CN109497918A - 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置 - Google Patents

一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109497918A
CN109497918A CN201811534163.2A CN201811534163A CN109497918A CN 109497918 A CN109497918 A CN 109497918A CN 201811534163 A CN201811534163 A CN 201811534163A CN 109497918 A CN109497918 A CN 109497918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mipi
signal
chip
camera
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811534163.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王德才
陆汇海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Bo Sheng Medical Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Bo Sheng Medical Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Bo Sheng Medical Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Bo Sheng Medical Technology Co Ltd
Priority to CN201811534163.2A priority Critical patent/CN109497918A/zh
Publication of CN109497918A publication Critical patent/CN109497918A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00011—Operational features of endoscopes characterised by signal transmission
    • A61B1/00013—Operational features of endoscopes characterised by signal transmission using optical means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00011—Operational features of endoscopes characterised by signal transmission
    • A61B1/00018—Operational features of endoscopes characterised by signal transmission using electrical cables
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
    • A61B1/00045—Display arrangement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00066—Proximal part of endoscope body, e.g. handles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00112—Connection or coupling means
    • A61B1/00117—Optical cables in or with an endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0684—Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，包括前端摄像头及钢管组件、操作手柄、视频处理器及LED冷光源一体机、显示器，前端摄像头及钢管组件固定在所述操作手柄上，操作手柄与视频处理器及LED冷光源一体机通过高速通讯线缆和导光束连接，所述视频处理器及LED冷光源一体机与所述显示器连接，所述前端摄像头及钢管组件包括摄像头，镜头底座、保护窗玻璃及钢管，所述摄像头输出MIPI视频信号，所述操作手柄内设有MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片，所述视频处理器与LED冷光源一体机设有FPD LINK III解串行芯片及光电隔离组件。本发明的有益效果是：具有无损，延时小，连线少的优点。

Description

一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置
技术领域
本发明涉及电子内窥镜，尤其涉及一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置。
背景技术
电子内窥镜由于摄像头位于插入部的前端，大部分摄像头mipi输出信号传输距离基本上都小于1米，而摄像头距离图像处理主机（CCU）的距离一般在3到5米，如果要想把摄像头输出的高速视频流实时地传输到图像处理主机，需要对摄像头输出的信号做长线传输处理，大部分采用多通道的LVDS技术（1个时钟通道和多个数据通道），即在摄像头手柄测做串行化后，经过长线传输，在图像处理主机测做去串行化处理。
由于摄像头安装在插入部的前端，法规要求，这部分需要与网电隔离，以防止漏电造成医疗事故，就是浮地处理，插入部一般都是采用BF或者CF型设备。一般的隔离方法采用隔离变压器或者光耦隔离器件。
传统的LVDS技术，为了实现数据的同步，以及单个数据通道传输速率最大只有655Mbps的限制，基本上都采用独立的时钟通道和多个数据通道的传输模式，为了实现发送端IC和图像传感器的配置，一般还配置I2C双向通道，造成数据线较多，成本高，工艺复杂；由于采用固定时钟速率，还可能造成EMI问题。
针对隔离变压器以及光耦的隔离方法都存在：
1：为了实现双向通讯，需要设置双向隔离，增加了复杂度和成本，占用了宝贵的PCB空间；
