Speicher wie z. B. einem löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einer mit einer Festplatte versehenen Aufzeichnungsvorrichtung gebildet und speichert Daten, die in der Prozessorvorrichtung 200 erzeugt werden, extern eingegebene Daten und dergleichen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Speichereinheit 202 ein tragbares Aufzeichnungsmedium, wie z. B. ein universeller serieller Bus-(USB)-Speicher und eine sichere digitale-(SD)-Karte, und kann an der Prozessorvorrichtung 200 angebracht und von derselben entfernt werden.
Die Bedieneinheit 203 ist eine Eingabevorrichtung wie z. B. ein Bedienpanel, das verschiedene Schalter und Knöpfe enthält und an einem Gehäuse der Prozessorvorrichtung 200 vorgesehen ist, eine Maus und eine Tastatur, die mit der Prozessorvorrichtung 200 verbunden sind, und dergleichen. Die Bedieneinheit 203 gibt ein Bediensignal gemäß der Bedienung der Bedienperson an die Steuereinheit 201 aus. Die Steuereinheit 201 betätigt jede Einheit der Prozessorvorrichtung 200 gemäß dem Bediensignal, das von der Bedieneinheit 203 ausgegeben wird, und einem Bediensignal, das von der Bedieneinheit 120 ausgegeben wird, die in dem elektronischen Beobachtungsinstrument 100 vorgesehen ist.
Die Lichtquellensteuereinheit 211 ist eine Steuerschaltung zum Steuern des Antriebs einer Lichtquelle 212 und eines Motors 213 unter der Steuerung der Steuereinheit 201. Die Lichtquelle 212 ist eine Lampe hoher Intensität, wie z. B. eine Xenon-Lampe, eine Halogenlampe oder eine Metallhalogenlampe, und emittiert Licht, das ein Spektrum hat, das sich von einem Bereich sichtbaren Lichts zu einem Infrarotlicht-Bereich erstreckt. Das aus der Lichtquelle 212 emittierte Licht wird von einer Kondensorlinse 214 kondensiert und über einen Revolver 215, der mit einem Filter ausgestattet ist, in Licht mit einer geeigneten Eigenschaft umgewandelt. Der Motor 213 ist mit dem Revolver 215 über einen Übertragungsmechanismus (nicht gezeigt) wie z. B. einen Arm oder ein Getriebe verbunden. Der Motor 213 ist beispielweise ein GleichstromMotor und wird unter der Steuerung der Lichtquellensteuereinheit 211 angetrieben, um einen Filter auszuwählen, der auf das emittierte Licht angewandt werden soll.
Die Signalverarbeitungseinheit 220 ist eine Verarbeitungsschaltung, wie z. B. ein digitaler Signalprozessor (DSP). Die Signalverarbeitungseinheit 220 führt verschiedene Arten der Signalverarbeitung wie Farbauszug, Farbinterpolation, Verstärkungskorrektur, Weißabgleicheinstellung und Gammakorrektur an dem Abbildungssignal durch, das von dem elektronischen Beobachtungsinstrument 100 eingegeben wird, und gibt dasselbe an die Bildbearbeitungseinheit 230 auf einer nachfolgenden Stufe aus.
Die Bildbearbeitungseinheit 230 ist eine Bearbeitungsschaltung wie z. B. ein digitaler Bildprozessor (DIP). Die Bildbearbeitungseinheit 230 erzeugt Bilddaten durch Ausführen einer Bildbearbeitung wie z. B. Skalierung, Farbverstärkungsbearbeitung und Kantenverstärkungsbearbeitung an dem Bildsignal, das von der Signalverarbeitungseinheit 220 eingegeben wird, und gibt die erzeugten Bilddaten an die Ausgabeeinheit 240 auf der nachfolgenden Stufe aus. Die Bildbearbeitungseinheit 230 berechnet auch die durchschnittliche Helligkeit und dergleichen jedes Pixels der erzeugten Bilddaten und gibt Informationen über die berechnete Helligkeit an die Steuereinheit 201 aus.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Signalverarbeitung auf einer Stufe vor der Bildbearbeitungseinheit 230 ausgeführt; es ist jedoch auch möglich, es so zu konfigurieren, dass die Signalverarbeitung, die von der Signalverarbeitungseinheit 220 ausgeführt wird, und die Bildbearbeitung, die von der Bildbearbeitungseinheit 230 ausgeführt wird, in einer Verarbeitungsschaltung ausgeführt werden.
