DE10212595A1 - Fernsehstandard-Wandler für Endoskope - Google Patents

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Fernsehstandard-Wandler verfügt über einen ersten Speicher (22) zum Speichern von Daten für ungerade Halbbilder, einen zweiten Speicher (23) zum Speichern von Daten für gerade Halbbilder, wie jeweils gemäß dem NTSC-System erfasst, einen dritten Speicher (24) zum Speichern derselben Videodaten, wie sie im ersten und zweiten Speicher abgespeichert werden, und eine Wandlerschaltung (21) zur TV-Standard-Umsetzung. Für Daten in einer Periode, in der ein Schreibvorgang für nächste Daten den Lesevorgang der Daten aus dem ersten oder zweiten Speicher überholt, wird ein Schreibvorgang in den dritten Speicher gesperrt und die Daten werden aus diesem dritten Speicher ausgelesen, wodurch ein Signal gemäß dem NTSC-System in ein solches gemäß dem PAL-System umgesetzt wird. Auf diese Weise werden auf einem PAL-Monitor hervorragende Videobilder ohne Balkenstörung angezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fernsehstandard-Wandler für En­ doskope, bei dem ein Videosignal im NTSC-System in ein sol­ ches im PAL-System umgesetzt wird.

In Japan verfügen elektronische Endoskopvorrichtungen über einen Monitor gemäß dem NTSC(National Television System Com­ mittee)-System, jedoch ist es erforderlich, dass der Moni­ tor, hauptsächlich für Europa, gemäß dem PAL(Phase Alterna­ tion by Line)-System arbeitet. Die Anzahl der Scanzeilen (horizontale Zeilen) bei einem solchen Fernsehmonitor be­ trägt 525 gemäß dem NTSC-System und 625 gemäß dem PAL-Sys­ tem. Mittels des Interpolationsprozesses einer Videosignal- Wandlerschaltung werden Daten für 525 Scanzeilen in solche für 625 Scanzeilen umgesetzt.

Am Vorderende eines elektronischen Endoskops ist ein CCD (Charge Coupled Device) des Festkörper-Bildaufnahmelements vorhanden, das für die Scanzeilenzahl gemäß dem NTSC-System ausgebildet ist, und das Ausgangssignal dieses CCD wird ei­ ner vorbestimmten Videoverarbeitung unterzogen, um ein Sig­ nal (Horizontalzeilendaten für 525 Zeilen) zu erhalten, das mit dem Timing gemäß dem NTSC-System in einen Speicher ein­ gespeichert wird. Um Umsetzung in das PAL-System zu bewerk­ stelligen, wird mit dem Timing gemäß dem PAL-System aus die­ sem Speicher ausgelesen. Dieses Signal wird durch einen In­ terpolationsprozess in Horizontalzeilendaten für 625 Zeilen umgesetzt, um die Anzahl der Scanzeilen zu erhöhen und ein Videosignal zu erzeugen, das an das des PAL-Systems ange­ passt ist.

Jedoch besteht bei der Signalumsetzung zwischen dem NTSC- System und dem PAL-System bei einem elektronischen Endoskop ein Problem dahingehend, dass auf dem Monitor eine horizon­ tale Balkenstörung auftritt, da verschiedene Vertikal-Scan­ perioden vorliegen. Die Vertikal-Synchronisiersignale für die beiden Fernsehstandards sind in den Fig. 5A und 5B dar­ gestellt, wobei gemäß dem durch die Fig. 5A veranschaulich­ ten NTSC-System ein Halbbildsignal für eine Vertikal-Scan­ periode von 1/60 Sek. (ungefähr 16,7 ms) erhalten wird, wäh­ rend für das PAL-System, wie durch die Fig. 5B veranschau­ licht, ein Halbbildsignal für eine Vertikal-Scanperiode von 1/50 Sek. (20 ms) erhalten wird.