2：单通道很难实现高于1Gbps的系统带宽；以4K raw10的摄像头为例，要想传输3840*2160大小，raw10，30帧每秒的视频流， 需要带宽为：3840（长）*2160（宽）*10（bit）*30（帧）*1.1（blanking）= 2.737Gbps，再加上传输编码，例如8b/10b编码，实际传输速率为2.737*1.25 = 3.42Gbps,面对这么高的视频流，无论采用隔离变压器或光耦隔离，同时实现双向通讯，都是非常复杂的，成本高昂。有些系统为了降低传输数据量，对视频数据采取先有损压缩再传输的方式，虽然降低了系统带宽，但是却带来了额外的传输延迟以及图像品质的降低。
3：基于隔离变压器和光耦的方案灵活性不够，不能作为一个通用的IC组件被设计者重复使用，从而增加了研发和测试成本。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置。
本发明提供了一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，包括前端摄像头及钢管组件、操作手柄、视频处理器及LED冷光源一体机、显示器，其中，所述前端摄像头及钢管组件固定在所述操作手柄上，所述操作手柄与所述视频处理器及LED冷光源一体机通过高速通讯线缆和导光束连接，所述视频处理器及LED冷光源一体机与所述显示器连接，所述前端摄像头及钢管组件包括摄像头,保护窗玻璃，模组，镜头底座及钢管，所述摄像头输出mipi视频信号，所述操作手柄内设有MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片，所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有FPD LINK III去串行解码器芯片、光电隔离单元、主控单元和图像处理单元，所述摄像头与所述 MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片双向连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片与所述FPD LINK III去串行解码器芯片通过高速通讯线缆双向连接，所述FPD LINK III去串行解码器芯片通过与所述光电隔离单元与所述主控单元连接，所述主控单元与所述图像处理大院连接，所述图像处理单元的输出端与所述显示器的输入端连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片将所述摄像头输出的MIPI视频信号转换成FPD LINK III信号后经过高速数据线缆输出给所述FPD LINK III去串行解码器芯片，所述FPD LINK III去串行解码器芯片输出为MIPI信号，所述光电隔离单元将MIPI 经光电隔离后输出至主控单元，主控单元再将数据送至图像处理单元，图像处理单元将信号恢复为RGB数据，经过图像处理后输出至所述显示器。
作为本发明的进一步改进，所述光电隔离单元包括信号发送单元、信号接收单元，所述FPD LINK III去串行解码器芯片与所述信号发送单元双向连接，所述信号发送单元与所述信号接收单元通过纯光光纤隔离装置连接，所述信号接收单元与所述主控单元的输入端连接，所述FPD LINK III去串行解码器芯片输出为MIPI信号，所述信号发送单元将mipi输入信号经光电隔离后输出到信号接收单元，信号接收单元将接收到的数据输出至所述主控单元。
作为本发明的进一步改进，当所述信号发送单元为mipi至USB3.0控制器时，所述信号接收单元为USB3.0 host接口模块，所述主控单元为具有USB3.0 host接口的PC主板或者嵌入式主板，所述纯光光纤隔离装置为USB3.0纯光光纤隔离装置。
作为本发明的进一步改进，当所述信号发送单元为mipi转HDMI 发送器模块时，所述信号接收单元为HDMI 接收解码器模块，所述主控单元为具有HDMI 输入采集接口的PC主板或者嵌入式主板，所述纯光光纤隔离装置为HDMI2.0 纯光光纤隔离装置。
作为本发明的进一步改进，所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有LED 冷光源模块，所述操作手柄内设有导光束转接模块，所述前端摄像头及钢管组件内设有前端照明光纤，所述LED 冷光源模块与所述信号发送单元双向连接，所述LED 冷光源模块的输出端与所述导光束转接模块的输入端连接，所述导光束转接模块的输出端与所述前端照明光纤连接。
作为本发明的进一步改进，所述信号发送单元的输出端与所述LED 冷光源模块的输入端连接，所述LED 冷光源模块组的IO控制信号通过所述信号发送单元的IO来控制。
作为本发明的进一步改进，所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有AC/DC供电模块，所述AC/DC供电模块分别主控单元、图像处理单元、信号接收单元、LED 冷光源模块连接，所述AC/DC供电模块分别为所述图像处理单元、信号接收单元、LED 冷光源模块供电。
作为本发明的进一步改进，所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有隔离DC/DC模块，所述信号接收单元通过所述隔离DC/DC模块与所述信号发送单元连接，使信号发送单元与网电源系统完全隔离。
作为本发明的进一步改进，所述摄像头包括完全相同的两个全高清CMOS摄像头，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片有两个并且与所述全高清CMOS摄像头一一对应，两个所述全高清CMOS摄像头通过一条共用的FPC基板分别与两个MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片双向连接，所述FPD LINK III去串行解码器芯片为双通道FPD LINK III去串行解码器芯片，两个MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片通过2对双绞线或者2对同轴线与双通道FPD LINK III去串行解码器芯片双向连接，其中一个所述MIPI至FPD LINKIII的串行编码器芯片输出同步触发信号至两个所述全高清CMOS摄像头，使两个所述全高清CMOS摄像头输出的视频完全同步，两个所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片分别输出GPIO信号到两个全高清CMOS摄像头，用于实现两个全高清CMOS摄像头的复位、睡眠、唤醒操作，两个所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片分别将两个全高清CMOS摄像头的mipi视频信号转换成FPD LINK信号后输出至所述双通道FPD LINK III去串行解码器芯片。
作为本发明的进一步改进，所述操作手柄上设有手柄按键，所述手柄按键的输出端与所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片检测所述手柄按键的电平变化，并与所述全高清CMOS摄像头输出的mipi视频信号一同编码后输出至所述双通道FPD LINK III去串行解码器芯片。
