DE19707032A1 - Video-Overhead-Darstellungssystem - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Video-Overhead- Darstellungssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Video-Overhead-Darstellungssystem, das einen Gegenstand genau positionieren und ein Bild des Gegenstands umkehren und vergrößern kann.

Beschreibung des bisherigen Stands der Technik

Ein Video-Overhead-Darstellungssystem umfaßt im allgemeinen einen Tisch zum Halten eines Gegenstands, eine Bildaufnahmevorrichtung zur Umwandlung eines optischen Bildes eines Gegenstands in ein elektronisches Bildsignal und Haltemittel zum Halten der Bildaufnahmevorrichtung. Überdies ist die Bildaufnahmevorrichtung gewöhnlich mit einer Zoomobjektiveinheit ausgestattet, welche das optische Bild gemäß einer feststehenden Vergrößerung (typischerweise achtfach) vergrößert. Eine Bildausgabevorrichtung empfängt die Bilddaten von der Bildaufnahmevorrichtung und stellt das Videobild des Gegenstands dar.

Die Bildausgabevorrichtung umfaßt typischerweise entweder eine Bilddarstellungseinheit oder sowohl eine Bilddarstellungseinheit und einen Bildprozessor. Die Bilddarstellungseinheit wandelt die von der Bildaufnahmevorrichtung empfangenen Bilddaten um und stellt das Videobild dar. Die Darstellungseinheit kann zum Beispiel eine Kathodenstrahlröhre, eine Flüssigkristallanzeige oder einen Flachbildschirm umfassen. Falls ein Bildprozessor in der Ausgabevorrichtung enthalten ist, speichert der Prozessor die von der Bildaufnahmevorrichtung empfangenen Daten und verarbeitet diese erneut, bevor er die Bilddaten an die Bilddarstellungseinheit ausgibt.

Fig. 14 erläutert ein Video-Overhead-Darstellungssystem des bisherigen Stands der Technik. Laut Fig. 14 umfaßt das Video-Overhead-Darstellungssystem des bisherigen Stands der Technik einen Körper 2, eine Objektplatte 3, einen Hauptstangendrehteil 4, einen Leuchtkasten 5, eine Hauptstange 6, einen Kopfdrehteil 7, einen Kamerakopf 8 und Lampeneinheiten 9. Ein Gegenstand wie ein Filmbild wird auf der Objektplatte 3 angeordnet, die einen Teil des Körpers 2 bildet. Die Hauptstange 6 umfaßt zwei Teile, die zusammenwirken, um eine Einstellung ihrer Länge zu ermöglichen. Die Hautstange 6 ist mit dem Hauptstangendrehteil 4 verbunden, der seinerseits mit einem mittleren, erhöhten Bereich des Körpers 2 verbunden ist. Der Hauptstangendrehteil 4 ermöglicht eine Drehung der Hauptstange 6 um vorbestimmte Winkel. Der Kopfdrehteil 7 ist an einem Ende mit einem oberen Teil der Hauptstange 6 verbunden, während sein anderes Ende mit dem Kamerakopf 8 verbunden ist. Der Kamerakopf 8 nimmt das optische Bild des Gegenstands auf und ist so mit dem Teil 7 verbunden, daß er sich in der vertikalen Ebene drehen kann. Der Kamerakopf 8 kann auch eine Adapterlinse 8a umfassen. Die Lampeneinheiten 9 sind links und rechts von dem Hauptstangendrehteil 4 mit dem Körper 2 verbunden.

Bei dem oben beschriebenen Video-Overhead-Darstellungssystem des bisherigen Stands der Technik wird die Position des Kamerakopfes 8 durch Verstellen der Drehung des Hauptstangendrehteils 4, der Länge der Hauptstange 6 und der vertikalen Drehung des Kamerakopfes 8 auf dem Kopfdrehteil 7 eingestellt. Durch diesen Einstellvorgang kann die in dem Kamerakopf 8 montierte Bildaufnahmevorrichtung das optische Bild des Gegenstands erfassen.

Das System kann außerdem den Leuchtkasten 5 einschließen, der wahlweise oben auf der Objektplatte 3 angeordnet wird. Der Leuchtkasten 5 wird verwendet, wenn ein transparenter Gegenstand von dem Darstellungssystem betrachtet wird. Des weiteren ist eine Bedienungskonsole 2a an der Vorderseite der Objektplatte 3 vorgesehen, um die Bildaufnahme- und Beleuchtungsfunktionen einzustellen.

Es wird nun die Funktionsweise des obigen Video-Darstellungssystems des bisherigen Stands der Technik beschrieben werden. Ein Gegenstand wird auf die Objektplatte 3 gelegt, und ein Benutzer wählt mittels der Bedienungskonsole 2a einen Vergrößerungswert (z. B. 8fach). Das Linsensystem des Kamerakopfes 8 fokussiert und vergrößert das Bild gemäß dem gewählten Vergrößerungswert. Infolgedessen wird ein optisches Bild des Gegenstands auf der in dem Kamerakopf 8 angeordneten Bildaufnahmevorrichtung gebildet. Die Bildaufnahmevorrichtung wandelt das optische Bild in ein elektronisches Bildsignal um und gibt die Bilddaten an eine Bildausgabevorrichtung (nicht dargestellt) aus.

Im allgemeinen umfaßt die Bildaufnahmevorrichtung ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD-Element). Das CCD-Element besteht aus einer Mehrzahl von Pixeln, und das optische Bild, das sich auf jedem Pixel bildet, wird in ein elektronisches Bildsignal umgewandelt. Jedes elektronische Bildsignal wird dann in einer geordneten Folge ausgegeben.

Wenn der Gegenstand Zellgewebe oder ein Mikroorganismus ist, wird das optische Bild durch das Darstellungssystem mittels eines gesonderten Bildmikroskops und Lampen stark vergrößert. Das Bildmikroskop umfaßt im allgemeinen eine Objektivlinse mit drei vorbestimmten Vergrößerungen, die von einem Benutzer gewählt werden können. Das optische Bild, welches durch die Objektivlinse tritt, ist umgekehrt (auf dem Kopf stehend), und das umgekehrte Bild wird dann durch eine Okularlinse zur Bildaufnahmevorrichtung übertragen.

Je nach dem dargestellten Gegenstand (d. h. Film, Dokumente etc.) werden geeignete optische Linsen an der Adapterlinse 8a befestigt. Jedoch besitzt das obige Video-Overhead- Darstellungssystem den Nachteil, das immer dann, wenn der Benutzer ein stark vergrößertes Bild betrachten möchte, ein gesondertes Bildmikroskop und eine gesonderte Beleuchtungsvorrichtung erforderlich sind. Überdies kann das Bild bei Verwendung des Bildmikroskops nur unter Verwendung einer der vorbestimmten Vergrößerungen der Objektivlinse (typischerweise 3 Vergrößerungswerte) vergrößert werden. Folglich ist die Einstellung der Bildvergrößerung begrenzt, was es schwierig macht, den genauen von einem Benutzer gewünschten Vergrößerungsgrad zu erreichen.

Zudem ist das System oft schwierig zu verwenden, da das Video-Overhead-Darstellungssystem des bisherigen Stands der Technik keine Bildumkehrfunktion aufweist. Wenn nämlich das Bildmikroskop verwendet wird, ist es schwierig, den Bildaufnahmeort einzustellen und den Gegenstand zu betrachten, da sein Bild umgekehrt ist.

Schließlich ist der Bildaufnahmewinkel stark begrenzt, da die Bildaufnahmeposition mittels der Hauptstange 6, des Hauptstangendrehteils 4 und des Kamerakopfes 8 eingestellt wird. Wenn also die Gestalt des Gegenstands kompliziert ist, dann muß dieser ständig neu positioniert werden, damit sein Bild von der Aufnahmevorrichtung aufgenommen werden kann. Folglich wird die Bildaufnahme des Gegenstandes schwierig.

Kurze Darlegung

Ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, die im wesentlichen eine oder mehrere der Beschränkungen und Nachteile der beschriebenen Verfahren des bisherigen Stands der Technik beseitigt. Die vorliegende Erfindung zielt insbesondere auf ein Overhead-Video-Darstellungssystem ab, das ein Bild eines Gegenstands vergrößern und umkehren kann und das die Drehung einer Bildaufnahmeeinheit um verschiedene vertikale und horizontale Winkel ermöglicht.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung angeführt und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch die praktische Umsetzung der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und weitere Vorteile der Erfindung lassen sich durch das in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen ausführlich dargelegte Gerät verwirklichen und erreichen.

Um diese und andere Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie sie verkörpert und ausführlich beschrieben ist, umfaßt die Erfindung ein Video-Overhead-Darstellungssystem zur Darstellung eines Bildes eines Gegenstands. Der System umfaßt ein Bildvergrößerungsmittel zur Vergrößerung eines optischen Bildes des Gegenstands. Ein Bildaufnahmemittel empfängt das vergrößerte optische Bild des Gegenstands und wandelt das vergrößerte optische Bild in ein elektronisches Bildsignal um. Ein Bildausgabemittel empfängt das elektronische Bildsignal und wandelt das elektronische Bildsignal in ein dargestelltes Bild um.