Die Ausgabeeinheit 240 ist mit einer Verarbeitungsschaltung wie z. B. einem Videoprozessor versehen. Die Ausgabeeinheit 240 wandelt das Bildsignal, das von der Bildbearbeitungseinheit 230 eingegeben wird, in ein Videosignal um, das einen vorgegebenen Standard wie z. B. National Television System Committee (NTSC) oder Phase-Alternating Line (PAL) erfüllt. Die Ausgabeeinheit 240 gibt sequentiell das umgewandelte Videosignal an die Monitorvorrichtung 300 aus, damit ein Anzeigeschirm der Monitorvorrichtung 300 das Video des Objekts anzeigen kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise in einem Fall, in dem die Einfriertaste 124 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 nicht gedrückt wird (oder die Einfriertaste 124 losgelassen wird), das Bewegtbild auf der Monitorvorrichtung 300 angezeigt, und in einem Fall, in dem die Einfriertaste 124 gedrückt wird, wird das Standbild auf der Monitorvorrichtung 300 angezeigt.
Die Ausgabeeinheit 240 kann auch derart ausgebildet sein, dass Bewegtbilddaten, die von einem vorbestimmten Bewegtbildkompressionssystem komprimiert werden, aus dem Bildsignal erzeugt werden, das von der Bildbearbeitungseinheit 230 eingegeben wird, und die erzeugten Bewegtbilddaten als Bewegtbilddatei in der Speichereinheit 202 unter der Steuerung der Steuereinheit 201 gespeichert werden. Als Bewegtbildkompressionssystem können MPEG-2, MPEG-4 (MPEG: Moving Picture Experts Group) oder dergleichen verwendet werden. Darüber hinaus kann die Ausgabeeinheit 240 derart ausgebildet sein, dass Standbilddaten wie z. B. Joint Photographic Experts Group (JPEG)-Daten und Tagged Image File Format (TIFF)-Daten aus dem Bildsignal, das von der Bildbearbeitungseinheit 230 eingegeben wird, erzeugt und die erzeugten Standbilddaten in der Speichereinheit 202 als Standbilddatei unter der Steuerung der Steuereinheit 201 gespeichert werden.
Nachstehend wird ein Verfahren, durch das die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 die Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 steuert, beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Verweistabelle (LUT), die Steuerwerte zum Steuern der Belichtungszeit in der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 speichert, vorgesehen, und die CPU 153 steuert die Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 unter Bezugnahme auf die Verweistabelle. Eine solche Verweistabelle sollte vorab beispielsweise in dem ROM 154 gespeichert werden.
3 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Beispiel für die Verweistabelle zeigt. Die Verweistabelle ist eine Tabelle, in der eine Vielzahl von Steuerwerten zum Steuern der Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 in Verbindung mit Adresswerten gespeichert sind. Die Steuerwerte sind so eingestellt, dass die Belichtungszeit exponentiell abnimmt, wenn der Adresswert zunimmt. Insbesondere ist eine Beziehung zwischen dem Adresswert und der Belichtungszeit derart bestimmt, dass die Belichtungszeit bei einer oberen Adresse (Adresswert 0) auf 1/60 Sekunden eingestellt wird und die Belichtungszeit wird das 0,99382-fache, jedes Mal, wenn der Adresswert um 1 erhöht wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem in 3 gezeigten Beispiel zur Erklärung die Belichtungszeit anstelle des Steuerwerts gezeigt ist, aber tatsächlich ist es ausreichend, dass der Steuerwert zum Steuern der Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 gespeichert wird.
Beispielsweise beträgt bei der Ausgabe eines Full-HD-Bildes mit 60 Einzelbildern pro Sekunde ein maximaler Wert der Belichtungszeit pro Einzelbild 1/60 Sekunde. In diesem Ausführungsbeispiel wird der maximale Wert der Belichtungszeit der oberen Adresse (Adresswert 0) zugeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird in diesem Ausführungsbeispiel die Belichtungszeit eines Adresswerts n auf 1/60 ×0,99382ⁿ Sekunden eingestellt. Das heißt, die Belichtungszeit wird exponentiell geändert, so dass sich die Helligkeit sanft für menschliche Augen ändert.
