DE10212595B4

DE10212595B4 - Fernsehstandard-Wandler für Endoskope

Info

Publication number: DE10212595B4
Application number: DE10212595A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Abe; Fujio Okada
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: DE10212595A1; US20020135675A1; JP2002290925A; US6933963B2

Abstract

Fernsehstandard-Wandler für Endoskope, mit einer Bildaufnahmeelement-Ansteuerschaltung zum Ansteuern eines Bildaufnahmeelements gemäss dem NTSC-System sowie einer Videosignal-Verarbeitungsschaltung zum Erzeugen eines Videosignals für ein betrachtetes Objekt auf Grundlage des Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements;
einer Speicheranordnung (22, 23, 24) und
einer Wandlerschaltung (21), dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Speicheranordnung
– einen Hauptspeicher (22, 23) umfasst zum sequenziellen Speichern der erfassten Videosignaldaten mit einem Timing gemäss dem NTSC-System und
– einen Hilfsspeicher (24) zum gleichzeitigen Speichern derselben Videosignaldaten, wie sie im Hauptspeicher abgespeichert werden; und
dadurch, dass die besagte Wandlerschaltung (21) zum Umsetzen eines Videosignals gemäss dem NTSC-System in ein Videosignal gemäss einem anderen TV-Standard eingerichtet ist zum
– Lesen der Videosignaldaten mit dem Timing des anderen TV-Standards aus dem Hauptspeicher;
– Sperren des Schreibens von Daten in den besagten Hilfsspeicher in einer Periode, in der der Schreibvorgang für die nächsten Daten den Lesevorgang für Daten aus dem...

Description

Priorität: 26. März 2001, Japan 2001-87392(P)

Die Erfindung betrifft einen Fernsehstandard-Wandler für Endoskope, bei dem ein Videosignal im NTSC-System in ein solches im PAL-System umgesetzt wird.

In Japan verfügen elektronische Endoskopvorrichtungen über einen Monitor gemäß dem NTSC(National Television System Committee)-System, jedoch ist es erforderlich, dass der Monitor, hauptsächlich für Europa, gemäß dem PAL(Phase Alternation by Line)-System arbeitet. Die Anzahl der Scanzeilen (horizontale Zeilen) bei einem solchen Fernsehmonitor beträgt 525 gemäß dem NTSC-System und 625 gemäß dem PAL-System. 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 einer vorbestimmten Videoverarbeitung unterzogen, um ein Signal (Horizontalzeilendaten für 525 Zeilen) zu erhalten, das mit dem Timing gemäß dem NTSC-System in einen Speicher eingespeichert wird. Um Umsetzung in das PAL-System zu bewerkstelligen, wird mit dem Timing gemäß dem PAL-System aus diesem Speicher ausgelesen. Dieses Signal wird durch einen Interpolationsprozess in Horizontalzeilendaten für 625 Zeilen umgesetzt, um die Anzahl der Scanzeilen zu erhöhen und ein Videosignal zu erzeugen, das an das des PAL-Systems angepasst 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 horizontale Balkenstörung auftritt, da verschiedene Vertikal-Scanperioden vorliegen. Die Vertikal-Synchronisiersignale für die beiden Fernsehstandards sind in den 5A und 5B dargestellt, wobei gemäß dem durch die 5A veranschaulichten NTSC-System ein Halbbildsignal für eine Vertikal-Scanperiode von 1/60 Sek. (ungefähr 16,7 ms) erhalten wird, während für das PAL-System, wie durch die 5B veranschaulicht, ein Halbbildsignal für eine Vertikal-Scanperiode von 1/50 Sek. (20 ms) erhalten wird.

Die 6 zeigt einen Zustand, gemäß dem ein Schreibvorgang für Videosignaldaten einen Lesevorgang in einem NTSC-PAL-Umsetzungsspeicher überholt. Wenn die Schreibperiode der Signaldaten 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 undeutliches Videobild angezeigt wird.