In einer weiteren Erscheinungsform umfaßt die Erfindung ein Video-Overhead-Darstellungssystem zur Darstellung eines Bildes eines Gegenstands, das einen Körper mit einer Bedienungskonsole umfaßt. Ein Bildvergrößerer vergrößert ein optisches Bild des Gegenstands. Eine Bildaufnahmeeinheit, die mit dem Körper verbunden ist, nimmt das vergrößerte optische Bild des Gegenstands auf. Ferner ist der Bildvergrößerer abnehmbar an der Bildaufnahmeeinheit befestigt.

Es versteht sich, daß sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und zur weiteren Erläuterung der beanspruchten Erfindung dienen sollen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, erläutern eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung. Die Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Video- Overhead-Darstellungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Bildumkehrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines in Fig. 2 dargestellten Bildumkehrers 140;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 1 dargestellten Bildvergrößerers 200;

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht des an einem Bildaufnahmeteil befestigten Bildvergrößerers 200;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer in Fig. 1 dargestellten Objektverstellvorrichtung 300;

Fig. 7 ist eine Teilschnittansicht der an dem Bildaufnahmeteil befestigten Objektverstellvorrichtung 300;

Fig. 8 ist eine perspektivische Zusammenbauansicht eines Elementes zur Horizontalverstellung 340 und eines Objekttisches 350, die in Fig. 7 dargestellt sind;

Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht einer in Fig. 1 dargestellten Hauptstangendrehvorrichtung 400;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X von Fig. 9;

Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI von Fig. 10;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht enlang der Linie XII-XII von Fig. 9;

Fig. 13 ist eine Vorderansicht einer in Fig. 9 dargestellten Friktionsfeder 458; und

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Video- Overhead-Darstellungssystems des bisherigen Stands der Technik.

Genaue Beschreibung

Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Video- Overhead-Darstellungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Laut Fig. 1 umfaßt das Video-Overhead-Darstellungssystem einen Körper 100, einen Objekttisch 102, einen Leuchtkasten 104, eine Bedienungskonsole 106, eine Haltevorrichtung 110, eine Winkeldrehvorrichtung 112, eine Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114, eine Bildaufnahmeeinheit 120, eine Beleuchtungsvorrichtung 122, einen Videobildvergrößerer 200, eine Objektverstellvorrichtung 300 und eine Drehvorrichtung 400. Das Video-Overhead-Darstellungssystem umfaßt ferner eine Darstellungsvorrichtung 10 und eine Bildsignalübertragungsleitung 20.

Die Bildaufnahmeeinheit 120 nimmt ein optisches Bild eines Gegenstands auf, der auf dem Objekttisch 102 angeordnet ist, und wandelt das optische Bild in ein ausgegebenes elektronisches Bildsignal um. Die Haltevorrichtung 110 trägt die Bildaufnahmeeinheit 120 und verbindet diese mit dem Körper 100. Der Bildvergrößerer 200 vergrößert ein optisches Bild des Gegenstands entsprechend einer eingestellten Vergrößerung und überträgt das vergrößerte Bild zur Bildaufnahmeeinheit 120.

Die Darstellungsvorrichtung 10 empfängt die Bildsignalausgabe von der Bildaufnahmeeinheit 120 und wandelt das Bildsignal in ein dargestellte Bild um. Die Bildsignalübertragungsleitung 20 ist für den Anschluß der Bildaufnahmeeinheit 120 an die Darstellungsvorrichtung 10 vorgesehen. Obwohl die Darstellungsvorrichtung 10 vorzugsweise eine Kathodenstrahlröhre umfaßt, können andere Arten von Bilddarstellungsvorrichtungen verwendet werden (d. h. eine Flüssigkristallanzeige, ein Flachbildschirm, ein Videobildprozessor, ein Computer etc.). Die Bildaufnahmeeinheit 120 umfaßt ferner eine Bildaufnahmevorrichtung und eine Zoomobjektiveinheit (jeweils nicht dargestellt) und die Beleuchtungsvorrichtung 122 zur Beleuchtung des Gegenstands. Die Zoomobjektiveinheit ist an der Vorderseite der Bildaufnahmevorrichtung angebracht und vergrößert das Bild des Gegenstands. Eine Adapterlinse (nicht dargestellt) ist auswechselbar an der Vorderseite der Zoomobjektiveinheit angebracht, so daß verschiedene optische Linsen verwendet werden können.

Der Körper 100 umfaßt den Leuchtkasten 104, der abnehmbar an dem Objekttisch 102 montiert ist, und die Bedienungskonsole 106, die es einem Benutzer gestattet, das Video-Overhead-Darstellungssystem zu betätigen. Auf dem Körper 100 ist ebenfalls eine Bildumkehrvorrichtung vorgesehen, die nachstehend beschrieben wird. Die Haltevorrichtung 110 umfaßt die Winkeldrehvorrichtung 112, die auf dem Körper 100 ausgebildet und mit einem unteren Teil der Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114 verbunden ist, die zwei Teile aufweist, um die Einstellung ihrer Länge zu ermöglichen. Die Drehvorrichtung 400 ist so an einem oberen Teil der Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114 befestigt, daß sie sich horizontal drehen kann und eine vertikale Drehung der Bildaufnahmeeinheit 120 ermöglicht.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Bildumkehrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Laut Fig. 2 umfaßt die Bildumkehrvorrichtung eine Bildaufnahmevorrichtung 124, einen A/D-Wandler 130, einen Bildumkehrer 140, einen Digitalsignalprozessor 150 und einen Bildsignalprozessor 160.

Der A/D-Wandler 130 empfängt eine elektronische Bildsignalausgabe von der Bildaufnahmevorrichtung 124 der Bildaufnahmeeinheit 120 und wandelt diese in ein digitales Bildsignal um. Der Bildumkehrer 140 empfängt das digitale Bildsignal und führt gemäß einem vom Benutzer an der Bedienungskonsole 106 gewählten Modus eine Verarbeitung der Bilddaten durch. Insbesondere kehrt der Bildumkehrer 140 die Bilddaten um, wenn ein Umkehrmodus gewählt wurde. Wenn der Umkehrmodus nicht gewählt wurde, dann nimmt der Bildumkehrer 140 keine Verarbeitung der Bilddaten vor. Auf die eine oder andere Art empfängt der Digitalsignalprozessor 150 die digitale Bildsignalausgabe von dem Bildumkehrer 140 und verarbeitet sie zu drei Signalen: einem Helligkeitssignal, einem Chrominanzsignal und einem zusammengesetzten Synchronisiersignal. Jedes dieser Signale wird an den Bildsignalprozessor 160 ausgegeben, der die drei Signale kombiniert, um ein zusammengesetztes Bildsignal zu bilden.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des in Fig. 2 dargestellten Bildumkehrers 140. Laut Fig. 3 umfaßt der Bildumkehrer 140 einen Steuersignalgenerator 141, einen Eingabeleitungswähler 142, einen Adressenwähler 143, einen Speicher 145 und eine Ausgabeeinheit 147. Der Steuersignalgenerator 141 gibt Steuersignale für die Durchführung von Lese- und Schreiboperationen mit den vom A/D-Wandler 130 empfangenen digitalen Bilddaten gemäß den vom Benutzer an der Bedienungskonsole 106 eingegebenen Ausgabeanweisungen aus. Ferner gibt der Steuersignalgenerator 141 Steuersignale zur Steuerung jedes der anderen Elemente des Bildumkehrers 140 aus.

Gemäß den von dem Steuersignalgenerator 141 ausgegebenen Steuersignalen wählt der Eingabeleitungswähler 142 Eingabeleitungen aus, über die die digitalen Bilddaten übertragen werden. Der Adressenwähler 143 gibt entweder eine Adresse aus, an der die digitalen Bilddaten eingeschrieben werden, oder wählt eine Adresse aus, aus der die Bilddaten ausgelesen werden. Entsprechend und in Antwort auf Steuersignale von dem Steuersignalgenerator 141 schreibt oder liest der Speicher 145 die digitalen Bilddaten gemäß der Adressenausgabe vom Adressenwähler 143. Der Ausgabeteil 147 gibt die digitalen Bilddaten aus dem Speicher 145 an den Digitalsignalprozessor 150 aus.

