JP6117542B2 - Magnifying electronic endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、ズーム機構を備えた電子内視鏡に関し、特にトルクワイヤを用いてズームレンズの位置を制御する拡大電子内視鏡に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope provided with a zoom mechanism, and more particularly to a magnifying electronic endoscope that controls the position of a zoom lens using a torque wire.
電子内視鏡の挿入部先端の撮像光学系にズーム機構を設け、観察倍率を可変とした拡大内視鏡が知られている。内視鏡の先端は細径であることが求められるため、ズーム機構を駆動するモータは一般に内視鏡の操作部に設けられる。このときモータの回転力は、トルクワイヤを介して挿入部先端のズーム機構へと伝達される。ズーム機構の制御には、ズームレンズの位置を取得する必要があるが、レンズ位置を検出するセンサを挿入部先端に配置するのは細径化において不利であるとともに構造も複雑となる。 A magnifying endoscope in which a zoom mechanism is provided in an imaging optical system at the distal end of an insertion portion of an electronic endoscope and the observation magnification is variable is known. Since the distal end of the endoscope is required to have a small diameter, a motor for driving the zoom mechanism is generally provided in an operation unit of the endoscope. At this time, the rotational force of the motor is transmitted to the zoom mechanism at the distal end of the insertion portion via the torque wire. In order to control the zoom mechanism, it is necessary to acquire the position of the zoom lens. However, disposing a sensor for detecting the lens position at the distal end of the insertion portion is disadvantageous in reducing the diameter and also complicates the structure.
このような問題に対しては、例えば操作部に配置されるモータの回転量からレンズ位置を把握する方法が考えられる。しかし、トルクワイヤには捩りが発生するため、レンズが可動範囲の一端に達して停止しても、モータは回転し続ける。そのため、レンズ位置を正確に把握するには、トルクワイヤの捩り分を含めたモータの回転量とレンズ位置の対応を予め求めておく必要がある。しかし、トルクワイヤの捩り分を含めたモータの回転量(可動範囲)は、個体差や経時劣化によりばらつくため、電子内視鏡毎にその対応を計測する必要がある。 To solve such a problem, for example, a method of grasping the lens position from the rotation amount of a motor arranged in the operation unit can be considered. However, since the torque wire is twisted, the motor continues to rotate even if the lens reaches one end of the movable range and stops. Therefore, in order to accurately grasp the lens position, it is necessary to obtain in advance the correspondence between the rotation amount of the motor including the twisted portion of the torque wire and the lens position. However, since the rotation amount (movable range) of the motor including the twisted portion of the torque wire varies due to individual differences and deterioration over time, it is necessary to measure the correspondence for each electronic endoscope.
このような問題に対しては、レンズの可動範囲の中心と、モータの可動範囲(回転量)の中心は一致すると仮定して、モータをテレ側からワイド側まで動かし、トルクワイヤの捩り分を含めたモータの可動範囲とモータの回転量の対応を検出し、設計上既知であるレンズ可動範囲内におけるレンズ位置とモータの回転量との対応から、トルクワイヤの捩り分を含めたモータの回転量とレンズ位置の対応を求める構成が提案されている(特許文献1)。 To solve this problem, assume that the center of the movable range of the lens and the center of the movable range (rotation amount) of the motor are the same, move the motor from the tele side to the wide side, and twist the torque wire. Rotation of the motor including the torsion of the torque wire is detected from the correspondence between the lens position and the rotation amount of the motor within the lens movement range that is known by design. A configuration for obtaining the correspondence between the amount and the lens position has been proposed (Patent Document 1).
しかし、テレ側、ワイド側においてトルクワイヤの捩り特性が一般に異なるため、一般にはモータの可動範囲(回転量)の中心は、レンズの可動範囲の中心に一致しない。そのため特許文献1の方法では、モータ回転量に対して想定されるレンズ位置が、実際のレンズ位置からずれてしまい正確な制御ができない。
However, since the torsional characteristics of the torque wire are generally different between the tele side and the wide side, the center of the movable range (rotation amount) of the motor generally does not coincide with the center of the movable range of the lens. Therefore, in the method of
本発明は、トルクワイヤを用いてレンズの駆動を行う電子内視鏡において、トルクワイヤの捩り方向による特性の違いに影響されることなく、高い精度でレンズ位置制御を行うことを課題としている。 An object of the present invention is to perform lens position control with high accuracy in an electronic endoscope that uses a torque wire to drive a lens without being affected by a difference in characteristics depending on the twist direction of the torque wire.