本发明的有益效果是：通过上述方案，采用了成熟的基于CDR技术（clock anddata recovery）的FPD LINK技术做高速视频数据的长线传输，具有无损，延时小，连线少的优点；同时，采用成熟纯光光纤做高速信号的光电隔离，既实现了高速数据传输，又满足了进入人体内部的应用部件须满足BF型或者CF型设备的安规要求，具有高性能，低成本，接口标准化，实现简单的优点。
附图说明
图1是本发明一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置的示意图。
图2是本发明一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，包括前端摄像头及钢管组件1、操作手柄2、视频处理器及LED冷光源一体机3、显示器4，其中，所述前端摄像头及钢管组件1固定在所述操作手柄2上，所述操作手柄2与所述视频处理器及LED冷光源一体机3通过双绞线或者2对同轴线连接，所述视频处理器及LED冷光源一体机3与所述显示器4连接，所述显示器4为2D显示器或者3D显示器，本发明优选为3D显示器。
如图1至图2所示，所述前端摄像头及钢管组件1包括摄像头,保护窗玻璃，模组，镜头底座及钢管，所述摄像头输出mipi视频信号，所述操作手柄2内设有MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片，所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有FPD LINK III去串行解码器芯片、光电隔离单元和图像处理单元308，所述摄像头与所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片双向连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片与所述FPD LINK III去串行解码器芯片双向连接，所述FPD LINK III去串行解码器芯片通过与所述光电隔离单元与所述主控单元304连接，所述主控单元304与图像处理单元308连接，所述图像处理单元308的输出端与所述显示器4的输入端连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片将所述摄像头输出的mipi视频信号转换成FPD LINK信号后输出给所述FPD LINK III去串行解码器芯片，所述FPD LINK III去串行解码器芯片输出为CSI mipi信号，所述光电隔离单元将CSI mipi经光电隔离后输出至所述主控单元304，所述主控单元304将该数据送至所述图像处理单元308，所述图像处理单元308将数据恢复成RGB并处理后输出至所述显示器4。
如图1至图2所示，所述摄像头包括完全相同的两个全高清CMOS摄像头，分别为第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片有两个，分别为第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202，第一串行编码器芯片201与第一全高清CMOS摄像头101对应，第二串行编码器芯片202与第二全高清CMOS摄像头102对应，第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102通过一条共用的FPC基板分别与第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202双向连接，所述FPDLINK III去串行解码器芯片为双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301，第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202通过2对双绞线或者2对同轴线与双通道FPD LINKIII去串行解码器芯片301双向连接，其中，第一串行编码器芯片201输出同步触发信号至第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102，使第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102输出的视频完全同步，第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202分别输出GPIO信号到第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102，用于实现第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的复位、睡眠、唤醒操作，第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202分别将第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的mipi视频信号转换成FPD LINK信号后输出至所述双通道FPD LINKIII去串行解码器芯片301。
如图1至图2所示，所述操作手柄2上设有手柄按键203，所述手柄按键203的输出端与第一串行编码器芯片201连接，所述第一串行编码器芯片201检测所述手柄按键203的电平变化，并与所述第一全高清CMOS摄像头101输出的mipi视频信号一同编码后输出至所述双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301。
如图1至图2所示，所述光电隔离单元包括信号发送单元302、信号接收单元303，所述双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301与所述信号发送单元302双向连接，所述信号发送单元302与所述信号接收单元303通过纯光光纤隔离装置连接，所述信号接收单元303与所述主控单元304双向连接，所述主控单元304的输出端与所述图像处理单元308的输入端连接，所述双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301输出为CSI mipi信号，所述主控单元304进一步将数据输出至所述图像处理单元308。
如图1至图2所示，当所述信号发送单元302为mipi至USB3.0控制器时，所述信号接收单元303为USB3.0 host接口模块，所述主控单元304为具有USB3.0 host接口的PC主板或者嵌入式主板，所述纯光光纤隔离装置为USB3.0纯光光纤隔离装置。