Der Speicher 145 umfaßt außerdem einen ersten Speicher 145a und einen zweiten Speicher 145b. Des weiteren umfaßt der Adressenwähler 143 außerdem einen ersten Adressenwähler 143a, der dem ersten Speicher 145a entspricht, und einen zweiten Adressenwähler 143b, der dem zweiten Speicher 145b entspricht. Der Adressenwähler 143 schließt auch einen Spaltenadressenzähler 143c und einen Reihenadressenzähler 143d ein. Der Spaltenadressenzähler 143c zählt die Zahl der Spaltenadressen gemäß einem von dem Generator 141 empfangenen Steuersignal. Der Zähler 143c gibt den Zählwert sowohl an den ersten Adressenwähler 143a als auch an den zweiten Adressenwähler 143b aus. Der Reihenadressenzähler 143d zählt die Zahl der Reihenadressen gemäß einem empfangenen Steuersignal und gibt den Zählwert an den ersten und den zweiten Adressenwähler 143a und 143b aus.

Fig. 4 und 5 sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Teilschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Bildvergrößerers 200. Laut Fig. 4 umfaßt der Bildvergrößerer 200 eine Verbindungseinheit 210, eine Objektivlinseneinheit 220, eine Okularlinseneinheit 230, einen Linsentubus 240 und einen Lichtleiter 250. Die Verbindungseinheit 210 verbindet den Bildvergrößerer 200 mit der Bildaufnahmeeinheit 120. Die Objektivlinseneinheit 220, die nahe dem Gegenstand angeordnet ist, vergrößert den Gegenstand bis zu einer hohen Vergrößerung. Der Linsentubus 240 verbindet die Objektivlinseneinheit 220 so mit der Okularlinseneinheit 230, daß sich die Linseneinheiten 220 und 230 in einem festen vorbestimmten Abstand voneinander befinden.

Wie in Fig. 5 gezeigt, verbindet die Verbindungseinheit 210 den Bildvergrößerer 200 mit einer Adapterlinseneinheit 126 der Bildaufnahmeeinheit 120. Um dies zu erreichen, weist die Verbindungseinheit 210 einen Vorsprung auf, der in einer Nut aufgenommen wird, die in der Adapterlinseneinheit 126 ausgebildet ist. Insbesondere weist die Adapterlinseneinheit 126 einen Führungsvorsprung 126a und eine Verbindungsnut 126b auf. Der Führungsvorsprung 126a ist auf einem äußeren Umfang der Adapterlinseneinheit 126 ausgebildet und besitzt die Form eines umgekehrten "L". Die Verbindungsnut 126b ist neben dem vertikalen Teil des Führungsvorsprungs 126a und parallel zu diesem ausgebildet.

Der Bildvergrößerer 200 umfaßt außerdem eine Kupplungseinheit 212, die auf einem oberen Teil der Verbindungseinheit 210 ausgebildet ist. Die Kupplungseinheit 212 umfaßt eine Führungsnut 212a und einen Haken 212b, der über der Führungsnut 212a nach außen vorspringt. Die Führungsnut 212a ist so auf einem inneren Teil der Kupplungseinheit 212 ausgebildet, daß der Führungsvorsprung 126a darin aufgenommen wird. Wenn also der horizontale Teil des Führungsvorsprungs 126a in die Führungsnut 212a geschoben wird, wird der Haken 212b in die Verbindungsnut 126b eingeführt. Infolgedessen ist der Haken 212b elastisch mit der Verbindungsnut 126b gekuppelt. Beim Obigen ist es vorzuziehen, daß es drei Sätze von Führungsvorsprüngen 126a und Verbindungsnuten 126b und Führungsnuten 212a und Haken 212b gibt, die in vorbestimmten Abständen um den Umfang der Adapterlinseneinheit 126 bzw. der Kupplungseinheit 212 angeordnet sind.

Die Objektivlinseneinheit 220 des Bildvergrößerers 200 wird durch Verwendung einer Mehrzahl verschiedener Linsen 222 gebildet (d. h. einer Sammellinse, einer Zerstreuungslinse etc.), die in einem Okularlinsentubus 224 montiert sind. Außerdem ist die Objektivlinseneinheit 220 abnehmbar mit dem Linsentubus 240 verbunden und weist eine Mehrzahl feststehender Vergrößerungen wie 3X-, 6X- und 9X-Vergrößerungseinstellungen auf. Für die Abnehmbarkeit der Objektivlinseneinheit 220 sind sowohl die Objektivlinseneinheit 220 als auch der Linsentubus 240 mit einander entsprechenden Gewinden auf ihrem äußeren bzw. inneren Umfang versehen. Auf diese Weise ist ein Benutzer in der Lage, Vergrößerungen zu verändern, indem er zu einer anderen Objektivlinseneinheit 220 wechselt.

Die Okularlinseneinheit 230 umfaßt eine Mehrzahl von Linsen 232 (d. h. eine Sammellinse, einer Zerstreuungslinse etc.). Um einen ausreichenden Abstand zwischen der Objektivlinseneinheit 220 und einem betrachteten Gegenstand zu bewahren, umfaßt die Okularlinseneinheit 230 ferner eine erste bikonvexe Linse mit einem positiven Brechungsindex, eine zweite bikonvexe Linse mit einem positiven Brechungsindex und eine dritte bikonkave Linse mit einem negativen Brechungsindex. Überdies wird die Okularlinseneinheit 230 durch die folgenden Gleichungen definiert:

• (1) 0,48 < D/f < 0,51 und
• (2) 0,37 < fb/f < 0,4,

wobei

D die Gesamtlänge der Okularlinseneinheit 230 ist,
f die Brennweite der Okularlinseneinheit 230 ist, und
fb die bildseitige Brennweite der Okularlinseneinheit 230 ist.

Bei der beschriebenen Anordnung der Okularlinseneinheit 230 und der Objektivlinseneinheit in dem Linsentubus 240 gelangt ein Bild des Gegenstands zuerst durch die Objektivlinseneinheit 220. Die Objektivlinseneinheit 220 vergrößert das optische Bild um eine anfängliche Vergrößerung und überträgt es durch die Okularlinseneinheit 230 zur Bildaufnahmeeinheit 120. Durch die Beibehaltung einer vorbestimmten Gegenstandsbildweite zwischen der Okularlinseneinheit 230 und der Bildaufnahmeeinheit 120 kann ein Bild des Gegenstands erkannt werden, wenn ein Bildpunkt der Objektivlinseneinheit 220 mit einem Gegenstandsbild der Okularlinseneinheit 230 ausgerichtet ist.

Da die Objektivlinseneinheit 220 und die Okularlinseneinheit 230 beide das Bild vergrößern, kann überdies ein ausreichender Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinseneinheit 220 und dem Gegenstand sichergestellt werden. Somit ist die Gesamtvergrößerung des Gegenstandes gleich der Vergrößerung der Objektivlinseneinheit 220 multipliziert mit der Vergrößerung der Okularlinseneinheit 230. Daher ist das erforderliche Ausmaß der Vergrößerung der Objektivlinseneinheit 220 verringert, da ein Teil der Vergrößerung durch die Okularlinseneinheit 230 erfolgt. Diese Methode der zweistufigen Vergrößerung gewährleistet einen angemessenen Abstand zwischen dem Gegenstand und der Objektivlinseneinheit 220. Schließlich ermöglicht die Abnehmbarkeit der Objektivlinseneinheit 220 eine einfache Einstellung der Vergrößerung durch den Benutzer.

Der Bildvergrößerer 200 umfaßt außerdem den Lichtleiter 250 zur Beleuchtung der Objektivlinseneinheit 220. Der Lichtleiter 250 überträgt Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 122, die in der Bildaufnahmeeinheit 120 montiert ist, zur Objektivlinseneinheit 220. Der Lichtleiter 250 umfaßt überdies eine Lichtübertragungseinheit 252, eine Lichtanschlußeinheit 254, eine Verbindungsplatte 256 und ein Prisma 258. Die Lichtübertragungseinheit 252 überträgt Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 122 auf die Objektivlinse 220. Die Anschlußeinheit 254 verbindet den Lichtleiter 150 mit der Beleuchtungsvorrichtung 122. Die Verbindungsplatte 256 stützt die Lichtanschlußeinheit 254, indem sie diese mit einem vorbestimmten Zwischenabstand an der Verbindungseinheit 210 des Bildvergrößerers 200 befestigt. Schließlich umfaßt der Lichtleiter 250 ein Prisma 258, das über der Objektivlinseneinheit 220 und am Ende der Lichtübertragungseinheit 252 befestigt ist. Das Prisma 258 bestrahlt die Objektivlinseneinheit 220 mit dem übertragenden Licht.

Die Beleuchtungsvorrichtung 122 umfaßt eine Lichtquelle 123, eine Kondensorlinse 124 und eine Öffnung 128. Die Lichtquelle 123 sendet Licht aus, und die Kondensorlinse 124 fokussiert das ausgesendete Licht durch die Öffnung 125 in die Lichtübertragungseinheit 252 des Lichtleiters 250. Ferner umfaßt die Lichtübertragungseinheit 252 vorzugsweise Lichtleitfasern.