Eine bekannte Lösung des oben beschriebenen Problems ist in der DE 195 45 919 A1 beschrieben. Dieses Dokument offenbart einen NTSC-PAL Wandler, umfassend 3 Speicher, in die Bilddaten zyklisch eingeschrieben werden, Halbbild um Halbbild, entsprechend dem NTSC Standard. Eine Lesesteuerschaltung liest den Inhalt derjenigen Speicher aus, in die momentan nichts eingeschrieben wird, kombiniert die Daten und gibt sie entsprechend dem PAL Standard aus. So wird die Situation vermieden, dass das Einschreiben von NTSC Daten das Auslesen der PAL Daten überholen kann. Die Kombination der beiden Halbbilder durch Addition der Dateninhalte bedeutet jedoch einen Verlust von vertikaler Auflösung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fernsehstandard-Wandler für ein Endoskop zu schaffen, der dadurch deutliche Videobilder anzeigen kann, dass eine Balkenstörung auf einem Monitor entfernt ist, der aber die mit der Kombination der Halbbilddaten verbundenen Nachteile vermeidet.

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-System eine vorbestimmte Videoverarbeitung und wird dann in einen ersten und einen zweiten Speicher, die als Hauptspeicher arbeiten, und gleichzeitig in 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-Scanperiode eingeschrieben.

Andererseits wird vorab als Halbbildnummer für einen vorbestimmten Startpunkt zum Ausführen von Schreib- oder Lesevorgängen betreffend jeden Speicher eine Periode definiert, gemäss 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 überholt, 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 abgespeicherten 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 veranschaulichten Ausführungsformen näher beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration eines elektronischen Endoskops gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A bis 2C sind erläuternde Diagramme zum Erläutern eines Schreib- und eines Lesevorgangs bei der Umsetzung eines Fernsehstandards für jeden Speicher bei dieser Ausführungsform der Erfindung;
3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des Schreibtimings eines NTSC-Signals und des Lesetimings für ein PAL-Wandlersystem gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
4A bis 4C sind Timingdiagramme, die den Schreib- und den Lesevorgang für den ersten bis dritten Speicher bei der Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen;
5A und 5B sind Diagramme, die ein Vertikal-Scansignal für jedes Fernsehsystem zeigen; und
6 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der Schreibvorgang für Videosignaldaten den Lesevorgang bei herkömmlichen NTSC-PAL-Umsetzungsspeicher überholt.
Die 1 zeigt eine Konfiguration eines elektronischen Endoskops 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das mit einem Prozessor 12 verbunden ist. Dieses elektronische Endoskop 10 ist über ein optisches Objektivsystem 14 an seinem Vorderende mit einem CCD 15 versehen, und es verfügt über eine CDS/AGC-Schaltung 16 zum Ausführen einer korrelierten Doppelabtastung (CDS = Correlated Double Sampling) und einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC = Automatic 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-Verarbeitungsschaltung 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-Verarbeitungsschaltung 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 Halbbilder 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 Wandlerschaltung 21 für den TV-Standard setzt die Horizontalzeilendaten der 525 Zeilen gemäß dem NTSC-System, wie sie aus die sen Speichern 22 bis 24 ausgelesen werden, in Horizontalzeilendaten für 625 Zeilen des PAL-Systems um. Diese Umsetzung erfolgt durch verschiedene Verfahren, wie pixelweiser Interpolation in vertikaler oder horizontaler Richtung oder dergleichen.
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 Monitor gemäß dem TV-Standard geliefert. D. h., dass die Wandlerschaltung 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 Speicher 23 überholt. Diese Information entspricht einer Halbbildnummer (innerhalb einer vorbestimmten Zeit eingestellte Nummer), die ab z. B. einem Startpunkt T_D in der 3 gezählt wird.
Diese Ausführungsform verfügt über die obige Konfiguration. Nun wird der Betrieb dieser Ausführungsform erläutert. Als Erstes wird beim elektronischen Endoskop gemäß der 1 das vom CCD 15 ausgegebene Signal durch die CDS/AGC-Schaltung 16 abgetastet und verstärkt und dann über den A/D-Wandler 19 an die CCD-Ansteuerungs- und Videosignal-Verarbeitungsschaltung 20 geliefert, um verschiedene Verarbeitungs vorgänge zum Erzeugen des Videosignals auszuführen. Das Ausgangssignal der CCD-Ansteuerungs- und Videosignal-Verarbeitungsschaltung 20 wird an die Wandlerschaltung 21 für den TV-Standard geliefert. Wenn jedoch ein NTSC-Monitor angeschlossen 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 2A bis 2C veranschaulichen, wie Schreib- und Lesevorgänge für jeden der Speicher 22 bis 24 ablaufen, wenn eine Umsetzung des TV-Standards erfolgt. Wie es in der 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 Speicher 22 und den dritten Speicher 24 eingeschrieben, und danach werden diese Daten o im Allgemeinen mit dem Timing gemäß 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-System gleichzeitig 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 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 Speicher 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 2C dargestellt ist. Dies wird nachfolgend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 3 sowie 4A bis 4C beschrieben.
Die 3 veranschaulicht das Schreibtiming für ein NTSC-Signal sowie das Lesetiming bei einer PAL-Umsetzung. Bei Umsetzung vom NTSC-System in das PAL-System überholt der Schreibvorgang für die Daten D7 den Lesevorgang für die Daten 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 Leseperiode 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 4A bis 4C sind Schreib- und Lesevorgänge für den ersten bis dritten Speicher 22 bis 24 veranschaulicht. Gemäß der 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 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 werden 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 Schreibvorgang den Lesevorgang für die im zweiten Speicher 23 ge speicherten Daten für gerade Halbbilder überholt. Da Information hinsichtlich der Schreibsperrperiode für den dritten Speicher 24, wie sie vom Mikrocomputer 25 erfasst wird, für eine vorbestimmte Zeit eingestellt ist, werden der Schreibsperrvorgang für den dritten Speicher 24 und der Lesevorgang für Daten aus dem dritten Speicher 24 für diese Periode dadurch wiederholt, dass für jede vorbestimmte Zeitperiode eine Rückstellung auf den Startpunkt T_D in der 3 erfolgt.
Die auf die obige Weise gelesenen Halbbilddaten werden in ein Halbbildsignal (625/2 Horizontalzeilen) mittels des Interpolationsprozesses 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 betrachteten 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 verringert ist, wie es aus den 3 sowie 4A bis 4C erkennbar ist. Jedoch können gemäß der Erfindung, da Daten für gerade und ungerade Halbbilder unter Verwendung des dritten Speichers 24 abwechselnd angeordnet werden, die erforderlichen Daten, in diesem Fall diejenigen für ungerade Halbbilder, erfasst werden, wodurch die Vertikalauflösung nicht beeinträchtigt 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 Speicher dazu verwendet, die Daten während einer Periode zu lesen, in der der Schreibvorgang für die nächsten Daten den Lesevorgang für die Daten aus dem ersten und zweiten Speicher 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 Balkenstörung unterdrückt wird, wie sie bisher bei der Umsetzung von TV-Standards erfolgte.