本発明の拡大電子内視鏡のズームレンズ駆動装置は、ズームレンズの位置を調整するためのレンズ位置調整機構と、レンズ位置調整機構を駆動するためのモータと、モータの動力をレンズ位置調整機構に伝達するトルクワイヤと、モータの回転を検知し、回転量を算出する回転量検出手段と、ズームレンズを通して撮像を行う撮像素子と、撮像素子で撮影される画像からズームレンズの実倍率を算出する実倍率算出手段と、実倍率と回転量からズームレンズの位置と回転量の対応付けを行う回転量対応付け手段とを備えることを特徴としている。 A zoom lens driving device for a magnifying electronic endoscope according to the present invention includes a lens position adjusting mechanism for adjusting the position of the zoom lens, a motor for driving the lens position adjusting mechanism, and the power of the motor as a lens position adjusting mechanism. Torque wire that transmits to the motor, rotation amount detection means that detects rotation of the motor and calculates the amount of rotation, an image sensor that captures an image through the zoom lens, and calculates the actual magnification of the zoom lens from the image captured by the image sensor And a rotation amount association unit that associates the position of the zoom lens and the rotation amount based on the actual magnification and the rotation amount.
回転量検出手段は、スコープ本体の操作部に設けられることが好ましい。例えば、テレ側およびワイド側へモータを回転させ、回転速度が所定回転数に以下になるまでの区間をモータの可動範囲とし、この可動範囲の中心をズームレンズの可動範囲の中心に一致させるように上記対応付けを行う。 The rotation amount detection means is preferably provided in the operation part of the scope body. For example, the motor is rotated to the tele side and the wide side, and the interval until the rotational speed reaches a predetermined number of rotations or less is set as the movable range of the motor, and the center of this movable range is made to coincide with the center of the movable range of the zoom lens. The above association is performed.
ズームレンズの可動範囲内の所定位置に対応する回転位置までモータを回転させ、同位置での実倍率と想定倍率とを比較することで、トルクワイヤの回転方向に依存する特性の違いに起因する上記対応付けの誤差を補正する。この誤差は、例えばモータのテレ側およびワイド側への回転における最大トルクを調整し、実倍率と想定倍率を一致させることで補正される。 By rotating the motor to a rotation position corresponding to a predetermined position within the movable range of the zoom lens and comparing the actual magnification and the assumed magnification at the same position, the difference in characteristics depending on the rotation direction of the torque wire is caused. The correspondence error is corrected. This error is corrected, for example, by adjusting the maximum torque in the rotation of the motor to the tele side and the wide side, and matching the actual magnification and the assumed magnification.
また、モータをワイド側またはテレ側から他方へと回転させながら実倍率の変化を検出することで実倍率と回転量との対応付けを行い、これによりズームレンズの位置と回転量の対応付けを行なってもよい。 In addition, the actual magnification and the rotation amount are associated by detecting a change in the actual magnification while rotating the motor from the wide side or the tele side to the other, thereby associating the zoom lens position with the rotation amount. You may do it.
本発明の電子内視鏡システムは、上記拡大電子内視鏡のズームレンズ駆動装置を備えることを特徴としている。 An electronic endoscope system according to the present invention includes the zoom lens driving device for the magnifying electronic endoscope.
本発明によれば、トルクワイヤを用いてレンズの駆動を行う電子内視鏡において、トルクワイヤの捩り方向による特性の違いに影響されることなく、高い精度でレンズ位置制御を行うことができる。 According to the present invention, in an electronic endoscope that drives a lens using a torque wire, lens position control can be performed with high accuracy without being affected by a difference in characteristics depending on the twisting direction of the torque wire.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態である電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the electronic endoscope system according to the first embodiment of the present invention.