Fig. 6 und 7 sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Teilschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Objektverstellvorrichtung 300. Laut Fig. 6 umfaßt die Objektverstellvorrichtung 300 ein vertikales Element 310, das an der Bildaufnahmeeinheit 120 montiert ist. Das vertikale Element 310 ist außerdem mit einem Element zur Vertikalverstellung 330 verbunden, das sich vertikal entlang dem Element 310 bewegen kann. An dem unteren Ende des vertikalen Elements 310 ist ein horizontales Element 320 angebracht, und an dem Element zur Vertikalverstellung 330 ist ein Element zur Horizontalverstellung 340 angebracht. Auf dem Element zur Horizontalverstellung 340 ist ein Objekttisch 350 angebracht, auf den der Gegenstand gelegt wird.

Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen. Um die Objektverstellvorrichtung 300 abnehmbar an der Bildaufnahmeeinheit 120 zu befestigen, sind ein Schraubenloch 127 und eine Mehrzahl von Einstecklöchern 128 in der Bildaufnahmeeinheit 120 ausgebildet. Des weiteren ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 312 und ein Verbindungsloch 311, welche den Einstecklöchern 128 und dem Schraubenloch 127 der Bildaufnahmeeinheit 120 entsprechen, auf und in dem vertikalen Element 310 ausgebildet. Die Vorsprünge 312 der Objektverstellvorrichtung 300 werden in den Einstecklöchern 128 der Bildaufnahmeeinheit 120 angeordnet, wodurch das Schraubenloch 127 mit dem Verbindungsloch 311 ausgerichtet wird. Es wird dann ein Verbindungselement 313 durch das Verbindungsloch 311 geführt und an dem Schraubenloch 127 befestigt. Die in dem vertikalen Element 310 ausgebildete Mehrzahl von Vorsprüngen 312 sichert die Montageposition des vertikalen Elements 310 und verhindert, daß selbiges während der Verwendung des Video-Darstellungssystems wackelt.

Das vertikale Element 310 und das horizontale Element 320 können durch Ausbildung von Vorsprüngen auf dem vertikalen Element 310, die in Löchern angeordnet werden, welche in dem horizontalen Element 320 ausgebildet sind, verbunden werden. Alternativ können die Elemente 310 und 320 verbunden werden, indem eine Schraube durch ein Loch in dem horizontalen Element 320 in ein Schraubenloch im Boden des vertikalen Elements 310 geschraubt wird.

Es wird nun die Verbindung des vertikalen Elements 310 und des Elements zur Vertikalverstellung 330 beschrieben werden. Auf dem vertikalen Element 310 ist eine Verstellführungseinheit 314 ausgebildet, und auf dem Element zur Vertikalverstellung 330 ist eine Verstellführungsnut 331 ausgebildet. Auf diese Weise kann die Verstellführungsnut 331 entlang der Verstellführungseinheit 314 gleiten. Die Seiten der Verstellführungseinheit 314 und der Verstellführungsnut 331 sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie eine komplementäre trigonometrische Form aufweisen, wie sie allgemein in mechanischen Vorrichtungen Verwendung findet. Außerdem ist auf einer vorderen Fläche der Verstellführungseinheit 314 eine Zahnstange 315 ausgebildet und ist an einer Seitenfläche des Elements zur Vertikalverstellung 330 ein Ritzelloch 332 ausgebildet. Ein Ritzelelement 333 läuft durch das Ritzelloch 332, um in die Zahnstange 315 einzugreifen. Ein Benutzer betätigt das Ritzelelement 333, um die Bewegung des Elements zur Vertikalverstellung 330 genau zu steuern. Überdies ist ein weibliches Schraubenloch (nicht dargestellt) auf der anderen Seitenfläche des Elements zur Vertikalverstellung 330 ausgebildet und mit einer männlichen Schraube (nicht dargestellt) in Eingriff. Wenn die Schraube gedreht wird, wird ein Endabschnitt der Schraube an eine Seitenfläche der Verstellführungseinheit 314 gedrückt, um die Position des Elements zur Vertikalverstellung 330 und des Elements zur Horizontalverstellung 330 zu sichern.

Es wird nun die Verbindung des Elements zur Vertikalverstellung 330 und des Elements zur Horizontalverstellung 340 beschrieben werden. Auf einer Unterseite des Elements zur Vertikalverstellung 330 ist eine Verbindungsnut 334 ausgebildet und enthält eine Mehrzahl von Schraubenlöchern. In dem Element zur Horizontalverstellung 340 sind Verbindungslöcher ausgebildet, und eine Mehrzahl von Schrauben (nicht dargestellt) wird durch die Verbindungslöcher geführt und in die Schraubenlöcher der Verbindungsnut 334 geschraubt.

Fig. 8 ist eine perspektivische Zusammenbauansicht des Elements zur Horizontalverstellung 340 und des Objekttisches 350, die in Fig. 7 dargestellt sind. Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 die Verbindung des Elements zur Horizontalverstellung 340 mit dem Objekttisch 350 beschrieben werden. In einem mittleren Bereich des Elements zur Horizontalverstellung 340 ist ein Verbindungsloch 344 ausgebildet. Schraubenlöcher 341 laufen durch zwei Seiten des Elements zur Horizontalverstellung 340 bis in das Verbindungsloch 344. Den Schraubenlöchern 341 gegenüberliegend sind Federlöcher 342 ausgebildet. Eine Trägerplatte 345 enthält ein Lichtdurchgangsloch 345a und ist so an dem Boden des Elements zur Horizontalverstellung 340 befestigt, daß das Lichtdurchgangsloch 345a mit dem Verbindungsloch 344 ausgerichtet ist. An jedem Schraubenloch 341 und Federloch 342 im Verbindungsloch 344 sind Preßplatten 351 angeordnet, und zwar derart, daß sie sich zwischen dem Objekttisch 350 und dem Element zur Horizontalverstellung 340 befinden.

Der Objekttisch 350 umfaßt eine Lichtdurchgangsöffnung 352 und eine Zylindereinheit 353, die jeweils den zylindrischen Teilen des Verbindungsloches 344 angepaßt sind, um zu ermöglichen, daß dieser darin eingesetzt wird. Drückstifte 347, Federn 348 und Federbefestigungsteller 349 sind so in die Federlöcher 342 eingefügt, daß die Drückstifte 347 die Preßplatten 351 berühren. Außerdem sind in die Schraubenlöcher 341 des Elements zur Horizontalverstellung 340 eine links-recht-bewegliche Schraube 346a und eine vor-zurück-bewegliche Schraube 346b eingefügt, um die Preßplatten 351 zu berühren. Ferner ist vorzugsweise eine Glasplatte (nicht dargestellt) an der Oberseite des Verbindungsloches 344 des Objekttisches 350 befestigt.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist in dem horizontalen Element 320 an einer Stelle unter der Lichtdurchgangsöffnung 352 des Objekttisches 350 eine Lichtdurchgangsöffnung 322 ausgebildet. Die Lichtdurchgangsöffnung 322 weist zudem vorzugsweise einen Umfang auf, der größer ist als jener der Öffnung 352.

Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Hauptstangendrehvorrichtung 400. Laut Fig. 9 umfaßt die Drehvorrichtung 400 eine untere drehbare Abdeckung 412, eine obere drehbare Abdeckung 414, einen horizontalen drehbaren Teil 415 und einen vertikalen drehbaren Teil 475. Der horizontale drehbare Teil 415 ist in einem Innenraum montiert, der von der unteren und der oberen drehbaren Abdeckung 412 und 414 gebildet wird. Der horizontale drehbare Teil 415 ist mit der Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114 verbunden und dreht sich auf dieser. Der vertikale drehbare Teil 475 ist in demselben Innenraum montiert wie der Teil 415 und ist mit der Bildaufnahmeeinheit 120 verbunden, so daß sich diese vertikal drehen kann.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 9. Wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, umfaßt der horizontale drehbare Teil 415 einen horizontalen drehbaren Körper 430, der eine Tragzapfennut 432 aufweist, die an seinem unteren Bereich ausgebildet ist. An einem oberen Bereich der Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114 ist ein Tragzapfen 470 ausgebildet und in die Tragzapfennut 432 eingefügt. An dem Tragzapfen 470 ist eine horizontale Drehplatte 420 angebracht und weist eine Mehrzahl von Arretierungsnuten 422 auf, die an einem äußeren Umfang der Platte 420 ausgebildet sind. Der drehbare Teil 415 umfaßt außerdem ein horizontales Arretierungsmittel 425, dessen eines Ende in eine der Arretierungsnuten 422 eingreift und das die Drehung der horizontalen Drehplatte 420 kontrolliert. Ferner ist ein Druckknopf 416 vorgesehen, der an dem horizontalen Arretierungsmittel 425 angebracht ist.

