DE3641239A1

DE3641239A1 - Elektronische endoskopvorrichtung

Info

Publication number: DE3641239A1
Application number: DE19863641239
Authority: DE
Inventors: Hisao Ogiu
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1987-06-11
Also published as: US4746975A; JPS62135091A; JPH0740739B2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Endoskopvor richtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbe sondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elek tronische Endoskopvorrichtung mit einem Halbleiter- Bildsensor an seinem distalen Ende.

Bei herkömmlichen elektronischen Endoskopvorrichtungen mit einem Halbleiter-Bildsensor am distalen Ende werden die von dem Sensor abgegebenen Bildsignale über ein Ka bel, welches den Sensor mit einem Videoprozessor ver bindet, dem Videoprozessor zugeführt. In dem Videopro zessor werden dann die Bildsignale verarbeitet. Die ver arbeiteten Sigale werden in einen Monitor eingegeben, der das endoskopische Bild des untersuchten Gegenstan des, welches von dem Halbleitersensor abgetastet worden ist, anzeigt. Die Anzahl von Pixeln, die in einem spe ziellen Typ von Endoskop benötigt werden, unterscheidet sich von der Anzahl, die in einem anderen Typ von Endos kop benötigt wird. Wenn somit verschiedene Typen von En doskopen verwendet werden, müssen in Kombination mit den entsprechenden Endoskopen auch verschiedene Typen von Vi deoprozessoren verwendet werden. Da ein derartiges System somit eine Mehrzahl von Videoprozessoren benötigt, ergeben sich Nachteile nicht nur hinsichtlich der Kosten, sondern auch der Einfachheit der Bedienung. Aus dem gleichen Grun de benötigt ein derartiges System relativ viel Platz.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Endoskopvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welche ein Endoskopbild erzeugen kann ungeachtet der Anzahl von Pixeln, die der in dem En doskop angeordnete Halbleiter-Bildsensor erzeugt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß ist eine elektronische Endoskopvorrichtung mit einem Halbleiter-Bildsensor an seinem distalen Ende vorgesehen, wobei ein Treiberwandler die Impulsfrequenz zum Betrieb des Bildsensors in Abhängigkeit der Pixel des Bildsensors ändert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorlie genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Endos kopvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 Wellenformen von Impulssignalen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schaltkreises gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Endos kopvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 das Schaltkreisdiagramm eines CCD-Treiberschalt kreises, der in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 zur Anwendung kommt.

Gemäß Fig. 1 ist ein Halbleiter-Bildsensor 12 am dista len Ende eines Endoskopes 11 angeordnet. In einem An schlußabschnitt 11 a des Endoskopes 11 ist ein Frequenz teiler 13 angeordnet. Dieser Frequenzteiler wird verwen det, die Impulsfrequenz zum Antrieb des Halbleiter-Bild sensors 12 einzustellen. Der Ausgang des Frequenzteilers 13 ist mit dem Bildsensor 12 verbunden. Das elektronische Endoskop 11 ist mittels eines geeigneten Anschlusses mit einem Videoprozessor 14 verbunden.

Der Videoprozessor 14 weist einen Treiberpuls-Generator 15 und einen Abtast/Halteschaltkreis 16 auf. Der Treiber puls-Generator 15 erzeugt Signale mit einer Frequenz, die dem ganzzahligen vielfachen der Frequenz der Treiberim pulssignale entspricht, die zum Betrieb des Halbleiter- Bildsensors 12 nötig ist und so viele Pixel wie praktisch realisierbar hat. Die horizontale Frequenz der Treiberim pulssignale ist als ein Vielfaches der Anzahl der gesamten Pixel und einer Rahmenfrequenz definiert, wohingegen die Vertikalfrequenz durch ein Vielfaches der Anzahl der ver tikalen Pixel und der Rahmenfrequenz definiert ist.

Wenn die maximale Anzahl der Pixel 140 000 ist, und die Rahmenfrequenz 30 Hz beträgt, ist die Treiberimpulsfre quenz 4,2 MHz. Wenn die Anzahl der Pixel eines gewöhnli chen Bildsensors 100 000 ist und die Rahmenfrequenz 30 Hz beträgt, beträgt die Treiberimpulsfrequenz 3 MHz. Die Treiberimpulsfrequenz in einem Rahmensequenzsystem ist dreimal so hoch wie die in einem herkömmlichen Mosaikfil tersystem.