電子内視鏡システム10は、スコープ本体(電子内視鏡)11と、スコープ本体11が着脱自在に取り付けられるプロセッサ装置12と、内視鏡画像を表示するモニタ装置13を備える。スコープ本体11は、可撓管からなり体内や管孔内に挿入される挿入部14と、ユーザにより把持・操作され、挿入部14の基端部が連結される操作部15と、操作部15とプロセッサ装置12を電気的、光学的に接続する、ユニバーサルコード16とコネクタ部17を備える。
The
プロセッサ装置12には、画像処理を行う映像信号処理部18と光源装置19が設けられる。光源装置19からは、ライトガイド21を通して挿入部14の先端まで照明光が伝送され、照明レンズ21Aを通して照明光が被写体へ照射される。挿入部14の先端には撮像素子22が設けられ、ライトガイド21からの照明光の下、ズーム機構を含む撮像レンズ22Aを通して被写体像の撮影を行う。
The
撮像素子22は、例えばコネクタ部17に設けられた撮像素子駆動回路23からの駆動信号に基づき制御される。撮像素子22からの画像信号は、アナログフロントエンド(AFE)24を介してデジタル信号に変換され、コネクタ部17内のFPGA25へ入力される。FPGA25は、入力された画像信号に対して所定の画像処理を施し、同期信号を付加してプロセッサ装置12の映像信号処理部18へと出力する。映像信号処理部18では、入力された画像信号に対し所定の画像処理を施した後、例えば所定規格のビデオ信号に変換してモニタ13などの出力装置へと出力する。
The
撮像レンズ22Aにおいて、ズームレンズはカム環(図示せず)内に収容され、ギア(列)26の回転に連動するカム27の動きによってその位置が調整される。ギア(列)26は、トルクワイヤ28、ギア(列)34を介して操作部15に設けられるモータ29と接続される。すなわち撮像レンズ22Aのズーム機構は、トルクワイヤ28を通して伝達されるモータ29の回転力により駆動される。
In the
モータ29は、モータ駆動回路30により制御され、その回転はエンコーダ31により検出される。またエンコーダ31では、モータ29の回転量が算出されFPGA25へ出力される。また操作部15には、ズーム機構を操作するためのボタン/レバー32が設けられ、その操作信号はFPGA25に入力される。すなわちFPGA25では、ボタン/レバー32の操作に基づき、モータ29を駆動し、ズームレンズの位置を調整する。なお撮像素子駆動回路23、モータ駆動回路30は、FPGA25により制御される。またFPGA25には不揮発性のメモリ33が接続され、後述するようにモータ回転量とレンズ位置の対応などが記録される。
The
次に、図2を参照して、第1実施形態の原点検出処理動作について説明する。図2は、第1実施形態の原点検出処理動作におけるモータ29の駆動の様子を示すチャートであり、縦軸下向きに時間、横軸にモータ29の回転回数(回転量)を示す。なお図2において横軸右側がズーム機構におけるテレ側に対応し、左側がワイド側に対応する。
Next, the origin detection processing operation of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a chart showing how the
トルクワイヤ28を用いて回転力をズーム機構に伝達する構成では、ズームレンズの移動が係止機構により停止されても、モータ29はトルクワイヤ28が捻られて一定のトルクが発生するまで回転する。このため、モータ29の可動範囲(回転範囲)A1はズーム機構の係止機構により規定されるズームレンズの可動範囲A2よりも広くなり、以下に説明する両可動範囲の対応付けを行うまで、両可動範囲の間の対応は不明である。すなわち、モータ29の回転量とズームレンズの位置の対応付けがなされていない。
In the configuration in which the rotational force is transmitted to the zoom mechanism using the
電源投入時、ズームレンズの位置は不明であり例えば不定位置P0にある。原点検出処理では、まずモータ29をテレ側へ回転し、ズーム機構のカム環がテレ側の係止機構に当てつけられ、トルクワイヤ28に一定の負荷(トルク)が発生する位置P1まで回転し続ける。所定時間(例えば1ms)経過後、モータ29は反転されワイド側への回転に切替えられる。このときエンコーダ31によりその回転回数(回転量)が計数される。そしてモータ29はズーム機構のカム環がワイド側の係止機構に当てつけられ、トルクワイヤ28に一定の負荷(トルク)が発生する位置P2まで回転され続ける。
When the power is turned on, the position of the zoom lens is unknown and is, for example, in an indefinite position P0. In the origin detection process, first, the
トルクワイヤ28の捩じり特性が回転方向に依存しなければ、ズームレンズの可動範囲A2の中心と、モータ29の可動範囲A1の中心は一致する。したがって、第1実施形態では、両中心が一致するものと仮定して、可動範囲A1にけるモータ29の回転量を可動範囲A2に対応付ける。すなわち、ズームレンズが可動範囲A2に亘って移動されるときのモータ29の回転量は設計上既知であるため、モータ29の回転位置をP1からP2まで移動して可動範囲A1に対応する回転量を求め、両可動範囲の中心が一致すると仮定すると、モータ29の回転量とズームレンズの位置の対応が取得される。