Die Fig. 6 zeigt einen Zustand, gemäß dem ein Schreibvorgang für Videosignaldaten einen Lesevorgang in einem NTSC-PAL-Um­ setzungsspeicher überholt. Wenn die Schreibperiode der Sig­ naldaten D51 (51.) für ungerade Halbbilder im NTSC-System eine Leseperiode für Signaldaten D50 (50.) für ungerade Halbbilder gemäß dem PAL-System überlappt, überholt das Ein­ schreiben der nächsten Daten z. B. zum Zeitpunkt einer Zeile Ln das Lesen der Daten gemäß dem PAL-System. Dann entsteht zum Zeitpunkt des Überholens eine horizontale Balkenstörung, und in den Videodaten werden Videosignale für ein Halbbild für ein anderes Timing erzeugt, wodurch eine Bewegung beim betrachteten Gegenstand vorliegt und auf dem Monitor ein un­ deutliches Videobild angezeigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fernsehstan­ dard-Wandler für ein Endoskop zu schaffen, der dadurch deut­ liche Videobilder anzeigen kann, dass eine Balkenstörung auf einem Monitor entfernt ist.

Diese Aufgabe ist durch den Fernsehstandard-Wandler gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Konfiguration erfährt ein aus dem Bildaufnahmeelement ausgelesenes Signal gemäß dem NTSC-Sys­ tem eine vorbestimmte Videoverarbeitung und wird dann in ei­ nen ersten und einen zweiten Speicher, die als Hauptspeicher arbeiten, und einen dritten Speicher, der als Hilfsspeicher arbeitet, eingespeichert. Zum Beispiel werden die Daten für das ungerade oder das gerade Halbbild in den ersten und den dritten Speicher oder den zweiten und den dritten Speicher abwechselnd mit einer Rate von 1/60 Sek. pro Vertikal-Scan­ periode eingeschrieben.

Andererseits wird vorab als Halbbildnummer für einen vorbe­ stimmten Startpunkt zum Ausführen von Schreib- oder Lesevor­ gängen betreffend jeden Speicher eine Periode definiert, ge­ mäß dem das Schreiben der nächsten Daten das Lesen der Daten aus dem ersten oder zweiten Speicher überholt. Wenn z. B. der Schreibvorgang für die Daten des ungeraden Halbbilds 51 den Lesevorgang für die Daten des geraden Halbbilds 50 über­ holt, wird das ein Einschreiben in den dritten Speicher ge­ sperrt, und die Daten für das gerade Feld 50 werden aus dem dritten Speicher ausgelesen. Demgemäß werden Halbbilddaten in keinem Zustand genutzt, in dem der Schreibvorgang den Lesevorgang überholt, und es ist dadurch verhindert, dass eine Balkenstörung auftritt.

Auch liest die Wandlerschaltung die im Hilfsspeicher abge­ speicherten Videosignaldaten aus, um abwechselnd die Daten für das ungerade Halbbild (ungerade Zeilen) und das gerade Halbbild (gerade Zeilen), wie sie vom Bildaufnahmeelement ausgegeben werden, zu liefern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren ver­ anschaulichten Ausführungsformen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfigura­ tion eines elektronischen Endoskops gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung zeigt;

Fig. 2A bis 2C sind erläuternde Diagramme zum Erläutern ei­ nes Schreib- und eines Lesevorgangs bei der Umsetzung eines Fernsehstandards für jeden Speicher bei dieser Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des Schreib­ timings eines NTSC-Signals und des Lesetimings für ein PAL- Wandlersystem gemäß der Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4A bis 4C sind Timingdiagramme, die den Schreib- und den Lesevorgang für den ersten bis dritten Speicher bei der Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen;

Fig. 5A und 5B sind Diagramme, die ein Vertikal-Scansignal für jedes Fernsehsystem zeigen; und

Fig. 6 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der Schreibvorgang für Videosignaldaten den Lesevorgang bei herkömmlichen NTSC-PAL-Umsetzungsspeicher überholt.

Die Fig. 1 zeigt eine Konfiguration eines elektronischen En­ doskops 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das mit einem Prozessor 12 verbunden ist. Dieses elektronische Endoskop 10 ist über ein optisches Objektivsystem 14 an sei­ nem Vorderende mit einem CCD 15 versehen, und es verfügt über eine CDS/AGC-Schaltung 16 zum Ausführen einer korre­ lierten Doppelabtastung (CDS = Correlated Double Sampling) und einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC = Automa­ tic Gain Control) für das Ausgangssignal dieses CCD 15.

