DE3719928A1 - Bildabtast-vorrichtung, sowie elektronisches endoskop hiermit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildabtast-Vor­ richtung, welche ein Bildabtastelement auf Halbleiter­ basis, wie z.B. eine CCD (charge coupled device = la­ dungsträgergekoppelte Vorrichtung) verwendet, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein elektronisches Endoskop hiermit, nach dem Oberbegriff des Anspruches 7. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Bildabtast-Vorrichtung, bei der eine Kamerakopfeinheit und eine Videoprozessoreinheit voneinander getrennt an­ geordnet und miteinander über ein Kabel verbunden sind, wobei ein Bildabtastelement auf Halbleiterbasis, sowie dessen periphere Schaltkreise in der Kamerakopfeinheit angeordnet sind und ein Treiber für das Bildabtastele­ ment auf Halbleiterbasis und ein Signalprozessor zur Verarbeitung eines Bildsignalausganges von den Bildab­ tastelement, um dieses in ein Videosignal umzuwandeln, in der Videoprozessoreinheit angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein bekanntes Bildab­ tastelement auf Halbleiterbasis, das in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist und eine CCD des Interli­ ne-Übertragungstyps verwendet. Ein lichtempfangender Be­ reich des Elementes 10 besteht aus Fotodioden 16, die einer Matrix angeordnet sind. Ladungen, die von jeder Reihe (vertikalen Reihe) der Fotodioden 16 erzeugt wer­ den, werden über ein Lesegatter 18 einer vertikalen Übertragungs-CCD 12 zugeführt. Das Lesegatter 18 ist mit einem Lesegatteranschluß LG verbunden. Eine Gleichspan­ nung von +3 V wird dem Anschluß LG zugeführt.

Die vertikale Übertragungs-CCD 12 wird von einem 4-pha­ sigen Taktsignal, das aus vertikalen Treiberimpulsen ⌀V1, ⌀V2, ⌀V3 und ⌀V4 besteht betrieben und Ladungen, die von den Fotodioden 16 erzeugt werden, werden mit einem fest­ gelegten Zeitverhalten ausgelesen und übertragen. Die durch die CCD 12 übertragenen Ladungen werden einer ho­ rizontalen Übertragungs-CCD 14 für jede horizontale Ab­ tastlinie zugeführt.

Die CCD 14 überträgt die Ladungen, die für jede Abtast­ linie von der CCD 12 zugeführt wurden. Die CCD 14 wird mit einem 4-phasigen Taktsignal betrieben, welches aus horizontalen Treiberpulsen ⌀H1, ⌀H2, ⌀H3 und ⌀H4 be­ steht.

Ein Ausgangsgatter 20 ist mit dem Ausgangsanschluß der CCD 14 verbunden und enthält über einen Ausgangsgatter- Anschluß OG eine Spannungsversorgung von +7 V. Die Si­ gnalladungen, die durch das Ausgangsgatter 20 ausgegeben werden, werden dem Gate eines Ausgangstransistors 22, der einen Feldeffekt-Transistor (FET) umfaßt zugeführt. Ein Bildsignal entsprechend der Signalladungen von den Foto­ dioden 16 kann durch die Source des Transistors 22 und einen Signalausgangsanschluß Vout ausgegeben werden. Eine Drain-Spannung von +16 V wird der Drain des Ausgangs­ transistors 22 durch einen Anschluß OD zugeführt.

Das Gate des Transistors 22 ist mit der Source eines Re­ set-Transistors 24, der einen FET umfaßt verbunden. Nachdem die Bildsignale von den Fotodioden 16 ausgegeben wurden, werden die an dem Gate des Transistors 22 anlie­ genden Ladungen über einen Reset-Drain-Anschluß RD durch die Drain des Transistors 24 mit einem festgelegten Zeitverhalten, das durch Reset-Pulse ⌀R bestimmt wird entladen. Dem Reset-Drain-Anschluß RD wird eine Span­ nungsversorgung von +16 V zugeführt.