如图1至图2所示，当所述信号发送单元302为mipi转HDMI 发送器模块时，所述信号接收单元303为HDMI 接收解码器模块，所述主控单元304为具有HDMI 输入采集接口的PC主板或者嵌入式主板，所述纯光光纤隔离装置为HDMI2.0 纯光光纤隔离装置。
如图1至图2所示，所述视频处理器及LED冷光源一体机3内设有LED 冷光源模块305，所述操作手柄2内设有导光束转接模块204，所述前端摄像头及钢管组件1内设有前端照明光纤103，所述LED 冷光源模块305与所述信号接收单元204双向连接，所述LED 冷光源模块305的输出端与所述导光束转接模块204的输入端连接，所述导光束转接模块204的输出端与所述前端照明光纤103连接。
如图1至图2所示，所述信号发送单元302的输出端与所述LED 冷光源模块305的输入端连接，所述LED 冷光源模块组305的IO控制信号通过所述信号发送单元302的IO来控制。
如图1至图2所示，所述视频处理器及LED冷光源一体机3内设有AC/DC供电模块306，所述AC/DC供电模块306分别与所述主控单元304、图像处理单元308、信号接收单元303、LED 冷光源模块305连接，所述AC/DC供电模块306分别为所述主控单元304、图像处理单元308、信号接收单元303、LED 冷光源模块305供电。
如图1至图2所示，所述视频处理器及LED冷光源一体机3内设有隔离DC/DC模块307，所述信号接收单元303通过所述隔离DC/DC模块307与所述信号发送单元302连接，使信号发送单元302与网电源系统完全隔离。
本发明提供的一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其工作原理如下：
第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102为完全相同的两个全高清CMOS摄像头，它们共用一个FPC基板，第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102输出为mipi信号，它们通过一条FPC基板与操作手柄2上的第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202相连接。第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202传输带宽不小于4Gbps；FPD LINK（Flat Panel Display Link ）为美国国家半导体（目前已被TI公司收购）为实现显示器与显卡之间的高速数字视频传输而建立的免费的公开的一种接口标准，本发明中采用该技术实现mipi摄像头的长距离高速数字视频的传输。第一串行编码器芯片201可以检测手柄按键203输出的电平变化，并与mipi信号一同编码后传输至双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301；第一串行编码器芯片201还输出同步触发信号至第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102，使第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102输出的视频完全同步；第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202输出GPIO信号到第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102，用于实现摄像头的复位，睡眠/唤醒等操作。导光束转接模块204和LED 冷光源模块305之间通过导光束连接。第一串行编码器芯片201和第二串行编码器芯片202分别将第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的mipi视频信号转换成FPD LINK信号后，通过2对双绞线或者2对同轴将其与双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301相连。双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301输出为CSI mipi格式。双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301可以工作在2选一或者2合1模式。2选1模式是指双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301的输出可以是第一全高清CMOS摄像头101、第二全高清CMOS摄像头102其中之一的mipi数据流；所谓二合一是指：双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301的输出是第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的混合mipi输出，混合既可以采用不同DT（datatype）类型的虚拟通道模式，也可以是相同DT的单通道模式，第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的输出可以为隔行交替，或者左右拼接模式；双通道FPD LINKIII去串行解码器芯片301同时解码手柄按键203的键盘IO变化，信号发送单元302可以通过获取双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301的中断而获取手柄的按键事件；双通道FPDLINK III去串行解码器芯片301的mipi数据流传输到信号发送单元302, 信号发送单元302为mipi至USB3.0控制器或者为mipi转HDMI 发送器模块；信号发送单元302和信号接收单元303之间通过USB3.0 或者HDMI2.0 纯光光纤隔离装置连接，USB3.0 光纤隔离装置提供最高5Gbps数据传输，HDMI2.0光纤带宽为18Gbps,可以传输1080P60 raw10的3D信号，或者4K30帧，raw10的超高清视频信号。信号接收单元303为USB3.0 host接口模块（信号发送单元302为mipi转USB3.0模块）或者HDMI 接收解码器模块（信号发送单元302为mipi转hdmi模块），主控单元304为具有USB3.0 host接口（信号发送单元302为mipi转UBS3.0模块时）或者HDMI 输入采集接口（信号发送单元302为mipi转HDMI模块）的PC主板或者嵌入式主板；第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的视频数据传输至主控单元304；主控单元304主要负责用户界面等相关操作；主控单元304 进一步把数据送到图像处理单元308，图像处理单元308将视频数据恢复为RGB，并经过算法图像处理后输出至显示器4； AC/DC供电模块306为主控单元304、图像处理单元308、信号接收单元303、LED 冷光源模块305供电。