Andererseits ist der Prozessor 12 mit einem A/D-Wandler 19 zum Empfangen des Ausgangssignals der CDS/AGC-Schaltung 16 und einer CCD-Ansteuerungs- und Videosignal-Verarbeitungs­ schaltung 20 zum Ausgeben eines Ansteuersignals an das CCD 15 versehen. Er führt verschiedene Verarbeitungsvorgänge aus, wie eine Farbwandlung, eine Gammakorrektur und eine Konturhervorhebung am Ausgangssignal des CCD 15. In einer späteren Stufe dieser CCD-Ansteuerungs- und Videosignal-Ver­ arbeitungsschaltung 20 befinden sich eine Fernsehstandard- Wandlerschaltung 21 (zur Umsetzung der Auflösung), die eine Signalumsetzung des Fernseh(TV)standards ausführt, ein als Hauptspeicher dienender erster Speicher 22, ein zweiter Speicher 23 und ein als Hilfsspeicher dienender dritter Speicher 24.

D. h., dass z. B. die Daten für ungerade und gerade Halbbil­ der gemäß dem NTSC-System in den ersten Speicher 22 bzw. den zweiten Speicher 23 eingespeichert werden und beide Daten in den dritten Speicher 24 eingespeichert werden. Die Wandler­ schaltung 21 für den TV-Standard setzt die Horizontalzeilen­ daten der 525 Zeilen gemäß dem NTSC-System, wie sie aus die­ sen Speichern 22 bis 24 ausgelesen werden, in Horizontalzei­ lendaten für 625 Zeilen des PAL-Systems um. Diese Umsetzung erfolgt durch verschiedene Verfahren, wie pixelweiser Inter­ polation in vertikaler oder horizontaler Richtung oder der­ gleichen.

Auch sind ein Mikrocomputer 25 zum Steuern der Umsetzung des TV-Standards und zum allgemeinen Steuern verschiedener Schaltkreise sowie ein ROM (EEPROM) 26 vorhanden. In einer späteren Stufe der Wandlerschaltung 21 für den TV-Standard sind ein D/A-Wandler 27 und ein Puffer 28 vorhanden. Ein von diesem Puffer 28 ausgegebenes Videosignal wird an einen Mo­ nitor gemäß dem TV-Standard geliefert. D. h., dass die Wand­ lerschaltung 21 für den TV-Standard direkt ein Videosignal gemäß dem NTSC-System oder auch ein solches gemäß dem PAL- System dadurch ausgeben kann, dass unter Steuerung durch den Mikrocomputer 25 eine Umschaltung erfolgt.

Auch speichert der mit dem Mikrocomputer 25 verbundene ROM 26 Information betreffend eine Schreibsperrperiode für den dritten Speicher 24, entsprechend einer Periode, bei der der Schreibvorgang für die nächsten Daten den Lesevorgang für die Daten aus dem ersten Speicher 22 und dem zweiten Spei­ cher 23 überholt. Diese Information entspricht einer Halb­ bildnummer (innerhalb einer vorbestimmten Zeit eingestellte Nummer), die ab z. B. einem Startpunkt T_D in der Fig. 3 ge­ zählt wird.

Diese Ausführungsform verfügt über die obige Konfiguration. Nun wird der Betrieb dieser Ausführungsform erläutert. Als Erstes wird beim elektronischen Endoskop gemäß der Fig. 1 das vom CCD 15 ausgegebene Signal durch die CDS/AGC-Schal­ tung 16 abgetastet und verstärkt und dann über den A/D-Wand­ ler 19 an die CCD-Ansteuerungs- und Videosignal-Verarbei­ tungsschaltung 20 geliefert, um verschiedene Verarbeitungs­ vorgänge zum Erzeugen des Videosignals auszuführen. Das Aus­ gangssignal der CCD-Ansteuerungs- und Videosignal-Verarbei­ tungsschaltung 20 wird an die Wandlerschaltung 21 für den TV-Standard geliefert. Wenn jedoch ein NTSC-Monitor ange­ schlossen ist, wird über den D/A-Wandler 27 und den Puffer 28 direkt ein NTSC-Videosignal ausgegeben, ohne dass eine Umsetzung in das PAL-System erfolgt. Demgemäß wird in diesem Fall auf dem NTSC-Monitor ein Videobild für das betrachtete Objekt angezeigt. Wenn dagegen ein PAL-Monitor angeschlossen ist, gibt der Mikrocomputer 25 einen Befehl zum Ausführen einer Umsetzung des TV-Standards an die Wandlerschaltung 21 für den TV-Standard aus.