If the torsional characteristics of the
更に原点検出処理では、ズームレンズをズーム制御の基点となる原点へと移動する。原点は、ズームレンズの可動範囲A2のワイド側限界位置から所定回転量D、ワイド側に戻った位置P3に設定される。原点検出処理では、位置P2に達してから所定時間(例えば1ms)経過後、モータ29を原点位置まで回転させる。なお、原点位置がズームレンズの可動範囲A2のワイド側限界位置よりもワイド側に設けられるのは、トルクワイヤ28のトルクで、カム環を係止機構に当てつけ、その位置を安定的に固定するためである。
Further, in the origin detection process, the zoom lens is moved to the origin that is the base point of zoom control. The origin is set at a predetermined rotation amount D and a position P3 returning to the wide side from the wide side limit position of the movable range A2 of the zoom lens. In the origin detection process, the
以上の原点検出処理で、モータ29の回転量とズームレンズの位置の対応が一応は設定される。しかし、トルクワイヤ28の捩じり特性は、一般にテレ側へ回転させる場合とワイド側へ回転させる場合とで異なるため、カム環が係止機構に当てつけられトルクワイヤ28に一定のトルクが発生するまでにモータ29が回転する量はテレ側とワイド側で異なる。そのためこれらの違いを補正しないと、モータ29の可動範囲A1の中心が、ズームレンズの可動範囲A2の中心に実際に一致しておらず、ズームレンズの位置を正確に制御することはできない。
With the above origin detection processing, the correspondence between the rotation amount of the
次に図3を参照して、トルクワイヤ28の捩じり特性がテレ側への回転とワイド側への回転で異なる場合の検出結果を示し、可動範囲A2の中心に対する可動範囲A1の中心のずれ方について説明する。
Next, with reference to FIG. 3, the detection result when the torsional characteristics of the
図3(a)は、トルクワイヤ28の捩り特性が回転方向に依存しない場合、すなわち理想的な状況において、モータ29が可動範囲A1に亘り回転されるときにエンコーダ31から出力される電圧パルス信号(例えば1回転で1パルス出力)の変化を示すグラフである。図3(b)は、図3(a)の出力を周波数f(縦軸)に換算して示すグラフである(なお周波数fはモータ29の回転速度に対応する)。また図3(c)は、トルクワイヤ28の捩じり特性がテレ側とワイド側の回転で異なる場合を例示する図3(b)に対応するグラフである。なお図3において横軸は何れも回転回数(回転量)に対応する。
FIG. 3A shows a voltage pulse signal output from the
モータ29の回転が可動範囲A2内で行われるとき、負荷は最小かつ略一定であり、エンコーダ31から出力される信号の周波数は最大値fmを取り、可動範囲A2に亘り略一定である。カム環が係止機構に当てつけられその回転が停止されると、トルクワイヤ28に掛かる負荷トルクは徐々に増大し、これに対応してエンコーダ31からの出力信号の周波数fは低下する。図3(b)、(c)において、周波数f0はカム環が係止機構に当てつけられていると判定する基準値であり、本実施形態ではエンコーダ31からの出力信号が周波数f0まで低下するとカム環が係止機構に当てつけられたものと判断する。
When the rotation of the
図3(b)の理想的な場合には、モータ29の可動範囲A1の中心C1はズームレンズ(カム環)の可動範囲A2の中心C2に一致するので、前述したように可動範囲A1に対応する回転量を検出すれば、モータ29の回転量とズームレンズの位置の対応が得られ、ズームレンズの位置はモータ29の回転量をモニタすることで正確に制御することができる。
In the ideal case of FIG. 3B, the center C1 of the movable range A1 of the
一方、図3(c)の場合、カム環が係止機構に当てつけられてからのモータ1回転当たりのトルクの増大はワイド側へ回転するときの方が、テレ側へ回転するときよりも緩やかである。そのため可動範囲A1の中心C1は、ワイド側へ偏倚し、可動範囲A2の中心C2からずれる。このような状況で、可動範囲A1の中心C1が可動範囲A2の中心C2に一致すると仮定してモータ29の回転量とズームレンズの位置の対応付けを行うと、ズームレンズの制御において上記偏倚分の誤差が発生する。