Der Ausgang des Impulsgenerators 15 ist mit dem Frequenz teiler 13 verbunden, der das Ausgangssignal des Impulsge nerators 15 auf eine Frequenz herunterteilt, die geeignet ist zum Betrieb des Bildsensors 12. Der Abtast/Halte schaltkreis 16 ist mit dem Bildsignalausgabeabschnitt des Bildsensors 12 verbunden und tastet somit Videosignale synchron mit dem Ausgangssignal des Frequenzteilers 13 ab. Der Schaltkreis 16 ist weiterhin mit einem Speicher 17 verbunden, der wiederum mit einem Bilddaten-Auslese schaltkreis 18 verbunden ist. Mit dem Schaltkreis 18 ist ein Monitor 19 verbunden.

Ein lichtleitendes Faserbündel (nicht dargestellt) ist innerhalb des Endoskopes 11 vorgesehen. Das Faserbündel überträgt Beleuchtungslicht in eine Körperhöhle von einer Lichtquelle (nicht dargestellt), die in dem Videoprozessor 14 angeordnet ist.

Wenn der Netzschalter des Videoprozessors 14 eingeschaltet wird, wird auch die Lichtquelle eingeschaltet. Gleichzei tig beginnt der Treiberimpulsgenerator 15 mit der Erzeu gung von Treiberimpulsen. Diese Impulse, die eine relativ hohe Frequenz haben, wie in Fig. 2 dargestellt, werden dem Frequenzteiler 13 zugeführt. Der Frequenzteiler 13 weist eine Frequenzteilrate auf, die in Abhängigkeit der Anzahl von Pixeln, die in dem Halbleiter-Bildsensor 12 verwendet werden, änderbar ist. Wenn somit der Treiberimpulsgenera tor 15 Treiberimpulse dem Frequenzteiler 13 zuführt, kann dieser Frequenzteiler 13 die Frequenz dieser Pulse (pri märe Treiberimpulse) teilen und somit sekundäre Treiber impulse ausgeben, die eine Frequenz haben, die zum Betrieb des Halbleiter-Bildsensors 12 geeignet ist. Diese sekun dären Treiberimpulse werden dem Bildsensor 12 zugeführt. Der Bildsensor 12 wird von diesen sekundären Treiberim pulsen betrieben und gibt Bildsignale entsprechend dem beobachteten Bereich innerhalb einer Körperhöhle aus. Diese Bildsignale oder primären Videosignale werden von dem Abtast/Halteschaltkreis 16 synchron mit den sekundären Treiberimpulsen vom Frequenzteiler 13 abgetastet und zwi schengespeichert und in sekundäre Videosignale umgewan delt. Die sekundären Videosignale, die in Form digitaler Signale vorliegen, werden dann in Analogsignale gewandelt. Die Analogsignale werden dem Monitor 19 eingegeben. Der Monitor 19 zeigt dann ein endoskopisches Bild des von dem Bildsensor 12 abgetasteten Bereiches.

Da die Frequenzteilrate des Frequenzteilers 13 auf einen Wert entsprechend der Anzahl der Pixel geändert werden kann, die in dem Halbleiter-Bildsensor 12 verwendet wer den, kann der Videoprozessor 14 in Kombination mit jedem Halbleiter-Bildsensor verwendet werden, ungeachtet der Anzahl der Pixel, die der Bildsensor hat. Mit anderen Worten, der Videoprozessor 14 ist kompatibel zu jedem elektronischen Endoskop mit einem Halbleiter-Bildsensor.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ergibt sich die Fre quenzteilrate des Frequenzteilers 13 durch Teilen der Zahl 1 mit einer ganzen Zahl. Somit kann die Anzahl der Pixel, die der Bildsensor haben kann, durch diese ganze Zahl be stimmt werden. Somit ist auch die Anzahl der Pixel nicht begrenzt. Die Anzahl der Pixel ist in einer weiteren Aus führungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 noch weniger be schränkend. In dieser Ausführungsform ist ein CCD-Trei berschaltkreis 22 innerhalb eines Endoskopes 21 vorgese hen. Das Endoskop 21 ist mit einem Videoprozessor 23, der einen Synchronsignal-Generator 24 und einen Videosignal prozessor 25 aufweist, verbunden.