Die Fig. 2A bis 2C veranschaulichen, wie Schreib- und Lese­ vorgänge für jeden der Speicher 22 bis 24 ablaufen, wenn ei­ ne Umsetzung des TV-Standards erfolgt. Wie es in der Fig. 2A dargestellt ist, werden die Daten für ein ungerades Halbbild (Daten o) mit dem Timing gemäß dem NTSC-System (Vertikal- Scanperiode von 1/60 Sek.) gleichzeitig in den ersten Spei­ cher 22 und den dritten Speicher 24 eingeschrieben, und da­ nach werden diese Daten o im Allgemeinen mit dem Timing ge­ mäß dem PAL-System (Vertikal-Scanperiode von 1/50 Sek.) aus dem ersten Speicher 22 ausgelesen. Auch werden die Daten für ein gerades Halbbild (Daten E) mit dem Timing gemäß dem NTSC-Systemgleichzeitig in den zweiten Speicher 23 und den dritten Speicher 24 eingeschrieben, und danach werden diese Daten E im Allgemeinen mit dem Timing gemäß dem PAL-System aus dem zweiten Speicher 23 ausgelesen, wie es in der Fig. 2B dargestellt ist.

Jedoch wird hinsichtlich Daten in einer Periode, in der der Schreibvorgang für die neuen Daten D7 den Lesevorgang für die Daten D5 für ein ungerades Halbbild aus dem ersten Spei­ cher 22 überholt, der Schreibvorgang der Daten D6 und D7 in den dritten Speicher 24 gesperrt, und die Daten D5 werden aus dem dritten Speicher 24 ausgelesen, wie es in der Fig. 2C dargestellt ist. Dies wird nachfolgend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 3 sowie 4A bis 4C beschrieben.

Die Fig. 3 veranschaulicht das Schreibtiming für ein NTSC- Signal sowie das Lesetiming bei einer PAL-Umsetzung. Bei Um­ setzung vom NTSC-System in das PAL-System überholt der Schreibvorgang für die Daten D7 den Lesevorgang für die Da­ ten D5 an der Position der fünften Leseperiode r₅ für die PAL-Umsetzung oder der siebten Schreibperiode w₇ des NTSC- Signals, und der Schreibvorgang für die Daten D19 überholt den Lesevorgang für die Daten D15 an der Position der Lese­ periode r₁₅ oder der Schreibperiode w₁₉. Dabei werden die Halbbilddaten D5, D17 aus dem dritten Speicher 24, jedoch nicht dem ersten Speicher D22, gelesen.

In den Fig. 4A bis 4C sind Schreib- und Lesevorgänge für den ersten bis dritten Speicher 22 bis 24 veranschaulicht. Gemäß der Fig. 4A überholt der Schreibvorgang für die Daten D7 (Periode w₇) den Lesevorgang für die Daten D5 (Periode r₅) betreffend den ersten Speicher 22. Wie es in der Fig. 4B dargestellt ist, wird, nachdem die Daten D5 für das ungerade Halbbild in den dritten Speicher 24 eingeschrieben wurden, das Schreiben der Daten D6 und D7 für die Perioden w₆ und w₇ gesperrt, und es werden die Daten D5 gelesen. Demgemäß wer­ den bei dieser Ausführungsform die Daten in der Reihenfolge D4, D5, D8 und D9 gelesen, und die Daten D6 und D7 werden ausgelassen. D. h., dass die nächsten Daten dadurch gelesen werden, dass beim Überholvorgang ein Halbbild übersprungen wird.

Auch die Daten D17 für das ungerade Feld werden auf dieselbe Weise verarbeitet. Ferner wird der dritte Speicher 24 zum Erfassen erforderlicher Daten verwendet, wenn der Schreib­ vorgang den Lesevorgang für die im zweiten Speicher 23 ge­ speicherten Daten für gerade Halbbilder überholt. Da Infor­ mation hinsichtlich der Schreibsperrperiode für den dritten Speicher 24, wie sie vom Mikrocomputer 25 erfasst wird, für eine vorbestimmte Zeit eingestellt ist, werden der Schreib­ sperrvorgang für den dritten Speicher 24 und der Lesevorgang für Daten aus dem dritten Speicher 24 für diese Periode da­ durch wiederholt, dass für jede vorbestimmte Zeitperiode ei­ ne Rückstellung auf den Startpunkt T_D in der Fig. 3 erfolgt.