信号发送单元302为了与网电源系统完全隔离，其供电要通过隔离DC/DC模块307进行隔离。双通道FPD LINK III去串行解码器芯片301以及操作手柄2中的第一串行编码器芯片201、第二串行编码器芯片202、手柄按键203以及前端摄像头及钢管组件1中的第一全高清CMOS摄像头101和第二全高清CMOS摄像头102的供电都是经隔离DC/DC模块307隔离后的直流电源。LED 冷光源模块305的IO控制信号（主要为冷光源模组的开/关，亮度调整）通过信号发送单元302的IO来控制，信号发送单元302的这些IO通过光电隔离实现LED 冷光源模块305的IO控制。上述信号与电源的隔离，既实现前端摄像头及钢管组件1的高速视频信号的长线传输，又保证了前端摄像头及钢管组件1与网电源之间的完全隔离，满足医疗器械对前端摄像头及钢管组件1的BF型或者CF型隔离安规要求。
本发明提供的一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，采用了成熟的基于CDR技术（clock and data recovery）的FPD LINK技术做高速视频数据的长线传输，具有无损，延时小，连线少等优点；同时，采用成熟USB3.0 纯光光纤或者HDMI纯光光纤做高速信号的光电隔离，既实现了高速数据传输，又满足了进入人体内部的应用部件须满足BF型或者CF型设备的安规要求，具有高性能，低成本，接口标准化，实现简单等优点。
本发明提供的一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，具有以下优点：
1. 采用成熟的USB3.0或者HDMI2.0纯光光纤作为视频信号的光电隔离设备，接口标准，易调试，集成方便。USB3.0或者HIMI光纤主要用途是信号的远距离传输，在本发明中，用于光电隔离而不是长距离传输。
2. 采用基于CDR技术的FPD LINK技术做摄像头的高速视频的无损长线传输，使用2对双绞线或者2个同轴线(3D双通道模式)，既可以传输高速数字视频信号，同时又可以实现低速的IO命令，IO状态的传输，比传统LVDS技术线缆更少，集成度更高，复杂度更低，综合成本也更低
3. 本发明具有广泛的适用性，不但适用于本例的双摄像头的3D电子内窥镜的视频信号传输与隔离，也适用于需要摄像头视频信号长线传输以及对深入人体内部的应用部件有BF型及CF型安规要求的医疗内窥镜系统。
本发明提供的一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，主要应用于普外科专用仪器。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：包括前端摄像头及钢管组件、操作手柄、视频处理器及LED冷光源一体机、显示器，其中，所述前端摄像头及钢管组件固定在所述操作手柄上，所述操作手柄与所述视频处理器及LED冷光源一体机通过高速通讯线缆和导光束连接，所述视频处理器及LED冷光源一体机与所述显示器连接，所述前端摄像头及钢管组件主要包括摄像头，所述摄像头输出mipi视频信号，所述操作手柄内设有MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片，所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有FPDLINK III去串行解码器芯片、光电隔离单元和图像处理单元，所述摄像头与所述MIPI至FPDLINK III的串行编码器芯片双向连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片与所述FPD LINK III去串行解码器芯片通过高速通讯线缆双向连接，所述FPD LINK III去串行解码器芯片通过与所述光电隔离单元与所述主控单元连接，所述主控单元与所述图像处理单元连接，所述图像处理单元的输出端与所述显示器的输入端连接，所述MIPI至FPD LINKIII的串行编码器芯片将所述摄像头输出的 MIPI视频信号转换成FPD LINK III信号后经过高速数据线缆输出给所述FPD LINK III去串行解码器芯片，所述FPD LINK III去串行解码器芯片输出为 MIPI信号，所述光电隔离单元将 MIPI 经光电隔离后输出至主控单元，主控单元再将数据送至图像处理单元，图像处理单元将信号恢复为RGB数据，经过图像处理后输出至所述显示器。
2.根据权利要求1所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述光电隔离单元包括信号发送单元、信号接收单元，所述FPD LINK III去串行解码器芯片与所述信号发送单元双向连接，所述信号发送单元与所述信号接收单元通过纯光光纤隔离装置连接，所述信号接收单元与与所述主控单元的输入端连接，所述FPD LINK III去串行解码器芯片输出为MIPI信号，所述信号发送单元将mipi输入信号经光电隔离后输出到信号接收单元，信号接收单元将接收到的数据输出至所述主控单元；所述主控单元再将数据送图像处理单元做进一步的图像处理。
3.根据权利要求2所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：当所述信号发送单元为mipi至USB3.0控制器时，所述信号接收单元为USB3.0 host接口模块，所述主控单元为具有USB3.0 host接口的PC主板或者嵌入式主板，所述纯光光纤隔离装置为USB3.0纯光光纤隔离装置。
4.根据权利要求2所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：当所述信号发送单元为mipi转HDMI 发送器模块时，所述信号接收单元为HDMI 接收解码器模块，所述主控单元为具有HDMI 输入采集接口的PC主板或者嵌入式主板，所述纯光光纤隔离装置为HDMI2.0 纯光光纤隔离装置。
5.根据权利要求2所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有LED 冷光源模块，所述操作手柄内设有导光束转接模块，所述前端摄像头及钢管组件内设有前端照明光纤，所述LED 冷光源模块与所述信号发送单元双向连接，所述LED 冷光源模块的输出端与所述导光束转接模块的输入端连接，所述导光束转接模块的输出端与所述前端照明光纤连接。
6.根据权利要求5所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述信号发送单元的输出端与所述LED 冷光源模块的输入端连接，所述LED 冷光源模块组的IO控制信号通过所述信号发送单元的IO来控制。