Es wird nun eine bevorzugte Methode zur Befestigung der horizontalen Drehplatte 420 an dem Tragzapfen 470 beschrieben werden. In der horizontalen Drehplatte 420 ist eine Mehrzahl von Schraubenlöchern 423 ausgebildet. Außerdem ist eine Mehrzahl weiblicher Schrauböffnungen 474 in einem oberen Bereich des Tragzapfens 470 ausgebildet, die jeweils den Schraubenlöchern 423 entsprechen. Eine Mehrzahl kleiner Schrauben 462 wird durch die Schraubenlöcher 423 geführt und in die weiblichen Schrauböffnungen 474 geschraubt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion beschränkt, und es ist möglich, andere Methoden zur Befestigung der horizontalen Drehplatte 420 an dem Tragzapfen 470 zu verwenden. Zum Beispiel kann der Tragzapfen 470 in Löcher eingefügt werden, die in der horizontalen Drehplatte 420 ausgebildet sind. Auch kann eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die auf einer oberen Fläche des Tragzapfens 470 ausgebildet sind, in entsprechende Löcher eingefügt werden, die in der horizontalen Drehplatte 420 ausgebildet sind.

Der Tragzapfen 470 der Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114 und die an dem horizontalen drehbaren Körper 430 ausgebildete Tragzapfennut 432 sind jeweils mit einer Mehrzahl stufenartigen Ausbildungen gestaltet. Diese stufenartige Struktur verbessert die Stabilität, wenn der horizontale drehbare Körper 430 eine horizontale Drehung durchführt.

Es wird nun ebenfalls auf Fig. 11 Bezug genommen, die eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 10 ist. Das horizontale Arretierungsmittel 425 umfaßt einen zickzackförmigen Arretierungsstab 424. An einem Ende des Arretierungsstabes 424 ist mittels eines Stifts 427 eine Arretierungsrolle 426 angebracht, von der ein Teil in eine der Arretierungsnuten 422 der horizontalen Drehplatte 420 eingreift. Ein Federbefestigungsstift 418 ist so an dem horizontalen drehbaren Körper 430 angebracht, daß der Arretierungsstab 424 schwenken kann. Auf dem Federbefestigungsstift 418 ist eine Rückstellfeder 428 angeordnet, und ein auf dem horizontalen Drehkörper 430 ausgebildeter Federbefestigungsvorsprung 429 verankert einen Endteil der Rückstellfeder 428.

Hinsichtlich der Methode, mittels deren der mittlere Bereich des Arretierungsstabes 424 so angeordnet wird, daß er auf dem horizontalen drehbaren Körper 430 schwenkt, ist es vorzuziehen, eine weibliche Schrauböffnung 433 in dem horizontalen drehbaren Körper 430 zu bilden, wobei sich am Ende des Federbefestigungsstiftes 418 ein Schraubgewinde befindet. Auf diese Weise kann der Stift 18 durch den Arretierungsstab 424 geführt und in die weibliche Schrauböffnung 433 geschraubt werden. Des weiteren ist ein Ende der Rückstellfeder 428 verlängert und an dem Federbefestigungsvorsprung 429 befestigt, während das andere Ende verlängert ist, um die äußere Oberfläche des Arretierungsstabes 424 zu fassen. Demgemäß wird der Stab 424 zur horizontalen Drehplatte 420 hin gedrückt.

Es ist vorzuziehen, daß die Arretierungsrolle 426 derart gestaltet ist, daß ein Teil ihrer Breite jener der horizontalen Drehplatte 420 entspricht, um ihren sicheren Halt in der Arretierungsnut 422 der Platte 420 zu ermöglichen. Es ist außerdem vorzuziehen, daß der Stift 427 drehbar an dem Arretierungsstab 424 angebracht wird, um zu verhindern, daß die Arretierungsrolle 426 an einer äußeren Oberfläche der horizontalen Drehplatte 420 entlangrutscht, während sich die Bildaufnahmeeinheit 120 in der horizontalen Richtung dreht.

Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XII- XII von Fig. 9. Der in Fig. 9 und 12 dargestellte vertikale drehbare Teil 475 umfaßt einen vertikalen drehbaren Körper 440, der an der Bildaufnahmeeinheit 120 befestigt ist. An dem horizontalen drehbaren Körper 430 des vertikalen drehbaren Teils 475 ist eine vertikale Drehplatte 450 befestigt und weist eine Mehrzahl von Arretierungslöchern 454 auf. In Federeinfügnuten 445, die in dem vertikalen drehbaren Körper 440 ausgebildet sind, sind Federn 444 eingefügt. An einem Ende der Federn 444 sind Arretierungsstifte 446 angebracht und greifen in die Arretierungslöcher 454 ein. Auf dem vertikalen drehbaren Körper 440 sind Federbefestigungsteller 442 angeordnet und sind an demjenigen Ende der Federn 444 befestigt, das dem Ende gegenüberliegt, an welchem die Arretierungsstifte 446 angeordnet sind. Des weiteren ist eine Friktionsfeder 458 zwischen der vertikalen Drehplatte 450 und dem vertikalen drehbaren Körper 440 eingefügt.

Bei der obigen Konstruktion ist es vorzuziehen, den vertikalen drehbaren Körper 440 und die Bildaufnahmeeinheit 120 durch Bildung einer Mehrzahl von Schraubenlöchern 441a in einem Flanschbereich 441 des vertikalen drehbaren Körpers 440 zu verbinden. Zudem sind den Schraubenlöchern 441a gegenüberliegend weibliche Schraubnuten 484 auf einer Verbindungsfläche der Bildaufnahmeeinheit 120 ausgebildet. Eine Mehrzahl kleiner Schrauben 466 wird dann durch die Schraubenlöcher 441a in die weiblichen Schraubnuten 484 geschraubt. Der Flanschbereich 441 des vertikalen drehbaren Körpers 440 wird dann mit einer Bildaufnahmeeinheit- Abdeckung 490 abgedeckt. Außerdem werden Befestigungszapfen 434, die in einem vertikalen Teil des horizontalen drehbaren Körpers 430 ausgebildet sind, in Befestigungszapfenlöcher 448 eingefügt, die in dem vertikalen drehbaren Körper 440 ausgebildet sind.

Es ist außerdem vorzuziehen, die vertikale Drehplatte 450 durch Bildung einer Mehrzahl weiblicher Schraubnuten 438 auf einer Außenfläche der Befestigungszapfen 434 und Bildung einer Mehrzahl entsprechender Schraubenlöcher 456 in der horizontalen Drehplatte 450 an dem horizontalen drehbaren Körper 430 zu befestigen. Es werden dann kleine Schrauben 464 durch die Schraubenlöcher 456 in die weiblichen Schraubnuten 438 geschraubt. Es ist ebenfalls vorzuziehen, einen Endteil der Arretierungsstifte 446 rund zu gestalten (oder Kugellager zu verwenden), so daß sie sich leicht aus den Arretierungslöchern 454 der vertikalen Drehplatte 450 entfernen lassen.

Laut Fig. 13 ist eine Friktionsfeder 458 eine Blattfeder mit einer Mehrzahl von Erhöhungen. Die Friktionsfeder 458 ist zwischen einer Fläche der vertikalen Drehplatte 450 und einer Innenfläche des vertikalen drehbaren Körpers 440 befestigt. Durch diese Anordnung übt die Friktionsfeder 458 einen vorbestimmten Druck auf beide Flächen aus. Auch ist es möglich, die Friktionsfeder 458 ringförmig zu gestalten und die Ringformen in zwei gleichen Teilen zu gestalten.

Der horizontale drehbare Körper 430 dreht sich, wobei er gleichzeitig integral mit der unteren drehbaren Abdeckung 412 und der oberen drehbaren Abdeckung 414 verbunden ist, und der vertikale drehbare Körper 440 dreht sich, wobei er gleichzeitig integral mit der Bildaufnahmeeinheit 120 verbunden ist. Außerdem sind Leitungsführungslöcher 472, 482, 431, 436 und 452 jeweils an dem Tragzapfen 470 der Vorrichtung zur Vertikalverstellung 114, der Bildaufnahmeeinheit 120, der vertikalen Drehplatte 420, dem horizontalen drehbaren Körper 430 und der vertikalen Drehplatte 450 ausgebildet, um bei jedem der obengenannten Teile die Verlegung von Leitungen zu ermöglichen.

Es wird nun die Funktionsweise des Video-Overhead- Darstellungssystems der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Zunächst wird ein Gegenstand auf den Objekttisch 102 gelegt, und es wird in der Bildaufnahmevorrichtung, die in der Bildaufnahmeeinheit 120 montiert ist, ein optisches Bild des Gegenstands erzeugt. Die Aufnahmeeinheit 120 wandelt das optische Bild in ein elektronisches Bildsignal um und gibt die Bilddaten an die Bildumkehrvorrichtung aus (siehe Fig. 2). Die Zoomobjektiveinheit ist auf eine gewünschte Vergrößerung des Gegenstands eingestellt, und die Beleuchtungsvorrichtung 122 ist so eingestellt, daß sie den Gegenstand beleuchtet.

