CN115916026A - 内窥镜组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内窥镜组件(1)，所述内窥镜组件包括摄像头(2)和图像处理单元(3)，所述摄像头具有至少一个布置在远侧的图像传感器(4)，所述图像处理单元通过连接线路(14)与摄像头(2)连接，其中，连接线路(14)具有至少一个用于传输图像信息的光学线路(15)。连接线路(14)附加地具有至少一个用于信号的串行传输的电线路(16)，通过所述电线路能够双向传输电控制信号。

Description

内窥镜组件

技术领域

本发明涉及一种内窥镜组件，该内窥镜组件包括摄像头和图像处理单元(CCU)，该摄像头具有至少一个布置在远侧的图像传感器，图像处理单元通过连接线路与摄像头连接。

背景技术

在这样的内窥镜组件中已知的是，经由连接线路将图像信息作为视频数据流从图像传感器传输到CCU。在此通常通过电线路或光学线路传输视频数据。

发明内容

本发明的任务是简化与光学传输有关的设备结构。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的附加特征的上述类型的内窥镜组件来实现。

根据本发明，内窥镜组件的特征在于，连接线路具有用于信号的串行传输的电线路。

以此方式，可以在摄像头中省去如下转换器，所述转换器从光学视频数据流提取混合的信号(例如控制信号)。因此也可以省去单向的视频数据流的光学线路中的返回通道，由此显著降低设备耗费。尤其是因为这种转换器通常必须以复杂的方式进行编程。

另一个优点在于，优选地在连接线路中仅存在一个电线路，经由该电线路传输信号。

在一个实施例中，经由电线路传输至少一个节拍信号和第一控制信号，所述至少一个节拍信号和第一控制信号在摄像头中被供应给图像传感器。以这种方式，在摄像头中不需要对用于图像传感器的控制信号进行处理或其他准备。尤其是，控制信号被直接——即在没有连接在中间的处理器的情况下——供应给图像传感器。优点在于没有处理器的摄像头的结构非常简单。尤其是由此也可以减少摄像头中的热发展，从而也可以减少可能输入到环境中的热量。

在一个实施例中，经由电线路传输第二控制信号，所述第二控制信号在摄像头中被供应给附加的功能单元，尤其是存储器、传感器和/或操纵元件。以这种方式，附加的功能单元可以与图像处理单元连接，而不对图像传感器的控制产生负面影响且不需要摄像头中的处理器。

在一个实施例中，所述电线路构造为双线材线路、尤其是双绞线、屏蔽双绞线(STP)或同轴电缆。以这种方式，能以小的耗费实现信号的串行传输。串行传输协议、如I2C是标准化的并且可以利用特殊接口模块轻松实现，尤其是在没有处理器的情况下实现。

在一个实施例中，所述图像处理单元具有转换器，所述转换器将各信号组合以用于通过电线路进行串行传输。所述摄像头具有转换器，所述转换器将串行传输的信号又分开。以这种方式，不同的信号、例如控制信号或节拍信号可以通过一个线路传输而不会相互影响。

在一个实施例中，转换器构造为千兆位多媒体串行链路(GMSL)串行器/解串器。以这种方式，非常多的数据可以通过一个简单的双线材线路传输。在屏蔽电缆的情况下甚至可以在长达15米的更大距离上传输。

另一个优点在于：这种转换器、尤其是GMSL串行器/解串器可作为单个的构件使用，所述构件不需要附加硬件、尤其是不需要处理器和特殊编程。因此技术耗费非常低，从而内窥镜组件可以简单且成本适宜地制造。由于转换器双向工作，因此可以没有问题地双向传输信号。

在一个实施例中，图像处理单元具有主处理器，所述主处理器将各信号分开地供应给转换器。以这种方式，主处理器可以生成多个分开的信号，这些信号针对摄像头中的不同功能单元来确定。这些信号在摄像头中由转换器分开，并且直接供应给各功能单元。因此不再需要摄像头中的处理器，从而也可以省去耗费的编程。因此，串行信号传输是完全透明的，就好像主处理器通过分开的线路与摄像头中的功能单元直接连接一样。