7.根据权利要求5所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有AC/DC供电模块，所述AC/DC供电模块分别与所述主控单元、图像处理单元、信号接收单元、LED 冷光源模块连接，所述AC/DC供电模块分别为所述图像处理单元、信号接收单元、LED 冷光源模块供电。
8.根据权利要求2所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述视频处理器及LED冷光源一体机内设有隔离DC/DC模块，所述信号接收单元通过所述隔离DC/DC模块与所述信号发送单元连接，使信号发送单元与网电源系统完全隔离。
9.根据权利要求1所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述摄像头包括完全相同的两个全高清CMOS摄像头，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片有两个并且与所述全高清CMOS摄像头一一对应，两个所述全高清CMOS摄像头通过一条共用的FPC基板分别与两个MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片双向连接，所述FPD LINKIII去串行解码器芯片为双通道FPD LINK III去串行解码器芯片，两个MIPI至FPD LINKIII的串行编码器芯片通过2对双绞线或者2对同轴线与一个双通道FPD LINK III去串行解码器芯片双向连接，其中一个所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片输出同步触发信号至两个所述全高清CMOS摄像头，使两个所述全高清CMOS摄像头输出的视频完全同步，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片分别输出GPIO信号到两个全高清CMOS摄像头，用于实现两个全高清CMOS摄像头的复位、睡眠、唤醒操作，两个所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片分别将两个全高清CMOS摄像头的mipi视频信号转换成FPD LINK信号后输出至所述双通道FPD LINK III去串行解码器芯片。
10.根据权利要求9所述的电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置，其特征在于：所述操作手柄上设有手柄按键，所述手柄按键的输出端与所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片连接，所述MIPI至FPD LINK III的串行编码器芯片检测所述手柄按键的电平变化，并与所述全高清CMOS摄像头输出的mipi视频信号一同编码后输出至所述双通道FPDLINK III去串行解码器芯片。
CN201811534163.2A 2018-12-14 2018-12-14 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置 Pending CN109497918A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811534163.2A CN109497918A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811534163.2A CN109497918A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109497918A true CN109497918A (zh) 2019-03-22

Family

ID=65752643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811534163.2A Pending CN109497918A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109497918A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110123249A (zh) * 2019-04-09 2019-08-16 苏州西能捷科技发展有限公司 一种鼻窦炎检测装置及使用方法
CN110769206A (zh) * 2019-11-19 2020-02-07 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 一种电子内窥镜信号传输方法、装置和系统及电子设备
CN110897604A (zh) * 2019-12-26 2020-03-24 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种减少3d视觉中三维畸变的腹腔镜系统及使用方法
CN114355523A (zh) * 2022-01-18 2022-04-15 耀芯电子(浙江)有限公司 一种使用光纤传输的摄像头信号装置、系统及方法
CN115430018A (zh) * 2022-09-22 2022-12-06 重庆渝嘉明科技有限公司 一种可视化导尿装置

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853772A (en) * 1987-02-26 1989-08-01 Olympus Optical Co., Ltd. Electronic endoscope apparatus having isolated patient and secondary circuitry
JP2002051975A (ja) * 2000-08-07 2002-02-19 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用画像処理装置
US6504892B1 (en) * 2000-10-13 2003-01-07 University Of Rochester System and method for cone beam volume computed tomography using circle-plus-multiple-arc orbit
US20050203338A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Couvillon Lucien A.Jr. Endoscope with fiber optic transmission of digital video