On the other hand, in the case of FIG. 3C, the increase in torque per rotation of the motor after the cam ring is applied to the locking mechanism is slower when rotating to the wide side than when rotating to the tele side. It is. Therefore, the center C1 of the movable range A1 is biased toward the wide side and deviates from the center C2 of the movable range A2. In such a situation, assuming that the center C1 of the movable range A1 coincides with the center C2 of the movable range A2, if the rotation amount of the
次に図1、図4、図5を参照して、上記偏倚を補正する第1実施形態における初期化処理について説明する。なお図4は、第1実施形態の初期化処理のフローチャートである。 Next, an initialization process in the first embodiment for correcting the deviation will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. FIG. 4 is a flowchart of the initialization process according to the first embodiment.
電子内視鏡システム10の電源がオンされ、スコープ本体11に電力が供給されるとスコープ本体11のFPGA25において本処理が実行される。ステップS100では、テレ側ヘ向けてモータ29が回転され、ステップS102においてテレ側およびワイド側への回転でそれぞれ利用される最大トルクの初期値が設定される。
When the power of the
ステップS104では、図2を参照して説明した原点検出処理が実行され、ステップS106においてモータ29が可動範囲A2の中心位置まで回転される。ステップS108では、撮像素子22で撮影される画像から、現在の実倍率を算出する。
In step S104, the origin detection process described with reference to FIG. 2 is executed, and in step S106, the
本実施形態において初期化処理は、図5に示されるジグ40の中に挿入部14の先端を挿入し、先端とジグ底面の距離を一定に維持した状態で行われる。すなわち実倍率はジグ40の底面に描かれた基本図形の大きさから算出される。図5(a)には、ジグ40の側断面図と、側断面図におけるA−A線でジグ40を切断し、その内側底面を見た図が示される。ジグ40は、略円筒形を呈し、その底面41の略中央には図5(a)に示されるように所定の図形Mが描かれている。ジグ40の入口側には挿入部14を位置決めし、その位置を固定するサポート部42が設けられる。すなわちサポート部42には、挿入部14の外径と略同じ寸法の内径を有する孔43が設けられ、孔43の奥には、挿入された挿入部14の先端と係合し、その軸方向の移動を規制する係止部が設けられる。なお図5(b)に挿入部14がジグ40に挿入され、位置決めされた状態が示される。
In the present embodiment, the initialization process is performed in a state where the distal end of the
ステップS110では、ステップS108で取得された実倍率が想定される倍率に等しいか否かが判定される。実倍率が想定倍率に等しくなく、図3を参照して説明した偏倚が存在する場合には、ステップS112において、実倍率が想定倍率よりも大きいか否かが判定され、偏倚がテレ側、ワイド側の何れの方向へ発生しているかが判定される。 In step S110, it is determined whether or not the actual magnification obtained in step S108 is equal to the assumed magnification. If the actual magnification is not equal to the assumed magnification and the deviation described with reference to FIG. 3 exists, it is determined in step S112 whether or not the actual magnification is larger than the assumed magnification. It is determined in which direction of the side it is occurring.