在一个实施例中，所述图像处理单元具有主处理器，所述主处理器通过电线路(尤其是直接)与摄像头的功能单元(尤其是存储器)连接。

在一个实施例中，所述主处理器通过连接线路的电线路与摄像头的协处理器连接。通过该电线路将操作程序和控制信号从主处理器传输到协处理器。

在主处理器和协处理器之间的电连接例如可以通过电线路或通过单独的第二电线路进行。

协处理器例如可以构造成用于图像传感器的图像处理和控制，尤其是构造为FPGA。以这种方式，协处理器可以例如从主处理器获得FPGA的编程。由此，协处理器的功能可以得到适配。

在一个实施例中，所述连接线路对于每个光学图像通道具有一个光学导体。以这种方式可以传输多个视频。

在一个实施例中，在所述光学导体上游和下游连接有串行器/解串器，以便将光学图像通道传输到存在的光学导体上。以这种方式，例如可以在一个光学导体上传输多个图像通道。

在一个实施例中，一个光学导体与连接线路中的一个自身的光纤相配设。以这种方式可实现图像通道的良好分开和用于传输的高带宽。

这种光纤可以是单模或多模光纤。尤其是在多模光纤中，一个光学导体也可以与一个光纤的一个模式相配设。

在另一个实施例中，可以设想通过多个连接线路进行连接。在此，每个连接线路包含一个或多个光学线路和一个电线路。

附图说明

下面参考附图借助实施例更详细地解释本发明。

附图中：

图1示出根据本发明的内窥镜组件的第一示例，以及

图2示出根据本发明的内窥镜组件的第二示例。

具体实施方式

图1中的内窥镜组件1具有经由连接线路14彼此连接的摄像头2和图像处理单元3。连接线路14具有光学线路15和电线路16。光学线路15用于将图像信息从摄像头2传输到图像处理单元3。光学线路15具有至少一个光纤，所述光纤可以构造为单模或多模光纤。优选地，光学线路15具有与图像通道一样多的光纤或模式。

电线路16是双线材线路，该双线材线路可以构造为双绞线、屏蔽双绞线(STP)或同轴电缆。

摄像头2具有与用于图像数据的串行器5连接的图像传感器4。串行器5读取图像传感器4的图像数据并且准备图像数据以用于传输。串行器5是标准构件，该标准构件可以在没有进一步编程的情况下使用。串行化的图像数据在光学变换器6中被变换成光学信号，这些光学信号被耦合到光学线路15中。

摄像头2还具有用于电信号的转换器7。在该示例中，该转换器7是千兆位多媒体串行链路(GMSL)串行器/解串器，该千兆位多媒体串行链路串行器/解串器可作为标准模块使用，并且也可以在没有进一步的编程的情况下使用。转换器7与连接线路14的电导体16连接。节拍信号11和第一控制信号12从转换器7直接引导至图像传感器4。

通过转换器7、即经由电导体16的GMSL连接结构也可以为摄像头2的电构件供应电压。

摄像头2构造为没有处理器或需要编程的其他构件。

第二控制信号13从转换器7引导至另外的功能单元，例如存储器8、传感器9和/或操作元件10。当然，在功能单元中可以存在另外的、不同的或更少的元件。也可以存在多个功能单元，所述多个功能单元通过另外的分开的控制信号与转换器连接。可以与转换器分开引导的电信号的数量仅受所用的模块的限制。

第一控制信号12和第二控制信号13优选构造为具有双线材线路的串行信号、尤其是构造为I2C总线。

图像处理单元3具有主处理器17，该主处理器输出第一控制信号12、第二控制信号13和节拍信号11作为分开的信号。这三个信号通过各单个的电线路与图像处理单元3的转换器7连接。转换器7对应于摄像头2的转换器7。相应地，转换器7通过连接线路14的电线路16将分开的信号组合以用于串行传输。优点在于：不同的信号仅通过一个电线路串行传输，而这些信号不会彼此影响。在此，信号可以双向传输，从而例如操作元件10的输入和传感器9的测量值可以传输到主处理器。

图像处理单元3还具有光学变换器6，该光学变换器接收光学线路的光学信号并将光学信号变换成电信号。电图像数据被供应给解串器18。图像数据从解串器18被供应给主处理器17以用于进一步的图像处理。主处理器17例如构造为FPGA。有利的是图像数据可以单向传输并且不必在光学线路中设置用于控制信号的返回通道。以这种方式，串行器5和解串器18可以构造得显著更简单，尤其是作为可在没有编程的情况下使用的标准模块。