Einem P-Potentialanschluß PW des Elementes 10 wird eine Spannung von 0 V zugeführt und einem Substrat-Vorspan­ nunganschluß SUB wird eine Spannungsversorgung von +8 V zugeführt. Somit benötigt das Bildabtastelement 10 auf Halbleiterbasis vier verschiedene Spannungsversorgungen, nämlich +16 V, +8 V, +7 V und +3 V. Wenn das Element 10 in der Kamerakopfeinheit angeordnet ist, werden die vier Spannungsversorgungen durch Spannungsteilung einer ein­ zelnen +16-V-Spannung erhalten, welche von einer Video­ prozessoreinheit 42 zugeführt wird, wie in Fig. 2 darge­ stellt. Gemäß Fig. 2 ist eine Kamerakopfeinheit 40, wel­ che das Element 10 umfaßt mit der Videoprozessoreinheit 42, welche einen Energieversorgungsschaltkreis, einen Videosignalprozessor und dergleichen aufweist über ein Kabel 38 verbunden. Der Signalausgangsanschluß Vout des Elementes 10 ist mit der Basis des Ausgangspuffertransi­ stors Q 1 verbunden und das Bildsignal wird verstärkt und vom Emitter abgegeben. Der Emitterausgang vom Transistor Q 1 wird einem Videosignalprozessor (nicht dargestellt) in der Videoprozessoreinheit 42 über den Innenleiter eines Koaxialkabels 46 zugeführt. Das von der Einheit 42 ver­ arbeitete Videosignal wird einem Monitor 44 zugeführt und dort dargestellt. Der Außenleiter des Koaxialkabels 46 ist innerhalb der Einheit 42 geerdet.

Durch das Kabel 38 wird eine Spannung von +16 V dem Kol­ lektor des Transistors Q 1 zugeführt. Spannungsteiler-Wi­ derstände R 1, R 2, R 3, R 4 sind in Serie miteinander zwi­ schen den Kollektor des Transistors Q 1 und dem Außenlei­ ter (Massepotential) des Koaxialkabels 46 geschaltet. Das Widerstandverhältnis der Widerstände R 1 bis R 4 ist so gesetzt, daß die Spannungen an den Spannungsteilerpunkten +8 V, +7 V und +3 V betragen.

Ein +16 V Anschluß (der Kollektor des Transistors Q 1) ist mit dem Reset-Drain-Anschluß RD und dem Ausgangs-Drain- Anschluß OD des Elements 10 verbunden. Eine Spannung von +8 V (Verbindung zwischen den Widerständen R 1 und R 2) ist mit dem Substrat-Vorspannungsanschluß SUB des Elementes 10 verbunden. Eine Spannung von +7 V (Verbindung zwischen den Widerständen R 2 und R 3) ist mit dem Ausgangs-Gate- Anschluß OG des Elementes 10 verbunden. Eine Spannung von +3 V (Verbindung zwischen den Widerständen R 3 und R 4) ist mit dem Lese-Gate-Anschluß LG des Elements 10 verbunden. Ein Massepotential (Außenleiter des Koaxialkabels 46) ist mit dem P-Potential-Anschluß PW des Elementes 10 verbunden.

Die Anschlüsse für die Spannungen von +16 V bis +3 V sind über Bypass-Kondensatoren C 1, C 2, C 3 und C 4 mit Masse verbunden (mit dem Außenleiter des Kabels 46). Diese Kon­ densatoren C 1 bis C 4 sind Impedanzwandler-Elemente für abnehmende Wechselspannungs-Impedanzen der Spannungsan­ schlüsse des Elementes 10 und müssen so nahe wie möglich an dem Element 10 angeordnet sein.

Somit sind bei der Vorrichtung gemäß dem Stand der Tech­ nik der Transistor Q 1, die Widerstände R 1 bis R 4 und die Kondensatoren C 1 bis C 4 nahe an dem Element 10 angeord­ net. Selbst wenn diese Komponenten unter Verwendung von integrierten Schaltkreisen aufgebaut werden, ist eine Gesamtanzahl von neun Komponenten nötig; selbst wenn so­ mit diese Komponenten auf einem einzigen gedruckten Schaltkreis aufgebaut werden, stören sie die Verringerung der Größe der Kamerakopfeinheit 40. Dies führt insbeson­ dere bei elektronischen Endoskopen zu Problemen, wo ein Bildabtastelement am distalen Endbereich angeordnet ist.

Wenn die Videoprozessoreinheit und die Kamerakopfeinheit getrennt voneinander angeordnet sind, ergeben sich weiterhin die folgenden Probleme:

Die Einheit 42 liefert verschiedene Treiberimpulse (Takt­ impulse) an die Einheit 40 und führt einen Abtast- und Haltevorgang an den diskreten Bildsignalen für jeden Pi­ xelausgang des Elementes 10 mit einem Zeitverhalten entsprechend den Treiberimpulsen durch, um ein analoges kontinuierliches Bildsignal zu erhalten. Das Kabel 38 mittels dem die Einheiten 42 und 40 verbunden sind, ver­ zögert die Signalübertragungszeiten. Wenn Kabel 38 mit verschiedenen Längen vorgesehen sind, ergibt sich das Problem, daß bei einer festgelegten Zeit für den Abtast- und Haltevorgang das Zeitverhalten der Taktimpulse vom Zeitverhalten des Abtast- und Haltevorgangs abhängig von der Länge des Kabels 38 abweicht.