Ein elektronischer Verschluss der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 kann die Belichtungszeit in Horizontal-Synchronisierungssignal-(Hsync)-Einheiten einstellen. Hier wird die Anzahl der Hsyncs in einem Einzelbild durch eine Ausgabe-Video-Periode (beispielsweise Full HD_60p und dergleichen) und der Anzahl von simultan ausgegebenen Zeilen bestimmt. Beispielsweise werden in einem Fall, in dem ein Full HD_60p-Bild gleichzeitig in zwei Zeilen ausgegeben wird, 1126 Hsyncs gleichzeitig in zwei Zeilen ausgegeben, so dass 1126/2=563 Hsyncs ausgegeben werden. Da die maximale Anzahl von Hsyncs des Full HD_60p-Bildes 1126 ist, macht es deshalb keinen Sinn, die Auflösung des elektronischen Verschlusses der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 auf 1126 oder größer einzustellen. Deshalb sind 1024 Stufen, die als Potenz von 2 am nächsten liegen, als Auflösung des elektronischen Verschlusses geeignet. Ebenso ist ein minimaler Wert der Belichtungszeit in einem Fall einer Ausgabe in Full HD_60p 1/1126 von 1/60 von 1 Sekunde (d.h. 1/67560 Sekunden).
Jedoch wird in einem Fall, in dem die Verweistabelle unter der Annahme konfiguriert ist, dass die Belichtungszeit der 1024-ten Stufe 1/67560 Sekunden beträgt, eine zweite Hälfte der Tabelle aufgrund der Beschränkung der Auflösung auf im Wesentlichen die gleiche Belichtungszeit gerundet. In diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb die Belichtungszeit der 1024-ten Stufe auf beispielsweise 1/67560x2 Sekunden eingestellt. Aus diesem Grund ist in diesem Ausführungsbeispiel die Belichtungszeit des Adresswerts n auf 1/60×0,99382ⁿ Sekunden eingestellt.
Obgleich vorstehend die Belichtungszeit bei einer Ausgabe des Full-HD-Bildes mit 60 Einzelbildern pro Sekunde beschrieben ist, kann die Belichtungszeit für den Adresswert n (n ist eine ganze Zahl nicht kleiner als 0) als 1/N × (a/H)^b in einem Fall eingestellt werden, in dem die Einzelbildrate des Ausgabebildes auf N einstellt ist, die Anzahl an Horizontal-Synchronisierungssignalen in einem Einzelbild auf H eingestellt ist und eine Konstante, die größer als 1 ist, auf a eingestellt ist. Hier ist b ein Wert, der durch Dividieren des Adresswerts n durch den maximalen Adresswert erhalten wird.
Nachstehend wird ein Steuerverfahren der Belichtungszeit in der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer Bearbeitungsprozedur, die von der Steuereinheit 201 der Prozessorvorrichtung 200 ausgeführt wird. In einem Fall, in dem die Abbildung durch die Festkörperabbildungsvorrichtung 152 gestartet wird, wird das Bildsignal in die Bildbearbeitungseinheit 230 über die AFE 156 auf der Seite des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 und die Signalverarbeitungseinheit 220 auf der Seite der Prozessorvorrichtung 200 eingegeben. Die Bildbearbeitungseinheit 230 führt die Bildbearbeitung an dem eingegebenen Bildsignal aus, um die Bilddaten zu erzeugen, und berechnet die durchschnittliche Helligkeit und dergleichen jedes Pixels der Bilddaten, um die Information der berechneten Helligkeit an die Steuereinheit 201 auszugeben. Die durchschnittliche Helligkeit, die von der Bildbearbeitungseinheit 230 berechnet wird, kann ein durchschnittlicher Wert der Helligkeit eines gesamten Bildes oder ein durchschnittlicher Wert der Helligkeit eines Teilbereichs des Bildes sein. Dies kann auch ein durchschnittlicher Wert sein, der durch Unterteilen des Bildes in eine Vielzahl von Bereichen und Berücksichtigen einer Gewichtung für jeden Bereich erhalten wird.
Die Steuereinheit 201 der Prozessorvorrichtung 200 bestimmt, ob die Helligkeitsinformation aus der Bildbearbeitungseinheit 230 erhalten wird (Schritt S101). In einem Fall, in dem die Helligkeitsinformation nicht erhalten wird (S101: NEIN), steht die Steuereinheit 201 bereit, bis die Helligkeitsinformation erhalten wird.