Je nachdem, welcher Modus für die Bildumkehrvorrichtung gewählt wurde, wird das Bildsignal entweder umgekehrt oder in seinem auf dem Kopf stehenden Zustand belassen und an die Darstellungseinheit 10 ausgegeben, die das Signal in ein dargestelltes Bild umwandelt. Falls ein Bildprozessor in der Darstellungsvorrichtung 10 enthalten ist, werden in diesem Stadium die Bilddaten in einer dem Fachmann bekannten Weise verarbeitet, um ein besseres Bild zu erzeugen. Insbesondere können die Bilddaten synthetisiert werden, es können die Farben verändert werden, oder es können Standbilder zur Verwendung in einem sich bewegenden Bild ausgewählt werden.

Wenn Zellgewebe oder Mikroorganismen betrachtet werden, ist außerdem der Bildvergrößerer 200 mit der Bildaufnahmeeinheit 120 verbunden. In diesem Fall wird das Bild des Gegenstands um eine anfängliche Vergrößerung der Objektivlinseneinheit 220, um eine zweite Vergrößerung der Okularlinseneinheit 230 und um eine dritte Vergrößerung der Zoomobjektiveinheit, die in der Bildaufnahmeeinheit 120 montiert ist, vergrößert. Das resultierende vergrößerte Bild ist stark vergrößert (z. B. 800fach) und kann in der Bildaufnahmevorrichtung, die in der Bildaufnahmeeinheit 120 montiert ist, erzeugt werden.

Es wird nun der Vorgang der Umwandlung des optischen Bildsignals in elektronische Bilddaten und der Ausgabe eines umgekehrten Bildes durch die Umkehrvorrichtung 140 genau beschrieben werden. Die Bildaufnahmeeinheit 120 gibt das elektronische Bildsignal an den A/D-Wandler 130 aus, der an den Bildumkehrer 140 digitale Bildsignale ausgibt. Wenn ein Benutzer mittels der Bedienungskonsole 106 einen Umkehrmodus wählt, dann gibt der Steuersignalgenerator 141 ein Steuersignal an die Eingabeleitungswähleinheit 142, die Adressenwähleinheit 143, den Speicher 145 und die Ausgabeeinheit 147 aus. Die Speicher 145a und 145b speichern dann die Bilddaten an Adressen, die der Adressenausgabe von der ersten und der zweiten Adressenwähleinheit 143a und 143b entsprechen. Diese Adressen basieren auf den Zählwerten des Spaltenadressenzählers 143a und des Reihenadressenzählers 143d.

Eine Leseoperation des ersten und des zweiten Speichers 145a und 145b erfolgt durch Auslesen aus der ersten Speicheradresse, wenn ein Normalmodus gewählt wurde, und durch Auslesen aus der letzten Speicheradresse, wenn ein Umkehrmodus gewählt wurde. Es wird ein Bild ausgegeben, während im Speicher 145 Lese- und Schreiboperationen durchgeführt werden. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch ermöglicht, daß zwei Speicher 145a und 145b vorhanden sind, so daß, wenn der erste Speicher 145a Bilddaten einschreibt, der zweite Speicher 145b Bilddaten ausliest, und umgekehrt.

Die digitalen Bilddaten werden dann von dem Speicher 145 an die Ausgabeeinheit 147 des Bildumkehrers 140 ausgegeben, welche die Bilddaten an den Digitalsignalprozessor 150 ausgibt. Der Digitalsignalprozessor 150 wandelt die Bilddaten in ein Helligkeitssignal, ein Chrominanzsignal und ein zusammengesetztes Synchronsignal um. Diese Signale werden zum Beispiel als vertikales und horizontales Synchronsignal, vertikales und horizontales Austastsignal oder Farbsynchronsignal realisiert. Diese Signale werden dann an den Bildsignalprozessor 160 ausgegeben, der die Signale kombiniert und sie in ein zusammengesetztes Bildsignal umwandelt. Das zusammengesetzte Bildsignal wird dann von dem Video-Overhead-Darstellungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgegeben und mittels der Bildprozessor-Darstellungsvorrichtung 10 als Bild wiedergegeben.

Wenn ein kleiner Gegenstand wie Zellgewebe oder ein Mikroorganismus betrachtet wird, sind der Bildvergrößerer 200 und die Objektverstellvorrichtung 300 an der Bildaufnahmeeinheit 120 montiert. In diesem Fall wird der Gegenstand auf dem Objekttisch 350 der Objektverstellvorrichtung 300 angeordnet, und die Objektivlinseneinheit 220 und die Zoomobjektiveinheit der Bildaufnahmeeinheit 120 werden eingestellt, um den Gegenstand gemäß einer gewählten Vergrößerung zu vergrößern. Hier ist es möglich, den Gegenstand durch die Verwendung der Objetivlinseneinheit 220, der Okularlinseneinheit 230 und der Zoomobjektiveinheit der Bildaufnahmeeinheit 120 bis zu 800fach zu vergrößern.

Die Lichtquelle 123 der Beleuchtungsvorrichtung 122, die sich in der Bildaufnahmeeinheit 120 befindet, liefert Licht an die Objektivlinse 220. Das von der Lichtquelle 123 ausgestrahlte Licht wird von der Kondensorlinse 124 in die Lichtübertragungseinheit 252 fokussiert. Das fokussierte Licht wird dann durch die Lichtübertragungseinheit 252 übertragen und durch das Prisma 258 auf die Objektivlinseneinheit 220 gestrahlt. Für die Lichtübertragungseinheit 252 werden vorzugsweise Lichtleitfasern verwendet, da sie eine einfache Einstellung des Lichtbestrahlungsortes ermöglichen.

Außerdem sendet der oben auf der Objektplatte 102 montierte Leuchtkasten 104 Licht durch die folgenden Öffnungen: Lichtdurchgangsöffnung 322, die in dem horizontalen Element 320 ausgebildet ist, Lichtdurchgangsloch 345a, das in der Trägerplatte 345 ausgebildet ist, und Lichtdurchgangsöffnung 352 des Objekttisches 350. Nachdem das Licht durch diese Öffnungen hindurchgetreten ist, wird es auf die Unterseite des auf dem Objekttisch 350 angeordneten Gegenstands gestrahlt. Überdies bewegen das Element zur Vertikalverstellung 330 und das Element zur Horizontalverstellung 340 den Gegenstand auf dem Objekttisch 350 in drei verschiedene Richtungen, wobei die Position des Gegenstands genau gesteuert wird.

Die vertikale Bewegung des Objekttisches 350 erfolgt durch Drehung des Ritzelelements 333, das mit der Zahnstange 315 des vertikalen Elements 310 in Eingriff ist.

Überdies ist, da die Verstellführungseinheit 314 des vertikalen Elements 310 an der Verstellführungsnut 331 des Elements zur Vertikalverstellung 330 gleitet, die vertikale Bewegung des Objekttisches ruhig. Wenn sich der Objekttisch 350 an einer gewünschten Position befindet, dreht der Benutzer das Ritzelelement 333 nicht weiter. Zusätzlich wird das Arretierungselement (nicht dargestellt) in eine Seitenfläche der Verstellführungseinheit 314 geschraubt, um die Position des Elements zur Vertikalverstellung 330 zu sichern.

Die horizontale Bewegung des Objekttisches 350 erfolgt durch die Drehung der links-rechts-beweglichen Schraube 346a und der vor-zurück-beweglichen Schraube 346b, die jeweils in das Element zur Horizontalverstellung 340 geschraubt werden. Ferner verhindert die Kombination der links-rechts-beweglichen und der vor-zurück-beweglichen Schraube 346a und 346b, der Drückstifte 347 und der Preßplatten 351, daß der Objekttisch 350 wackelt. Der Durchmesser des in dem Element zur Horizontalverstellung 340 ausgebildeten Verbindungsloches 344 ist vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Zylinderteils 353 des Objekttisches 350. Dieser Unterschied im Durchmesser bestimmt das Ausmaß, in dem der Objekttisch 350 in der horizontalen Richtung beweglich ist. Daher kann der Objekttisch 350 durch Drehung des Ritzelelements 333, der links-rechts-beweglichen Schraube 346a und der vor-zurück-beweglichen Schraube 346b genau eingestellt werden.

Das optische Bild des Gegenstands wird durch die Objektivlinseneinheit 220 auf den Kopf gestellt. Die Bildumkehrvorrichtung 140 ist jedoch in der Lage, das von der Bildaufnahmevorrichtung eingegebene Bildsignal umzukehren. Ein Benutzer kann den Modus der Bildumkehrvorrichtung wählen, so daß entweder das umgekehrte oder das auf dem Kopf stehende Bild ausgegeben wird. Da das Bild in einem seitenrichtigen Zustand umgekehrt werden kann, ist der Benutzer überdies leichter in der Lage, den Gegenstand mittels der Objektverstellvorrichtung 300 genau zu positionieren.