実倍率が想定倍率よりも大きいときには、テレ側へ偏倚していると考えられるので、ステップS114においてテレ側へ回転するときの最大トルクを所定量低減し、ステップS104の原点検出処理を再度実行し、ステップS106〜S112の処理を繰り返す。一方、字倍率が想定倍率未満のときには、ワイド側へ偏倚していると考えられるので(図3(b)に対応)、ステップS116においてワイド側へ回転するときの最大トルクを所定量低減し、ステップ104の原点検出処理に戻り、同様に以下の処理を繰り返す。すなわち、同処理を繰り返すことにより、テレ側、ワイド側への最大トルクが、可動範囲A1の中心が、可動範囲A2の中心に一致する(偏倚がない)ように調整される。 When the actual magnification is larger than the assumed magnification, it is considered that the lens is biased toward the tele side. Therefore, in step S114, the maximum torque when rotating to the tele side is reduced by a predetermined amount, and the origin detection process in step S104 is executed again. The processes in steps S106 to S112 are repeated. On the other hand, when the character magnification is less than the assumed magnification, it is considered that the character is biased toward the wide side (corresponding to FIG. 3B), so that the maximum torque when rotating to the wide side in step S116 is reduced by a predetermined amount, Returning to the origin detection processing in step 104, the following processing is repeated in the same manner. That is, by repeating this process, the maximum torque on the tele side and the wide side is adjusted so that the center of the movable range A1 coincides with the center of the movable range A2 (no deviation).
一方、ステップS110において実倍率が想定倍率に等しい場合には、偏倚が存在しないので、ステップS118において原点への移動が行われ第1実施形態の初期化処理は終了する。 On the other hand, if the actual magnification is equal to the assumed magnification in step S110, there is no bias, so the movement to the origin is performed in step S118, and the initialization process of the first embodiment is completed.
図5に示される初期化処理が終了し、モータ29の回転量とズームレンズの位置の対応が適正に設定され、モータ29の回転位置が原点位置に移動されると、図6に示されるユーザモードにおける通常のズーム処理が開始される。
When the initialization process shown in FIG. 5 is completed, the correspondence between the rotation amount of the
図6は、ユーザモードのフローチャートである。ユーザモードが開始されると、まずステップS200においてモータ29が停止され、ステップS202において、ズーム操作を行うスイッチ入力があったかが判定され、スイッチ入力があるまで同処理が繰り返される。ステップS202においてズーム操作があったと判定されると、ステップS204において、その操作がワイド(wide)側への移動を支持するものなのか、テレ(tele)側への移動を指示するものなのかが判定される。
FIG. 6 is a flowchart of the user mode. When the user mode is started, first, the
ステップS204において、操作がワイド側への移動指示であると判定されると、ステップS206において、現在の位置がワイド端に達しているか否かが判定される。ワイド端に達していればそれ以上は駆動できないので、ステップS200に戻りモータを停止し、以下同様の処理を繰り返す。一方、ワイド端に達していなければ、ステップS208において、モータ29をワイド側へ所定量回転してズームレンズをワイド側へ所定量移動する。そしてその後、ステップS200に戻り、以下同様の処理を繰り返す。
If it is determined in step S204 that the operation is an instruction to move to the wide side, it is determined in step S206 whether or not the current position has reached the wide end. If it has reached the wide end, it cannot be driven any more, so the process returns to step S200 to stop the motor, and thereafter the same processing is repeated. On the other hand, if it has not reached the wide end, in step S208, the
一方ステップS204において、操作がテレ側への移動指示であると判定されると、ステップS212において、現在の位置がテレ端に達しているか否かが判定される。テレ端に達していればそれ以上は駆動できないので、ステップS200に戻りモータを停止し、以下同様の処理を繰り返す。一方、テレ端に達していなければ、ステップS214において、モータ29をテレ側へ所定量回転してズームレンズをワイド側へ所定量移動する。そしてその後、ステップS200に戻り、以下同様の処理を繰り返す。
On the other hand, if it is determined in step S204 that the operation is an instruction to move to the tele side, it is determined in step S212 whether or not the current position has reached the tele end. If it has reached the tele end, it cannot be driven any more, so the process returns to step S200 to stop the motor, and thereafter the same processing is repeated. On the other hand, if the telephoto end has not been reached, in step S214, the
以上のように、第1実施形態によれば、撮影画像を参照することで、モータの可動範囲の中心をズームレンズの可動範囲の中心に正確に一致させることができ、モータの回転量とズームレンズの位置を正確に対応付けできる。これにより、挿入部先端にズームレンズやカム環の実際の位置を検出するセンサを配置することなく、その位置を正確に把握でき、高い精度でズームレンズの位置制御を行うことができる。また、本実施形態では、上述した初期化処理を行うことでモータの回転量とズームレンズの位置を正確に対応付けできるので、スコープの固体差や経年劣化に関わらず常に適正な制御が可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the center of the movable range of the motor can be accurately matched with the center of the movable range of the zoom lens by referring to the captured image, and the rotation amount of the motor and the zoom can be adjusted. The position of the lens can be accurately associated. Accordingly, the position of the zoom lens can be accurately controlled without disposing a sensor for detecting the actual position of the zoom lens or the cam ring at the distal end of the insertion portion, and the position of the zoom lens can be controlled with high accuracy. In the present embodiment, since the above-described initialization process can be performed to accurately associate the rotation amount of the motor and the position of the zoom lens, it is possible to always perform appropriate control regardless of individual differences in the scope or aging degradation. Become.