In einem Fall, in dem die Helligkeitsinformation erhalten wird (S101: JA), bestimmt die Steuereinheit 201, ob es erforderlich ist, die Belichtungszeit auf der Basis der erhaltenen Helligkeitsinformation zu steuern (Schritt S102). Beispielsweise ist es möglich, einen Schwellwert für den Helligkeitswert einzustellen und zu bestimmen, ob die Steuerung der Belichtungszeit gemäß einem Vergleichsergebnis mit dem Schwellwert erforderlich ist. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Steuerung der Belichtungszeit nicht erforderlich ist (S102: NEIN), beendet die Steuereinheit 201 das Verfahren dieses Flussdiagramms.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Steuerung der Belichtungszeit erforderlich ist (S102: JA), berechnet die Steuereinheit 201 einen Unterschied (Helligkeitsunterschied) zwischen der aktuellen Helligkeit des Bildes und der eingestellten Helligkeit (Schritt S103). Hier kann die eingestellte Helligkeit ein Wert sein, der vorab in der Prozessorvorrichtung 200 eingestellt wird, oder kann ein geeigneter Wert sein, der von der Bedienperson eingestellt wird.
Als nächstes stellt die Steuereinheit 201 eine Geschwindigkeit (Übergangsgeschwindigkeit) zum Ändern der Belichtungszeit ein (Schritt S104). Beispielsweise kann die Steuereinheit 201 die Übergangsgeschwindigkeit höher einstellen, wenn der im Schritt S103 berechnete Helligkeitsunterschied größer ist, und die Übergangsgeschwindigkeit niedriger einstellen, wenn der im Schritt S103 berechnete Helligkeitsunterschied kleiner ist.
Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 201, ob die Bildschirmhelligkeit unzureichend ist (Schritt S105). Beispielweise kann in einem Fall, in dem die aktuelle Helligkeit des Bildes niedriger als die eingestellte Helligkeit ist, die Steuereinheit 201 bestimmen, dass die Bildschirmhelligkeit unzureichend ist. Auch kann in einem Fall, in dem die aktuelle Helligkeit des Bildes höher als die eingestellte Helligkeit ist, die Steuereinheit 201 bestimmen, dass die Bildschirmhelligkeit unverhältnismäßig hoch ist.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Bildschirmhelligkeit unzureichend ist (S105: JA), gibt die Steuereinheit 201 ein Steuersignal zum Erhöhen der Belichtungszeit an die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 aus (Schritt S106).
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Bildschirmhelligkeit nicht unzureichend ist (S105: NEIN) und die Bildschirmhelligkeit unverhältnismäßig hoch ist, gibt die Steuereinheit 201 ein Steuersignal zum Verringern der Belichtungszeit an die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 aus (Schritt S107).
In dem Steuersignal, das von der Steuereinheit 201 im Schritt S106 oder Schritt S107 übertragen wird, kann eine Änderungsanfrage der Übergangsgeschwindigkeit, eine Information über die aktuelle Bildschirmhelligkeit, eine Information über die eingestellte Helligkeit und eine Information über den berechneten Helligkeitsunterschied zusätzlich zu einer Änderungsanfrage der Belichtungszeit enthalten sein.
Als nächstes wird die Bedienung auf der Seite des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer Bearbeitungsprozedur, die von der CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 ausgeführt wird. Die CPU 153 bestimmt, ob das Steuersignal zum Anfragen einer Änderung der Belichtungszeit aus der Steuereinheit 201 erhalten wird (Schritt S121). In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass das Steuersignal nicht erhalten wird (S121: NEIN), steht die Steuereinheit 201 bereit, bis das Steuersignal erhalten wird.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass das Steuersignal, das die Änderung der Belichtungszeit anfragt, erhalten wird (S121: JA), bestimmt die CPU 153, ob das erhaltene Steuersignal die Änderung der Übergangsgeschwindigkeit einschließt (Schritt S122).
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Änderung der Übergangszeit enthalten ist (S122: JA), stellt die CPU 153 einen Betrag (einen Erhöhungs-/Verringerungsbetrag) ein, um den der Adresswert übersprungen wird (Schritt S123). Der Betrag, um den der Adresswert übersprungen wird, kann ein Wert sein, der vorab eingestellt wird, oder ein geeigneter Wert, der gemäß der Übergangsgeschwindigkeit eingestellt wird.