Es wird nun der Drehvorgang der Drehvorrichtung 400 der Haltevorrichtung 110 bei dem Video-Overhead-Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung genau beschrieben werden. Wenn der Benutzer den Druckknopf 416 drückt, schwenkt der Arretierungsstab 424 um den Federbefestigungsstift 418. Infolgedessen wird die Arretierungsrolle 426 von der Arretierungsnut 422 getrennt. Überdies werden die horizontale Drehplatte 420 und der Tragzapfen 470 von dem horizontalen drehbaren Körper 430 und der unteren drehbaren Abdeckung 412 getrennt. Die Trennung dieser Elemente ermöglicht die Drehung des horizontalen drehbaren Teils 415.

Wenn der horizontale drehbare Teil 415 horizontal gedreht wird und der Druckknopf 416 nicht mehr niedergedrückt wird, drückt die Federkraft der Rückstellfeder 428 die Arretierungsrolle 426 in Richtung auf die horizontale Drehplatte 420. Wenn die horizontale drehbare Einheit 415 weiter gedreht wird, kommt die Arretierungsrolle 426 in der nächsten Arretierungsnut 422 der horizontalen Drehplatte 420 zu liegen. Demgemäß wird die Arretierungsrolle 426 in die Arretierungsnut 422 eingefügt, wodurch die Drehung gestoppt wird. Dies bewirkt, daß die horizontale Drehplatte 420 und der Tragzapfen 470 wieder mit dem horizontalen drehbaren Körper 430 und der unteren drehbaren Abdeckung 412 verbunden werden.

Wenn zudem die Bildaufnahmeeinheit 120 vertikal gedreht wird, dreht sich der vertikale drehbare Körper 440, und die Federn 444 werden durch die Arretierungsstifte 446 zusammengedrückt, welche gegen die vertikale Drehplatte 450 drücken. Wenn sich die Bildaufnahmeeinheit 120 weiter dreht, greifen die Arretierungsstifte 446 in die nächsten Arretierungslöcher 454 der vertikalen Drehplatte 450 ein. Der vertikale drehbare Körper 440 wird in der Bildaufnahmeeinheit 120 arretiert, und die vertikale Drehplatte 450 wird in dem horizontalen drehbaren Körper 430 arretiert.

Bei der obigen Anordnung werden die Arretierungsstifte 446 durch die Federkraft der Feder 444 in die Arretierungslöcher 454 eingefügt. Der vertikale drehbare Körper 440 wird dann an der Bildaufnahmeeinheit 120 arretiert, und die vertikale Drehplatte 450 wird an dem horizontalen drehbaren Körper 430 arretiert. Da zudem die Friktionsfeder 458 zwischen der vertikalen Drehplatte 450 und dem vertikalen drehbaren Körper 440 eingefügt ist, muß eine genügend hohe Kraft aufgewendet werden, um die Bildaufnahmeeinheit 120 vertikal zu drehen. Dies verhindert, daß sich die Bildaufnahmeeinheit 120 durch die Kraft ihres eigenen Gewichtes dreht, und ermöglicht es, daß sie sicher an Ort und Stelle verbleibt. Überdies kann durch die Ausbildung einer Mehrzahl von Arretierungslöchern 454 in bestimmten Abständen in der vertikalen Drehplatte 450 und einer Mehrzahl von Arretierungsnuten 422 in bestimmten Abständen in der horizontalen Drehplatte 420 eine Vielzahl verschiedener horizontaler und vertikaler Winkel gewählt werden.

Das Video-Overhead-Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung besitzt den Vorteil, daß es die Durchführung verschiedener Bildverarbeitungsvorgänge an dem Bild eines betrachteten Gegenstands gestattet. Auch erfordert die vorliegende Erfindung neben dem Bildvergrößerer 200 und der Bildaufnahmeeinheit 120 kein Bildmikroskop und keine Lampen, was die vorliegende Erfindung beweglicher macht.

Außerdem läßt sich ein Bild leicht in einen seitenrichtigen Zustand umkehren, indem der Benutzer mittels der Bedienungskonsole 106 einen Umkehrmodus wählt. Dieses Merkmal ermöglicht die leichte Positionierung des Gegenstands und die leichte Bestimmung seiner Form. Überdies gestattet die Auswechselbarkeit der Objektivlinseneinheit 220 die Verwendung einer großen Vielfalt unterschiedlicher Vergrößerungen. Da die Bildaufnahmeeinheit 120 der vorliegenden Erfindung durch die Drehvorrichtung 400 der Haltevorrichtung 110 in vielen verschiedenen Winkeln einstellbar ist, kann schließlich leicht ein Bild des Gegenstands erhalten werden, ohne daß der Gegenstand selbst bewegt wird.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß verschiedene Ab- und Veränderungen bei dem Verfahren und dem System der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung schließt die Ab- und Veränderungen dieser Erfindung, sofern diese unter den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, und ihre Äquivalente ein.

Claims (27)

1. Video-Overhead-Darstellungssystem zur Darstellung eines Bildes eines Gegenstands, umfassend:
ein Bildvergrößerungsmittel zur Vergrößerung eines optischen Bildes des Gegenstands;
ein Bildaufnahmemittel zum Empfang des vergrößerten optischen Bildes des Gegenstands und zur Umwandlung des vergrößerten optischen Bildes in ein elektronisches Bildsignal; und
ein Bildausgabemittel zum Empfang des elektronischen Bildsignals und zur Umwandlung des elektronischen Bildsignals in ein dargestelltes Bild.

2. System nach Anspruch 1, wobei das Bildaufnahmemittel umfaßt:
eine Bildaufnahmevorrichtung, die das optische Bild in das elektronische Bildsignal umwandelt;
eine Zoomobjektiveinheit, die an der Bildaufnahmevorrichtung befestigt ist und die das optische Bild des Gegenstands vergrößert;
eine Beleuchtungsvorrichtung, die den Gegenstand beleuchtet; und
eine Bildumkehrvorrichtung, die das elektronische Bildsignal von der Bildaufnahmevorrichtung empfängt und selektiv das Bildsignal umkehrt.

3. System nach Anspruch 1, wobei das Bildvergrößerungsmittel umfaßt:
eine Objektivlinseneinheit, die das optische Bild des Gegenstands vergrößert;
eine Okularlinseneinheit, die in einem vorbestimmten Abstand von der Objektivlinseneinheit befestigt ist; und
einen Linsentubus von vorbestimmter Länge, an dessen einem Ende die Objektivlinseneinheit befestigt ist und an dessen anderem Ende die Okularlinseneinheit befestigt ist.

4. Video-Overhead-Darstellungssystem zur Darstellung eines Bildes eines Gegenstands, umfassend:
einen Körper mit einer Bedienungskonsole;
einen Bildvergrößerer zur Vergrößerung eines optischen Bildes des Gegenstands;
eine Bildaufnahmeeinheit, die mit dem Körper verbunden ist und die das vergrößerte optische Bild des Gegenstands aufnimmt; und
wobei der Bildvergrößerer abnehmbar an der Bildaufnahmeeinheit angebracht ist.

5. System nach Anspruch 4, wobei die Bildaufnahmeeinheit umfaßt:
eine Bildaufnahmevorrichtung, die das vergrößerte optische Bild des Gegenstandes in ein elektronisches Bildsignal umwandelt;
eine Zoomobjektiveinheit, die an der Bildaufnahmevorrichtung befestigt ist und die das von dem Bildvergrößerer empfangene vergrößerte Bild vergrößert; und
eine Beleuchtungsvorrichtung, die den Gegenstand beleuchtet.

6. System nach Anspruch 4, das außerdem eine Bildumkehrvorrichtung umfaßt, die selektiv das Bild des Gegenstands umkehrt.

7. System nach Anspruch 6, wobei die Bildumkehrvorrichtung umfaßt:
einen A/D-Wandler, der eine elektronische Bildsignalausgabe von der Bildaufnahmeeinheit empfängt und das elektronische Bildsignal in ein digitales Bildsignal umwandelt;
einen Bildumkehrer, der das digitale Bildsignal von dem A/D-Wandler empfängt, selektiv das digitale Bildsignal umkehrt und das selektiv umgekehrte digitale Bildsignal ausgibt;
einen Digitalsignalprozessor, der das von dem Bildumkehrer empfangene digitale Bildsignal verarbeitet und ein Helligkeitssignal, ein Chrominanzsignal und ein zusammengesetztes Synchronisiersignal ausgibt; und
einen Bildsignalprozessor, der die Helligkeits-, Chrominanz- und zusammengesetzten Synchronisiersignale kombiniert und die kombinierten Signale als ein zusammengesetztes Bildsignal ausgibt.