DE102010027400A1 (de) * 2010-07-15 2012-01-19 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Endoskopisches Instrument und Verwendung eines Sternviererkabels
CN104042179A (zh) * 2014-07-04 2014-09-17 王刚 一体式医疗内窥镜系统
US20150187045A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 Mediatek Inc. Methods of Multiple-Slice Coding for Frame Buffer Compression
US20150279368A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 Matteo Contolini Multi-User Voice Control System for Medical Devices
CN104967804A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 广东实联医疗器械有限公司 一种医用内窥镜的视频录制及驱动装置
CN106055512A (zh) * 2016-06-16 2016-10-26 天津安泰微电子技术有限公司 一种mipi接口raw10数据重组编码与读出结构及方法
US20170184837A1 (en) * 2015-12-29 2017-06-29 INTHESMART Inc. Apparatus for transferring image data and endoscopy system including the same
CN107260317A (zh) * 2017-07-07 2017-10-20 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种集成隔离变压器装置的医用内窥镜台车
CN107280625A (zh) * 2017-07-07 2017-10-24 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种3d全高清电子腹腔镜系统
US20170336635A1 (en) * 2014-10-20 2017-11-23 Mayo Foundation For Medical Education And Research Imaging data capture and video streaming system
CN107554452A (zh) * 2017-09-05 2018-01-09 深圳市路畅科技股份有限公司 一种实现车辆数字仪表和车机交互的系统
CN108542335A (zh) * 2018-05-24 2018-09-18 常州市速瑞医疗科技有限公司 全高清3d电子腹腔镜系统
CN208112779U (zh) * 2017-12-29 2018-11-16 深圳市卓翼科技股份有限公司 分体式穿戴设备
CN108924455A (zh) * 2018-06-19 2018-11-30 深圳市麦积电子科技有限公司 一种基于FPD-Link总线的叠加传输系统
CN108924477A (zh) * 2018-06-01 2018-11-30 北京图森未来科技有限公司 一种远距离视频处理方法和系统、视频处理设备
CN209695161U (zh) * 2018-12-14 2019-11-29 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853772A (en) * 1987-02-26 1989-08-01 Olympus Optical Co., Ltd. Electronic endoscope apparatus having isolated patient and secondary circuitry
JP2002051975A (ja) * 2000-08-07 2002-02-19 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用画像処理装置
US6504892B1 (en) * 2000-10-13 2003-01-07 University Of Rochester System and method for cone beam volume computed tomography using circle-plus-multiple-arc orbit
US20050203338A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Couvillon Lucien A.Jr. Endoscope with fiber optic transmission of digital video
DE102010027400A1 (de) * 2010-07-15 2012-01-19 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Endoskopisches Instrument und Verwendung eines Sternviererkabels
US20150187045A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 Mediatek Inc. Methods of Multiple-Slice Coding for Frame Buffer Compression
US20150279368A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 Matteo Contolini Multi-User Voice Control System for Medical Devices
CN104042179A (zh) * 2014-07-04 2014-09-17 王刚 一体式医疗内窥镜系统
US20170336635A1 (en) * 2014-10-20 2017-11-23 Mayo Foundation For Medical Education And Research Imaging data capture and video streaming system
CN104967804A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 广东实联医疗器械有限公司 一种医用内窥镜的视频录制及驱动装置
US20170184837A1 (en) * 2015-12-29 2017-06-29 INTHESMART Inc. Apparatus for transferring image data and endoscopy system including the same