In einem Fall, in dem im Schritt S122 bestimmt wird, dass die Änderung der Übergangsgeschwindigkeit nicht enthalten ist (S122: NEIN), oder in einem Fall, in dem der Betrag, um den der Adresswert übersprungen wird, im Schritt S123 eingestellt wird (S123), berechnet die CPU 153 einen Zieladresswert (Schritt S124). Hier ist der Zieladresswert ein Adresswert, der der Belichtungszeit zum Umsetzen der eingestellten Helligkeit entspricht.
Als nächstes bestimmt die CPU 153, ob der aktuelle Adresswert gleich dem Zieladresswert ist (Schritt S125). Hier ist der aktuelle Adresswert ein Adresswert, der der Belichtungszeit zum Umsetzen der aktuellen Bildschirmhelligkeit entspricht. In einem Fall, in dem der aktuelle Adresswert gleich dem Zieladresswert ist (S125: JA), wird die eingestellte Helligkeit umgesetzt, so dass die CPU 153 das Verfahren dieses Flussdiagramms beendet.
In einem Fall, in dem der aktuelle Adresswert nicht gleich dem Zieladresswert ist (S125: NEIN), bestimmt die CPU 153, ob der aktuelle Adresswert größer als der Zieladresswert ist (Schritt S126).
Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Adresswert größer als der Zieladresswert ist (S126: JA), führt die CPU 153 eine Verarbeitung des Subtrahierens des Adresswerts aus (Schritt S127). Zu diesem Zeitpunkt zieht in einem Fall, in dem ein Sprungbetrag des Adresswerts im Schritt S123 eingestellt wird, die CPU 153 den Sprungbetrag ab, und in einem Fall, in dem der Sprungbetrag nicht eingestellt wird, zieht diese einen vorbestimmten Betrag (beispielsweise 1) ab.
Andererseits führt die CPU 153 in einem Fall, in dem der aktuelle Adresswert nicht gleich dem Zieladresswert ist (S125: NEIN), und es bestimmt wird, dass der aktuelle Adresswert nicht größer als der Zieladresswert ist (S126: NEIN), d.h. in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass der aktuelle Adresswert kleiner als der Zieladresswert ist, eine Verarbeitung des Addierens des Adresswerts aus (Schritt S128). Zu diesem Zeitpunkt addiert die CPU 153 in einem Fall, in dem der Sprungbetrag des Adresswerts im Schritt S123 eingestellt wird, zu dem Adresswert den Sprungbetrag, und in einem Fall, in dem der Sprungbetrag nicht eingestellt wird, addiert diese zu dem Adresswert einen vorbestimmten Betrag (beispielsweise 1).
Als nächstes liest die CPU 153 den Steuerwert, der in der Verweistabelle in Verbindung mit dem durch Subtraktion oder Addition erhaltenen Adresswert gespeichert ist, aus dem ROM 154 aus, und steuert die Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 auf der Basis des ausgelesenen Steuerwerts (Schritt S129).
Da die Belichtungszeit in der Festkörperabbildungsvorrichtung 152 exponentiell gesteuert werden kann, ist es, wie oben beschrieben, in diesem Ausführungsbeispiel möglich, einen sanften Helligkeitsübergang im Einklang mit der menschlichen Wahrnehmung umzusetzen. Da die Übergangsgeschwindigkeit zum Ändern der Bildschirmhelligkeit flexibel eingestellt werden kann, kann auch eine Belichtungseinstellung mit einer hohen Echtzeiteigenschaft realisiert werden.
Es wird angemerkt, dass obgleich es so konfiguriert ist, dass die Prozessorvorrichtung 200 die Notwendigkeit der Steuerung der Belichtungszeit in diesem Ausführungsbeispiel bestimmt, es ebenso möglich ist, dass die Helligkeitsinformation von der Prozessorvorrichtung 200 an die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 ausgegeben wird und die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 die Notwendigkeit der Belichtungszeit bestimmt. Obgleich es in diesem Ausführungsbeispiel so konfiguriert ist, dass die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 den Steuerwert zum Steuern der Belichtungszeit unter Bezugnahme auf die Verweistabelle ausliest, ist es ebenso möglich, dass die Speichereinheit 202 der Prozessorvorrichtung 200 die Verweistabelle hat, die Steuereinheit 201 den Steuerwert zum Steuern der Belichtungszeit ausliest und der ausgelesene Steuerwert an die CPU 153 des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 ausgegeben wird.