次に図1、図7、図8を参照して本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態の初期化処理では、モータ29の可動範囲の中心をズームレンズの可動範囲の中心に合わせることで、モータの回転量とズームレンズの位置の対応付けを行った。しかし第2実施形態の初期化処理では、各回転位置に対して実倍率を逐次算出することで、モータの回転量とズームレンズの位置の対応を取得する。なおその他の構成は第1実施形態と同様なのでその説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 7, and FIG. In the initialization process of the first embodiment, the rotation amount of the motor and the position of the zoom lens are associated by aligning the center of the movable range of the
図7は、第2実施形態の初期化処理のフローチャートであり、図8は、第2実施形態の初期化処理におけるモータ29の回転位置(回転量)と実倍率の対応付けの様子を模式的に示すグラフである。なお、図8(a)、図8(b)の各グラフは、第1実施形態の図3(a)、図3(b)に略対応する。略電子内視鏡システム10の電源がオンされ、スコープ本体11に電力が供給されるとスコープ本体11のFPGA25において本処理が実行される。ステップS300では、テレ側ヘ向けてモータ29が回転されズームレンズのテレ側への移動が開始される。ステップS302では、エンコーダ31の出力の周波数fがf0以下になったか否かが判定され、f0以下となるまでステップS302の判定が繰り返される。
FIG. 7 is a flowchart of the initialization process according to the second embodiment, and FIG. 8 is a schematic diagram illustrating how the rotation position (rotation amount) of the
ステップS302においてエンコーダ31の出力の周波数fがf0以下であると判定されると、ステップS304においてモータ29の駆動が停止され、ステップS306においてエンコーダ31からの出力パルス(例えば1回転で1パルス)をカウントするカウンタを0にリセットする。その後ステップS308においてモータ29の回転がワイド側へと反転される。
If it is determined in step S302 that the output frequency f of the
ステップS310では、ジグ40の画像から実倍率が検出され、前回検出された実倍率から変化があったか否かが判定される。倍率に変化があった場合には、モータ29の現回転位置は、ズームレンズの可動範囲A2内にあるので、ステップS312において、検出された実倍率が現回転位置に対応付けられ(マッピングされ)てメモリ33に記録され、ステップS314において周波数fがf0以下となったか否かが判定される。すなわちワイド端の検出が行われる。
In step S310, the actual magnification is detected from the image of the
一方、ステップS310において倍率に変化がない場合には、モータ29の現回転位置はズームレンズの可動範囲A2以外の位置なので、ステップS314に直接進み周波数fがf0以下となったか否かが判定される。
On the other hand, if there is no change in magnification in step S310, the current rotational position of the
ステップS314において、f≦f0でないと判定される場合には、ステップS310に戻り以下同様の処理が繰り返される。f≦f0であると判定されると、ワイド端に到達していると判断されるので、ステップS316においてモータ29の回転が停止され、ステップS318においてエンコーダ31のパルスを計数しているカウンタが停止される。
If it is determined in step S314 that f ≦ f0 is not satisfied, the process returns to step S310 and the same processing is repeated. If it is determined that f ≦ f0, it is determined that the wide end has been reached, so the rotation of the
ステップS320では、ステップS312で得られたマッピングを利用して図2を参照して説明した原点位置P3までの回転量が算出され、ステップS322でモータ29がテレ側へと算出された回転量分回転され、モータ29の回転位置が原点へと移動される。以上により、第2実施形態の初期化処理は終了し、その後は図6のフローチャートを参照して説明したユーザモードが実行される。
In step S320, the amount of rotation up to the origin position P3 described with reference to FIG. 2 is calculated using the mapping obtained in step S312, and in step S322, the amount of rotation calculated by the