Um dieses Problem zu lösen kann daran gedacht werden, daß eine Mehrzahl von Verzögerungsschaltkreisen zur Ver­ zögerung der Treiberimpulse um verschiedene Verzöge­ rungszeiten entsprechend den verschiedenen Längen der Kabel 38 und ein Selektor zur Auswahl eines Ausgangs von den Verzögerungsschaltkreisen abhängig von der Länge des Kabels 38 zur Zufuhr des ausgewählten Ausgangs zur Ein­ heit 40 in der Einheit 42 angeordnet sind. Jedoch wird hierbei der Schaltkreisaufbau in der Einheit 42 unnötig kompliziert und groß, wenn eine große Anzahl von Kabeln 38 mit verschiedenen Längen vorgesehen sind. Wenn die Bildabtast-Vorrichtung zusammen mit Endoskopen verwendet wird, ergibt sich hieraus ein ernsthaftes Problem, da bei den Endoskopen die Verbindungskabel in der Regel ver­ schiedene Längen haben.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte Kamerakopfeinheit in einer Bildabtast-Vorrich­ tung auf Halbleiterbasis zu schaffen, wobei die Kamera­ kopfeinheit ein Bildabtastelement auf Halbleiterbasis aufweist, welches eine Mehrzahl von Spannungsversorgungen benötigt und eine Videoprozessoreinheit getrennt von der Kamerakopfeinheit vorgesehen ist, welche die Spannungs­ versorgungen dem Bildabtastelement auf Halbleiterbasis zuführt, wobei weiterhin Signalübertragungsverzögerungen zwischen der Videoprozessoreinheit und der Kamerakopf­ einheit kompensierbar sein sollten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 7.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen 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 eine Draufsicht auf eine CCD des Interline- Transfertyps gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bekannten Bildab­ tast-Vorrichtung, welche das Bildabtastelement gemäß Fig. 1 verwendet;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Bildabtast-Vorrich­ tung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche das Bildabtast­ Element gemäß Fig. 1 verwendet;

Fig. 4 den Schaltkreisaufbau eines integrierten Schaltkreises aus Fig. 3;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Bildabtast-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 6A bis 6I Zeitdiagramme zur Erläuterung der Ar­ beitsweise der zweiten Ausführungsform; und

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Bildabtast-Vorrich­ tung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 3 weist die erste Ausführungsform der Bildab­ tast-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Kamerakopfeinheit 40, die Videoprozessoreinheit 42 und das Kabel 38 zur Verbindung der Einheiten 42 und 40 auf. Die Einheit 40 umfaßt das Bildabtastelement 10 auf Halb­ leiterbasis, einen integrierten Schaltkreis U 1 und einen Kondensator C 1. Das Element 10 verwendet eine CCD, die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist.

Gemäß Fig. 4 umfaßt der integrierte Schaltkreis U 1 die Emitterfolger-Transistoren Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 und Span­ nungsteiler-Widerstände R 1, R 2, R 3 und R 4. Der Transistor Q 1 entspricht dem Ausgangspuffertransistor Q 1 in dem Schaltkreis gemäß Fig. 2.

Die Kollektoren der Transistoren Q 1 bis Q 4 dienen als Anschlüsse für +16 Vin und erhalten von der Videoprozes­ soreinheit 42 eine +16 V Versorgungsspannung. Die Basis des Transistors Q 1 dient als Anschluß Vin und ist mit dem Signalausgang Vout des Elementes 10 verbunden. Der Emit­ ter des Transistors Q 1 dient als Anschluß Vout und ist mit dem Innenleiter des Koaxialkabels 46 verbunden. Der +16 Vin-Anschluß ist auf Masse gelegt (mit dem Außenlei­ ter des Koaxialkabels 46 verbunden) und ist mit GND (Masse) über einen externen Bypass-Kondensator C 1 ver­ bunden.

Die Spannungsteiler-Widerstände R 1 bis R 4 sind in Serie miteinander zwischen dem Anschluß +16 Vin und dem An­ schluß GND geschaltet. Das Widerstandsverhältnis der Wi­ derstände ist so gesetzt, daß die Emitterspannungen der Emitterfolger-Transistoren, deren Basen mit den Span­ nungsteilerpunkten verbunden sind im Gegensatz zu dem Schaltkreis von Fig. 2 +8 V, +7 V und +3 V liefern. Beim Stand der Technik werden die Spannungen an den Spannungs­ teilerpunkten (Basisspannungen der Emitterfolger-Transi­ storen) auf die Spannungen +8 V, +7 V und +3 V gesetzt.