Claims

Fernsehstandard-Wandler für Endoskope, mit einer Bildaufnahmeelement-Ansteuerschaltung zum Ansteuern eines Bildaufnahmeelements gemäss dem NTSC-System sowie einer Videosignal-Verarbeitungsschaltung zum Erzeugen eines Videosignals für ein betrachtetes Objekt auf Grundlage des Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements; einer Speicheranordnung (22, 23, 24) und einer Wandlerschaltung (21), dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Speicheranordnung – einen Hauptspeicher (22, 23) umfasst zum sequenziellen Speichern der erfassten Videosignaldaten mit einem Timing gemäss dem NTSC-System und – einen Hilfsspeicher (24) zum gleichzeitigen Speichern derselben Videosignaldaten, wie sie im Hauptspeicher abgespeichert werden; und dadurch, dass die besagte Wandlerschaltung (21) zum Umsetzen eines Videosignals gemäss dem NTSC-System in ein Videosignal gemäss einem anderen TV-Standard eingerichtet ist zum – Lesen der Videosignaldaten mit dem Timing des anderen TV-Standards aus dem Hauptspeicher; – Sperren des Schreibens von Daten in den besagten Hilfsspeicher in einer Periode, in der der Schreibvorgang für die nächsten Daten den Lesevorgang für Daten aus dem Hauptspeicher überholt; und – Lesen der Daten während dieser Periode aus dem besagten Hilfsspeicher.
Fernsehstandard-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerschaltung (21) ein Videosignal gemäss dem NTSC-System in ein solches gemäss dem PAL-Systems umsetzt.
Fernsehstandard-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerschaltung (21) die im Hilfsspeicher (24) gespeicherten Videosignaldaten liest, um abwechselnd Daten für ungerade und gerade Halbbilder, wie vom Bildaufnahmeelement ausgegeben, zu liefern.