以上のように第2実施形態でも、撮影画像を用いて第1実施形態と同様に、モータの回転量とズームレンズの位置の正確な対応付けができ、これにより、挿入部先端にズームレンズやカム環の実際の位置を検出するセンサを配置することなく、その位置を正確に把握でき、高い精度でズームレンズの位置制御を行うことができる。また、第1実施形態と同様に、第2実施形態の初期化処理を行うことでモータの回転量とズームレンズの位置を正確に対応付けできるので、スコープの固体差や経年劣化に関わらず常に適正な制御が可能となる。 As described above, also in the second embodiment, the motor rotation amount and the position of the zoom lens can be accurately associated with each other using the photographed image, as in the first embodiment. Without disposing a sensor for detecting the actual position of the cam ring, the position can be accurately grasped, and the position of the zoom lens can be controlled with high accuracy. Similarly to the first embodiment, by performing the initialization process of the second embodiment, the rotation amount of the motor and the position of the zoom lens can be accurately associated with each other. Appropriate control becomes possible.
なお、本実施形態では、ジグに描かれた図形を特定の距離から撮影することで実倍率を算出したが、例えば撮像面上のイメージサークルの大きさからズームレンズの実倍率を算出することも可能である。なお、モータの可動範囲に亘る回転量を求める際のモータの回転方向は、ワイド側からテレ側とすることもできる。 In the present embodiment, the actual magnification is calculated by photographing the figure drawn on the jig from a specific distance. However, for example, the actual magnification of the zoom lens may be calculated from the size of the image circle on the imaging surface. Is possible. The rotation direction of the motor when obtaining the rotation amount over the movable range of the motor can be changed from the wide side to the tele side.
第1実施形態では、モータをモータの可動範囲の中心にまで移動させてと実倍率と想定倍率の比較を行ったが、ズームレンズの可動範囲内の特定位置に対応する回転位置であれ中心でなくともよい。 In the first embodiment, the actual magnification and the assumed magnification are compared with each other when the motor is moved to the center of the movable range of the motor. However, the rotation position corresponding to the specific position within the movable range of the zoom lens is centered. Not necessary.
10 電子内視鏡システム
11 スコープ本体(電子内視鏡)
12 プロセッサ装置
13 モニタ装置
14 挿入部
15 操作部
16 カム
17 コネクタ部
18 映像信号処理部
19 光源装置
22 撮像素子
22A 撮像レンズ
23 撮像素子駆動回路
24 アナログフロントエンド(AFE)
25 FPGA
26、34 ギア
28 トルクワイヤ
29 モータ
30 モータ駆動回路
32 ボタン/レバー
33 メモリ
10
DESCRIPTION OF
25 FPGA
26, 34
Claims (7)
前記レンズ位置調整機構を駆動するためのモータと、
前記モータの動力を前記レンズ位置調整機構に伝達するトルクワイヤと、
前記モータの回転を検知し、回転量を算出する回転量検出手段と、
前記ズームレンズを通して撮像を行う撮像素子と、
前記撮像素子で撮影される画像から前記ズームレンズの実倍率を算出する実倍率算出手段と、
前記実倍率と前記回転量から、前記ズームレンズの位置と前記回転量の対応付けを行う回転量対応付け手段と
を備えることを特徴とする拡大電子内視鏡。 A lens position adjustment mechanism for adjusting the position of the zoom lens;
A motor for driving the lens position adjusting mechanism;
A torque wire that transmits the power of the motor to the lens position adjusting mechanism;
A rotation amount detecting means for detecting rotation of the motor and calculating a rotation amount;
An image sensor for imaging through the zoom lens;
An actual magnification calculating means for calculating an actual magnification of the zoom lens from an image captured by the image sensor;
A magnifying electronic endoscope comprising: a rotation amount association unit that associates the position of the zoom lens with the rotation amount based on the actual magnification and the rotation amount .
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