8. System nach Anspruch 7, wobei der Bildumkehrer umfaßt:
eine steuersignalerzeugende Einheit, die Steuersignale zur Durchführung von Schreib- und Leseoperationen mit den digitalen Bildsignalen ausgibt;
eine Eingabeleitungswähleinheit, die gemäß den von der steuersignalerzeugenden Einheit empfangenen Steuersignalen eine Eingabeleitung für die von dem A/D-Wandler empfangenen digitalen Bildsignale auswählt;
eine Adressenwähleinheit, die gemäß den von der steuersignalerzeugenden Einheit empfangenen Steuersignalen entweder eine Adresse ausgibt, an der das digitale Bildsignal eingeschrieben wird, oder ein Signal für eine Adresse ausgibt, an der das digitale Bildsignal ausgelesen wird;
einen Speicher, der gemäß dem von der steuersignalerzeugenden Einheit empfangenen Steuersignal das digitale Bildsignal gemäß der Adressenausgabe von der Adressenwähleinheit einschreibt oder ausliest; und
eine Ausgabeeinheit, die gemäß dem von der steuersignalerzeugenden Einheit empfangenen Steuersignal das digitale Bildsignal aus dem Speicher an den Digitalsignalprozessor ausgibt.

9. System nach Anspruch 8, wobei:
der Speicher außerdem einen ersten Speicher und einen zweiten Speicher umfaßt; und
die Adressenwähleinheit eine erste Adressenwähleinheit, die dem ersten Speicher entspricht, und eine zweite Adressenwähleinheit, die dem zweiten Speicher entspricht, einschließt.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Adressenwähleinheit umfaßt:
einen Spaltenadressenzähler, der die Zahl der Spaltenadressen gemäß den von der steuersignalerzeugenden Einheit empfangenen Steuersignalen zählt und einen Zählwert an die erste Adressenwähleinheit und die zweite Adressenwähleinheit ausgibt; und
einen Reihenadressenzähler, der die Zahl der Reihenadressen gemäß den von der steuersignalerzeugenden Einheit empfangenen Steuersignalen zählt und einen Zählwert an die erste und die zweite Adressenwähleinheit ausgibt.

11. System nach Anspruch 4, wobei der Bildvergrößerer umfaßt:
eine Objektivlinseneinheit, die ein optisches Bild des Gegenstands vergrößert;
eine Okularlinseneinheit, die in einem vorbestimmten Abstand von der Objektivlinseneinheit befestigt ist; und
einen Linsentubus von vorbestimmter Länge, der an einem Ende an der Objektivlinseneinheit befestigt ist und an dem anderen Ende an der Okularlinseneinheit befestigt ist.

12. System nach Anspruch 11, das außerdem umfaßt:
einen Lichtleiter, der zur Beleuchtung der Objektivlinseneinheit mit dem Bildvergrößerer verbunden ist.

13. System nach Anspruch 11, wobei:
die Bildaufnahmeeinheit eine Adapterlinseneinheit umfaßt, wobei die Adapterlinseneinheit
einen Führungsvorsprung, der auf einem äußeren Umfang der Adapterlinseneinheit in der Form eines umgekehrten "L" ausgebildet ist, und
eine Verbindungsnut, die parallel zu einem vertikalen Teil des Führungsvorsprungs ausgebildet ist, aufweist; und
der Bildvergrößerer eine Kupplungseinheit umfaßt, wobei die Kupplungseinheit
eine Führungsnut , die so auf einem inneren Teil der Kupplungseinheit ausgebildet ist, daß der Führungsvorsprung der Adapterlinseneinheit in die Führungsnut eingeführt werden kann, und
einen Haken, der über der Führungsnut ausgebildet ist und der nach innen ragt, aufweist.

14. System nach Anspruch 11, wobei die Objektivlinseneinheit abnehmbar an dem Linsentubus angebracht ist und den Gegenstand gemäß einer vorbestimmten Vergrößerung vergrößert.

15. System nach Anspruch 12, das außerdem umfaßt:
eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des Gegenstands; und
wobei der Lichtleiter
eine Lichtanschlußeinheit, die mit der Beleuchtungsvorrichtung verbunden ist,
eine Lichtübertragungseinheit zur Übertragung von Licht von der Beleuchtungsvorrichtung zur Objektivlinseneinheit und
ein Prisma, das über der Objektivlinseneinheit und an einem Ende der Lichtübertragungseinheit befestigt ist, umfaßt.

16. System nach Anspruch 15, wobei die Lichtübertragungseinheit Lichtleitfasern umfaßt.

17. System nach Anspruch 4, wobei eine Objektverstellvorrichtung abnehmbar an der Bildaufnahmeeinheit angebracht ist.

18. System nach Anspruch 17, wobei die Objektverstellvorrichtung umfaßt:
ein vertikales Element, das an der Bildaufnahmeeinheit montiert ist;
ein horizontales Element, das an einem unteren Ende des vertikalen Elements angebracht ist;
ein Element zur Vertikalverstellung, das mit dem vertikalen Element verbunden ist und das sich vertikal entlang dem vertikalen Element bewegen kann;
ein Element zur Horizontalverstellung, das an dem Element zur Vertikalverstellung angebracht ist; und
einen Objekttisch zum Halten des Gegenstands, der mit dem Element zur Horizontalverstellung verbunden ist.

19. System nach Anspruch 4, das außerdem eine Haltevorrichtung zum Halten der Bildaufnahmeeinheit umfaßt, wobei die Haltevorrichtung des weiteren umfaßt:
eine Winkeldrehvorrichtung, die mit dem Körper verbunden ist;
eine Vorrichtung zur Vertikalverstellung, die mit der Winkeldrehvorrichtung verbunden ist und zwei Teile aufweist, die zusammenwirken, um die Länge der Vorrichtung zur Vertikalverstellung zu kontrollieren; und
eine Drehvorrichtung, die so an der Vorrichtung zur Vertikalverstellung befestigt ist, daß sich die Drehvorrichtung horizontal drehen kann und sich die Bildaufnahmeeinheit vertikal drehen kann.

20. System nach Anspruch 19, wobei die Drehvorrichtung umfaßt:
eine untere drehbare Abdeckung;
eine obere drehbare Abdeckung;
eine horizontale drehbare Einheit, die in einem von der unteren und der oberen drehbaren Abdeckung gebildeten Innenraum montiert ist und sich auf der Vorrichtung zur Vertikalverstellung dreht; und
eine vertikale drehbare Einheit, die in einem von der unteren und der oberen drehbaren Abdeckung gebildeten Innenraum montiert ist und so mit der Bildaufnahmeeinheit verbunden ist, daß sich die Bildaufnahmeeinheit vertikal drehen kann.

21. System nach Anspruch 20, wobei die horizontale drehbare Einheit umfaßt:
einen horizontalen drehbaren Körper mit einer Tragzapfennut;
wobei die Vorrichtung zur Vertikalverstellung einen Tragzapfen aufweist, der in die Tragzapfennut des horizontalen drehbaren Körpers eingefügt ist;
eine horizontale Drehplatte, die an dem Tragzapfen befestigt ist und die eine Mehrzahl von Arretierungsnuten aufweist, die an einem äußeren Umfang der horizontalen Drehplatte ausgebildet sind;
horizontale Arretierungsmittel zur Kontrolle der Drehung der horizontalen Drehplatte.

22. System nach Anspruch 21, wobei das horizontale Arretierungsmittel umfaßt:
einen zickzackförmigen Arretierungsstab;
eine Arretierungsrolle, die an einem Ende des Arretierungsstabes angebracht ist und in eine der Arretierungsnuten der horizontalen Drehplatte eingreift;
einen Federbefestigungsstift, der so an dem horizontalen drehbaren Körper angebracht ist, daß der Arretierungsstab um den Federbefestigungsstift schwenken kann; und
eine Rückstellfeder, die auf dem Federbefestigungsstift angeordnet ist.

23. System nach Anspruch 21, wobei die vertikale drehbare Einheit umfaßt:
einen vertikalen drehbaren Körper, der an der Bildaufnahmeeinheit befestigt ist und eine Mehrzahl von Federbefestigungsnuten enthält;
eine vertikale Drehplatte, die an dem horizontalen drehbaren Körper der vertikalen drehbaren Einheit befestigt ist und die eine Mehrzahl von Arretierungslöchern bildet;
eine Mehrzahl von Federn zur Einfügung in die entsprechenden Federbefestigungsnuten; und
Arretierungsstifte, die an einem Ende der Federn angebracht sind und in die entsprechenden Arretierungslöcher eingreifen.

24. System nach Anspruch 23, wobei ein Endteil der Arretierungsstifte gerundet ist.

25. System nach Anspruch 23, wobei die Arretierungsstifte Kugellager umfassen.

26. System nach Anspruch 23, wobei eine Friktionsfeder zwischen der vertikalen Drehplatte und der horizontalen Drehplatte befestigt ist.

27. System nach Anspruch 26, wobei die Friktionsfeder aus einer ringförmigen Blattfeder mit einer Mehrzahl von Erhöhungen besteht.