在一个示例中，转换器7和串行器5或解串器18分别在一个模块中实现。

图2示出具有通过连接线路14相互连接的摄像头2和图像处理单元3的内窥镜组件1的替代示例。除了光学线路15和电线路16之外，连接线路14在此具有第二电线路19。

电线路16构造为用于串行数据传输的双线材线路并且将主处理器17与摄像头2的存储器8直接连接。除了存储器8之外，摄像头2的其他或另外的功能单元也可以连接。

在该示例中，在摄像头2中不存在用于图像数据的串行器5并且在图像处理单元3中不存在解串器18。摄像头2具有协处理器20，该协处理器取而代之布置在图像传感器4和光学变换器6之间。在该示例中，图像数据可以经由光学线路15的相应数量的光纤和/或模式来传输。然而，也可以存在多个光学线路15。

然而，协处理器20也可以执行串行化和/或直接在摄像头2中实施简单的图像处理。在示例中，光学线路15实施为CRS/SDI连接。

主处理器17和协处理器20通过第二电线路19直接连接。控制命令可以经由该第二电线路19发送到协处理器，例如以用于控制图像传感器4。然而，操作程序或引导程序也可以从主处理器17传输给协处理器20。以这种方式例如可以配置协处理器20的FPGA。也可以由此对协处理器20进行改变，例如改变协处理器中的图像处理。

附图标记列表

1     内窥镜组件

2     摄像头

3     图像处理单元

4     图像传感器

5     串行器

6     光学变换器

7     转换器

8     存储器

9     传感器

10    操作元件

11    节拍信号

12    第一控制信号

13    第二控制信号

14    连接线路

15    光学线路

16    电线路

17    主处理器

18    解串器

19    第二电线路

20    协处理器

Claims (10)

1.内窥镜组件(1)，所述内窥镜组件包括摄像头(2)和图像处理单元(3)，所述摄像头具有至少一个布置在远侧的图像传感器(4)，所述图像处理单元通过连接线路(14)与摄像头(2)连接，其中，所述连接线路(14)具有至少一个用于传输图像信息的光学线路(15)，其特征在于，所述连接线路(14)具有至少一个用于信号的串行传输的电线路(16)。

2.根据权利要求1所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，经由电线路(16)传输至少一个节拍信号(11)和第一控制信号(12)，所述至少一个节拍信号和第一控制信号在摄像头(2)中——尤其是在没有连接在中间的处理器的情况下——被供应给图像传感器(4)。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，经由电线路(16)传输第二控制信号(13)，所述第二控制信号在摄像头(2)中被供应给附加的功能单元，尤其是存储器(8)、传感器(9)和/或操纵元件(10)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，所述电线路(16)构造为双线材线路、尤其是双绞线、屏蔽双绞线或同轴电缆。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，所述图像处理单元(3)具有转换器(7)、尤其是GMSL转换器，所述转换器将各信号(11、12、13)组合以用于通过电线路(16)进行串行传输，并且所述摄像头(2)具有转换器(7)、尤其是GMSL转换器，所述转换器将通过电线路(16)串行传输的信号(11、12、13)分开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，所述图像处理单元(3)具有主处理器(17)，所述主处理器将各信号(11、12、13)分开地供应给转换器(7)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，所述图像处理单元(3)具有主处理器(17)，所述主处理器(17)通过电线路(16)——尤其是直接——与摄像头(2)的功能单元——尤其是存储器(8)——连接。

8.根据权利要求7所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，所述主处理器(17)通过连接线路(14)的——尤其是自身的——电线路(19)与摄像头(2)的协处理器(20)连接，并且通过该电线路(19)将操作程序和控制信号从主处理器(17)传输到协处理器(20)。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，所述连接线路(14)对于每个光学图像通道具有一个光学导体(15)和/或在所述光学导体(15)上游或下游连接有串行器(5)和解串器(18)，以便将所述光学图像通道传输到存在的光学导体(15)上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的内窥镜组件(1)，其特征在于，一个光学导体(15)与连接线路中的一个自身的光纤相配设和/或与一个光纤的一个模式相配设。

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