Gemäß Fig. 4 weist der CCD-Treiberschaltkreis 22 einen Treiberimpulsgenerator 26 und einen PLL-Schaltkreis 27 (PLL = Phase Locked Loop) auf. Der PLL-Schaltkreis 27 weist in bekannter Weise einen VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) 28, einen m-Frequenzteiler 29, einen n-Fre quenzteiler 30 und einen Komparator 31 auf. Ein Referenz taktsignal fo wird von dem Synchronsignal-Generator 24 dem m-Frequenzteiler 29 zugeführt. Der Teiler 29 teilt die Frequenz des Taktsignales fo und der VCO 28 gibt ein Si gnal f aus. Die Beziehung zwischen den Signalen fo und f ergibt sich als:

f = (n/m) fo,

wobei der Wert n/m durch die Anzahl der Pixel der CCD in dieser Ausführungsform bestimmt ist.

Wenn der Videoprozessor 23 eingeschaltet wird, erzeugt der Synchronsignalgenerator 24 ein vertikales Synchronsignal, ein horizontales Synchronsignal und das Referenztaktsignal fo. Beide Synchronsignale werden dem Treiberimpulsgenera tor 26 zugeführt und das Signal fo wird dem PLL Schalt kreis 27 zugeführt, wie in Fig. 4 dargestellt. Das Refe renztaktsignal fo wird vom Schaltkreis 27 in Abhängigkeit des Wertes n/m verarbeitet, der der Anzahl von Pixel der CCD entspricht. Als Ergebnis gibt der PLL-Schaltkreis 27 ein Signal f aus. Das Signal f wird dem Treiberimpulsge nerator 26 zugeführt. Der Impulsgenerator 26 erhält die Synchronsignale und das Signal f und gibt CCD-Treiberim pulse aus. Diese Treiberimpulse treiben die CCD, die somit Videosignal ausgibt.

Diese Videosignale werden dem Videosignalprozessor 25 zu geführt und der Videosignalprozessor 25 liefert analoge Videosignale an den Monitor 19 zusammen mit Synchronsi gnalen von dem Synchronsignalgenerator 24. Der Monitor 19 zeigt das von den Videosignalen vertretene endoskopische Bild.

In der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 ist die Teilerfrequenzrate "m" des Frequenzteilers 29 und die Frequenzteilerrate "n" des Frequenzteilers 30 derart wählbar, daß der Wert von n/m der Anzahl von Pixel einer jeden beliebigen CCD entspricht.

Der Treiberimpulsgenerator 26 zum direkten Antreiben des Bildsensors 12 kann in dem Anschluß 21 vorgesehen sein, wohingegen der PLL-Schaltkreis 27 in dem Videoprozessor 23 vorgesehen sein kann.

Erfindungsgemäß kann somit der gleiche Videoprozessor in Kombination mit den verschiedensten Typen von elektroni schen Endoskopen verwendet werden ungeachtet der Anzahl der Pixel des Bildsensors, die in den entsprechenden En doskopen verwendet werden. Somit schafft die vorliegende Erfindung ein Endoskopsystem, in dem nur ein Videoprozes sor ausreicht, im Gegensatz zu herkömmlichen Endoskop systemen und welches somit weniger kostenintensiv als herkömmliche Systeme ist. Weiterhin kann mit dem durch die Erfindung geschaffenen Endoskopsystem ein Endoskop durch ein anderes ausgetauscht werden, so daß das vorliegende System einfacher handhabbar als herkömmliche Systeme ist, bei denen nicht nur das Endoskop, sondern auch der Video prozessor ausgetauscht werden muß.