CN106055512A (zh) * 2016-06-16 2016-10-26 天津安泰微电子技术有限公司 一种mipi接口raw10数据重组编码与读出结构及方法
CN107260317A (zh) * 2017-07-07 2017-10-20 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种集成隔离变压器装置的医用内窥镜台车
CN107280625A (zh) * 2017-07-07 2017-10-24 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种3d全高清电子腹腔镜系统
CN107554452A (zh) * 2017-09-05 2018-01-09 深圳市路畅科技股份有限公司 一种实现车辆数字仪表和车机交互的系统
CN208112779U (zh) * 2017-12-29 2018-11-16 深圳市卓翼科技股份有限公司 分体式穿戴设备
CN108542335A (zh) * 2018-05-24 2018-09-18 常州市速瑞医疗科技有限公司 全高清3d电子腹腔镜系统
CN108924477A (zh) * 2018-06-01 2018-11-30 北京图森未来科技有限公司 一种远距离视频处理方法和系统、视频处理设备
CN108924455A (zh) * 2018-06-19 2018-11-30 深圳市麦积电子科技有限公司 一种基于FPD-Link总线的叠加传输系统
CN209695161U (zh) * 2018-12-14 2019-11-29 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"TI近日宣布推出符合MIPI摄像头串行接口2规格的双端口四通道解串器集线器", 世界电子元器件, no. 09 *
王颖;: "TI加快四大汽车细分市场的创新", 中国电子商情(基础电子), no. 11 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110123249A (zh) * 2019-04-09 2019-08-16 苏州西能捷科技发展有限公司 一种鼻窦炎检测装置及使用方法
CN110123249B (zh) * 2019-04-09 2022-02-01 苏州西能捷科技发展有限公司 一种鼻窦炎检测装置及使用方法
CN110769206A (zh) * 2019-11-19 2020-02-07 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 一种电子内窥镜信号传输方法、装置和系统及电子设备
CN110897604A (zh) * 2019-12-26 2020-03-24 深圳市博盛医疗科技有限公司 一种减少3d视觉中三维畸变的腹腔镜系统及使用方法
CN114355523A (zh) * 2022-01-18 2022-04-15 耀芯电子(浙江)有限公司 一种使用光纤传输的摄像头信号装置、系统及方法
CN115430018A (zh) * 2022-09-22 2022-12-06 重庆渝嘉明科技有限公司 一种可视化导尿装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN209695161U (zh) 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置
CN109497918A (zh) 一种电子内窥镜高速视频信号传输与隔离装置
CN105208298B (zh) 一种用于多格式视频信号切换的矩阵切换系统及矩阵切换方法
WO2021036932A1 (zh) 内窥镜接头、内窥镜镜体、内窥镜冷光源及内窥镜系统
CN108682384A (zh) 一种led显示屏控制系统及其控制方法
TW200805912A (en) Transmission apparatus with fiber high-definition digital video data interface
CN103533310B (zh) 基于光纤网络的高清数字视频监控装置及监控方法
CN108183749A (zh) 一种dvi视频和通讯信号混合传输的光纤通信装置
CN109413398A (zh) 一种低延时分辨率自适应视频光纤传输编解码装置
CN208400466U (zh) 一种led显示屏控制系统
CN209283365U (zh) 一种dvi输出的多视频转换器
CN211019016U (zh) 视频处理设备
CN209000510U (zh) 可级联的led显示屏控制卡
CN109994281A (zh) 一种能兼容多接口的aoc线缆
CN105049797A (zh) 一种视频信号远传实现方式
CN208112779U (zh) 分体式穿戴设备
CN103705260A (zh) 一种基于光纤通信的数字医学成像设备的数据传输系统
CN105118409B (zh) 基于fpga的v‑by‑one编解码系统及方法
CN112040195B (zh) 一种数字化集中控制设备及方法
CN209103796U (zh) 2.5g/5g/10g以太网通信的led显示屏控制器
CN205068361U (zh) 电脑主机延长器
CN210491048U (zh) 一种poe供电的hdmi延长器
CN209560528U (zh) 接口兼容装置及显示平板
CN207652571U (zh) 一种百米级hdmi高清网线延长器
CN208890930U (zh) 一种视频信号传输装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 1803, building 10, Biomedical Innovation Industrial Park, No. 14, Jinhui Road, Kengzi street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: SHENZHEN BOSHENG MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 518000 No. 1306 Foreign Student Pioneering Building, 29 Gaoxin Nanhuan Road, Yuehai Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: SHENZHEN BOSHENG MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.