Die auf die obige Weise gelesenen Halbbilddaten werden in ein Halbbildsignal (625/2 Horizontalzeilen) mittels des In­ terpolationsprozesses durch die Wandlerschaltung 21 für den TV-Standard in das PAL-System umgesetzt und schließlich als Vollbildsignal von 625 Horizontalzeilen an den PAL-Monitor geliefert. Im Ergebnis wird auf diesem das Bild des betrach­ teten Objekts dargestellt, wobei ein horizontaler Störbalken unterdrückt ist.

Bei dieser Ausführungsform sorgt die Verwendung des dritten Speichers 24 für die folgenden Vorteile. Es können nämlich die Daten D6 in der sechsten Periode w₆ des NTSC-Signals als Daten in der Periode r₅ für das NTSC-System gelesen werden, jedoch besteht, da alle Perioden r₄ bis r₆ gemäß dem PAL- System Daten für gerade Felder (D4 bis D6 bis D8) werden, ein Nachteil dahingehend, dass die Vertikalauflösung verrin­ gert ist, wie es aus den Fig. 3 sowie 4A bis 4C erkennbar ist. Jedoch können gemäß der Erfindung, da Daten für gerade und ungerade Halbbilder unter Verwendung des dritten Spei­ chers 24 abwechselnd angeordnet werden, die erforderlichen Daten, in diesem Fall diejenigen für ungerade Halbbilder, erfasst werden, wodurch die Vertikalauflösung nicht beein­ trächtigt ist.

Diese Ausführungsform betrifft die Umsetzung vom NTSC-System in das PAL-System, jedoch kann die Erfindung bei der Umset­ zung vom NTSC-System in einen anderen TV-Standard angewandt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der dritte Spei­ cher dazu verwendet, die Daten während einer Periode zu le­ sen, in der der Schreibvorgang für die nächsten Daten den Lesevorgang für die Daten aus dem ersten und zweiten Spei­ cher überholt, wenn ein Videosignal gemäß dem NTSC-System in ein solches gemäß dem PAL-System umgesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, auf einem Monitor gemäß dem PAL-System ein hervorragendes Videobild anzuzeigen, wobei eine Balken­ störung unterdrückt wird, wie sie bisher bei der Umsetzung von TV-Standards erfolgte.

Claims (3)

1. Fernsehstandard-Wandler für Endoskope, mit einer Bild­ aufnahmeelement-Ansteuerschaltung zum Ansteuern eines Bild­ aufnahmeelements gemäß dem NTSC-System sowie einer Videosig­ nal-Verarbeitungsschaltung zum Erzeugen eines Videosignals für ein betrachtetes Objekt auf Grundlage des Ausgangssig­ nals des Bildaufnahmeelements, gekennzeichnet durch:
einen Hauptspeicher (22, 23) zum sequenziellen Speichern der erfassten Videosignaldaten mit einem Timing gemäß dem NTSC-System;
einen Hilfsspeicher (24) zum Speichern derselben Videosig­ naldaten, wie sie im Hauptspeicher abgespeichert werden; und
eine Wandlerschaltung (21) zum Umsetzen eines Videosignals gemäß dem NTSC-System in ein Videosignal gemäß einem anderen TV-Standard, wobei die Videosignaldaten mit dem Timing des anderen TV-Standards aus dem Hauptspeicher ausgelesen werden und wobei für die Daten in einer Periode, in der der Schreibvorgang für die nächsten Daten den Lesevorgang für Daten aus dem Hauptspeicher überholt, der Schreibvorgang für Daten in den Hilfsspeicher gesperrt wird und die Daten aus dem Hilfsspeicher ausgelesen werden.

2. Fernsehstandard-Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Wandlerschaltung (21) ein Videosignal gemäß dem NTSC-Systems in ein solches gemäß dem PAL-Systems umsetzt.

3. Fernsehstandard-Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Wandlerschaltung (21) die im Hilfs­ speicher (24) gespeicherten Videosignaldaten liest, um ab­ wechselnd Daten für ungerade und gerade Halbbilder, wie vom Bildaufnahmeelement ausgegeben, zu liefern.