Obgleich die Konfiguration in diesem Ausführungsbeispiel derart ist, dass der Steuerwert unter Bezugnahme auf die Verweistabelle ausgelesen wird, ist es ebenso möglich, dass eine Funktion, die die Beziehung zwischen dem Adresswert und dem Steuerwert definiert, eingestellt wird, und die Belichtungszeit der Festkörperabbildungsvorrichtung 153 auf der Basis des Steuerwerts gesteuert wird, der von der Funktion ausgegeben wird, wenn der Adresswert eingegeben wird.
Es versteht sich, dass das hier offenbarte Ausführungsbeispiel in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend ist. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die oben beschriebene Bedeutung, sondern durch den Umfang der Ansprüche angegeben, und alle Modifikationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche und Äquivalente davon sollen eingeschlossen sein.
Bezugszeichenliste

100: elektronisches Beobachtungsinstrument
152: Festkörperabbildungsvorrichtung (Abbildungsvorrichtung)
153: CPU (Steuereinheit)
153: ROM (Speichereinheit)
200: Prozessorvorrichtung
201: Steuereinheit
202: Speichereinheit
203: Bedieneinheit
210: Verbinder
211: Lichtquellensteuereinheit
212: Lichtquelle
220: Signalverarbeitungseinheit
230: Bildbearbeitungseinheit (Helligkeitsberechnungseinheit)
240: Ausgabeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000270256 A [0004]

Claims

Elektronische Endoskopvorrichtung zum Erhalten eines Abbildungssignals aus einer Abbildungsvorrichtung zum Abbilden eines Objekts und Ausgeben eines Bildes basierend auf dem erhaltenen Abbildungssignal, wobei die elektronische Endoskopvorrichtung umfasst: eine Helligkeitsberechnungseinheit, die eine Helligkeit des Bildes berechnet; und eine Steuereinheit, die eine Belichtungszeit in der Abbildungsvorrichtung exponentiell ändert, so dass sich die von der Helligkeitsberechnungseinheit berechnete Helligkeit der eingestellten Helligkeit annähert.
Elektronische Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: eine Speichereinheit, die eine Vielzahl von Steuerwerten zum Steuern der Belichtungszeit der Abbildungsvorrichtung in Verbindung mit Adresswerten speichert, die entsprechende Speicherstellen angeben, wobei die Steuerwerte derart eingestellt sind, dass sich die Belichtungszeit in Bezug auf die Adresswerte exponentiell ändert, und die Steuereinheit sequentiell einen Adresswert in der Speichereinheit spezifiziert und einen Steuerwert für die Abbildungsvorrichtung ausliest und die Belichtungszeit der Abbildungsvorrichtung auf der Basis des ausgelesenen Steuerwerts steuert.
Elektronische Endoskopvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit einen aktuellen Adresswert, der der von der Helligkeitsberechnungseinheit berechneten Helligkeit entspricht, und einen Zieladresswert berechnet, der der eingestellten Helligkeit entspricht, und den Adresswert zum Auslesen des Steuerwerts aus der Speichereinheit sequentiell erhöht oder verringert, bis der aktuelle Adresswert den Zieladresswert erreicht.
Elektronische Endoskopvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit einen Unterschied zwischen der von der Helligkeitsberechnungseinheit berechneten Helligkeit und der eingestellten Helligkeit berechnet, und einen Erhöhungs-/Verringerungsbetrag einstellt, um den der Adresswert gemäß dem berechneten Unterschied erhöht oder verringert wird.
Elektronische Endoskopvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in einem Fall, in dem eine Einzelbildrate des Bildes basierend auf dem Abbildungssignal auf N eingestellt ist, die Anzahl der Horizontal-Synchronisierungssignale in einem Einzelbild auf H eingestellt ist, eine willkürliche Konstante größer 1 auf a eingestellt ist, der Adresswert auf n eingestellt ist (n ist eine ganze Zahl, die nicht kleiner als 0 ist) und ein Wert, der durch Teilen des Adresswerts n durch einen maximalen Wert des Adresswerts erhalten wird, auf b eingestellt ist, die Belichtungszeit für den Adresswert n auf 1/N × (a/H)^b eingestellt wird.