In den beschriebenen Ausführungsformen werden die Fre quenzteiler und der CCD-Treiberschaltkreis in Anschlußab schnitten des Endoskopes vorgesehen. Selbstverständlich liegt es im Rahmen des fachmännischen Handelns, diese Bauteile an beliebigen Stellen in dem Signalzufuhrsystem des Halbleiter-Bildsensors vorzusehen.

Claims

1. Elektronische Endoskopvorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein Endoskop (11, 21) mit einem Halbleiter-Bildsensor (12) am distalen Endbereich, der eine festgelegte Anzahl von Pixeln aufweist, und der durch Treiber signale antreibbar ist, um Bildsignale abzugeben;
einen Treiberabschnitt mit einer Treibersignalein richtung (13) in dem Endoskop, der mit dem Bildsen sor (12) verbunden ist, um Treibersignale mit einer Frequenz auszugeben, die durch die Anzahl der Pixel bestimmt ist, die der Bildsensor aufweist;
eine Signalverarbeitungseinrichtung (23), welche mit dem Bildsensor verbunden ist, um die von dem Bild sensor gelieferten Bildsignale zu verarbeiten und Videosignale auszugeben; und
eine Anzeigeeinrichtung (19), welche mit der Signal verarbeitungseinrichtung verbunden ist, um ein en doskopisches Bild anzuzeigen, das durch die Video signale von der Signalverarbeitungseinrichtung darge stellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberabschnitt eine Impulserzeugungsein richtung (15) zur Erzeugung eines Impulssignals mit konstanter Frequenz aufweist, wobei die Treibersi gnaleinrichtung einen Frequenzteiler (13) aufweist, der mit der Pulserzeugungseinrichtung verbunden ist und eine Frequenzdivisionsrate entsprechend der An zahl der Pixel des Bildsensors aufweist und das Im pulssignal in ein Treibersignal mit einer Frequenz entsprechend der Anzahl der Pixel des Bildsensors wandelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop einen Anschlußabschnitt (11 a) auf weist, in welchem die Frequenzteileinrichtung (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberabschnitt eine Signalerzeugungsein richtung (24) zur Erzeugung eines Synchronisations signales und eines Signales mit konstanter Frequenz aufweist, wobei die Treibersignaleinrichtung einen PLL-Schaltkreis (27) mit einer Frequenzdivisionsrate aufweist, welche in Abhängigkeit der Anzahl der Pixel des Bildsensors änderbar ist und welcher das Signal mit konstanter Frequenz in ein Signal mit einer Fre quenz, die durch die Frequenzdivisionsrate bestimmt ist, wandelt, und daß eine Treibersignal-Erzeugungs einrichtung (26) vorgesehen ist, welche das Signal von dem PLL-Schaltkreis in ein Treibersignal zum An trieb des Bildsensors in dem Endoskop wandelt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop einen Anschlußabschnitt (21 a) auf weist, der die Treibersignal-Erzeugungseinrichtung (26) und den PLL-Schaltkreis (27) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung einen Ab tast/Halte-Schaltkreis (16) zum Abtasten und Zwi schenspeichern des Bildsignales, eine Speicherein richtung (17) zur Speicherung des Bildsignales, das von dem Abtast/Halte-Schaltkreis kommt in Form von Bilddaten und Einrichtungen (18) zum Lesen der Bild daten aus der Speichereinrichtung (17) in Form eines Videosignales aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberabschnitt eine Signalerzeugungsein richtung (24) zur Erzeugung eines Synchronisations signals und eines Signals mit konstanter Frequenz und einen PLL-Schaltkreis (27) aufweist, der eine Fre quenzdivisionsrate hat, welche in Abhängigkeit der Anzahl der Pixel des Bildsensors änderbar ist und der das Signal mit konstanter Frequenz in ein Signal wandelt, dessen Frequenz durch die Frequenzdivi sionsrate bestimmt ist, wobei die Treibersignalein richtung Einrichtungen (26) zum Wandeln des Signales von dem PLL-Schaltkreis aufweist, wobei die Umwand lung in ein Treibersignal zum Betreiben des Bildsen sors in dem Endoskop erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop einen Anschlußabschnitt (21 a) auf weist, in welchem die Treibersignaleinrichtung (26) angeordnet ist.