Der Punkt zwischen den Widerständen R 1 und R 2 ist mit der Basis des Transistors Q 2 verbunden. Der Emitter des Transistors Q 2 dient als Anschluß +8 Vout und ist mit dem Anschluß SUB des Elementes 10 verbunden. Der Punkt zwi­ schen den Widerständen R 2 und R 3 ist mit der Basis des Transistors Q 3 verbunden. Der Emitter des Transistors Q 3 dient als Anschluß +7 Vout und ist mit dem Anschluß OG des Elementes 10 verbunden. Der Punkt zwischen den Wi­ derständen R 3 und R 4 ist mit der Basis des Transistors Q 4 verbunden. Der Emitter des Transistors Q 4 dient als Anschluß +3 Vout und ist mit dem Anschluß LG des Elemen­ tes 10 verbunden.

Der Anschluß GND ist mit dem Anschluß PW des Elementes 10 verbunden und über den Bypass-Kondensator C 1 und den Au­ ßenleiter des Kabels 46 auf Masse gelegt.

Da bei dieser Ausführungsform der Anschluß +16 Vin über den Bypass-Kondensator C 1 auf Masse gelegt ist, sind die Ausgangsimpedanzen der Anschlüsse +8 Vout, +7 Vout und +3 Vout, die durch Spannungsteilung einer Spannung am An­ schluß +16 Vin erhalten und durch die Emitterfolger-Tran­ sistoren Q 2 bis Q 4 ausgegeben werden ausreichend nied­ rig.

Somit kann auf die Bypass-Kondensatoren C 2, C 3 und C 4 verzichtet werden. Daher müssen nur der integrierte Schaltkreis U 1 und der Kondensator C 1 neben dem Element 10 angeordnet werden. Daraus ergibt sich, daß neben Ele­ ment 10 nur noch zwei weitere Komponenten nötig sind, was gegenüber den neuen Komponenten in der herkömmlichen Anordnung eine wesentliche Reduzierung ist und einen kompakten Kamerakopf erlaubt.

Die Vorrichtung dieser Ausführungsform eignet sich z.B. zur Verwendung mit einem elektronischen Endoskop, welches an seinem distalen Ende ein Bildabtastelement auf Halb­ leiterbasis aufweist.

Somit werden bei dieser Ausführungsform bei der Bildab­ tast-Vorrichtung, bei der die Kamerakopfeinheit und die Videoprozeßeinheit voneinander getrennt angeordnet sind, eine Mehrzahl von Versorgungsspannungen, die durch Span­ nungsteilung einer einzelnen Versorgungsspannung erhalten wurden von der Videoprozessoreinheit zu der Kamerakopf­ einheit von dort durch die Transistoren in Emitterfol­ ger-Schaltung dem Bildabtastelement auf Halbleiterbasis zugeführt. Somit können die Bypass-Kondensatoren zur Verringerung der Wechselstromimpedanzen der Spannungs­ versorgungsanschlüsse weggelassen werden und eine kom­ pakte Kamerakopfeinheit kann geschaffen werden.

Anstelle der Transistoren Q 1 bis Q 4 in Emitterfolger- Schaltung können FETs in Source-Folgerschaltung verwendet werden. In diesem Fall ersetzen Gate, Drain und Source Basis, Kollektor und Emitter in der ersten Ausführungs­ form.

Der Typ des Bildabtastelementes auf Halbleiterbasis, die Anzahl der nötigen Versorgungsspannungen und die Höhen der einzelnen Versorgungsspannungen sind nicht auf die obige Beschreibung begrenzt.

Fig. 5 zeigt in Blockschaltbilddarstellung ein elektro­ nisches Endoskop gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gleiche Teile wie in der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen verse­ hen.

In dieser Ausführungsform ist die Kamerakopfeinheit ein distaler Endabschnitt 40 eines elektronischen Endoskops 50. Das elektronische Endoskop umfaßt den distalen End­ bereich 40, einen Einführabschnitt 52, einen Bedienungs­ abschnitt 54 und einen Mehrfachleiter 56, der mit der Videoprozessoreinheit 42 verbunden ist. Im distalen End­ abschnitt 40 sind das Bildabtastelement 10 und der inte­ grierte Schaltkreis U 1 angeordnet. Vorderhalb des Bildab­ tastelementes 10 ist eine Objektivlinse 58 angeordnet. In dem Endoskop 50 verlaufen Lichtleitfasern 60 zur Leitung von Licht von einer Lichtquelle in Richtung auf ein Ob­ jekt. Der Betätigungsabschnitt 54 weist Verzögerungsein­ richtungen 70, 72 und Treiber 74 und 76 auf.

Die Videoprozessoreinheit 42 weist eine Energieversorgung 62 zur Erzeugung einer Spannung von +16 V, einen Trei­ berpulsgenerator 64 und einen Videosignalverarbeitungs­ schaltkreis 66 auf. Die Spannung +16 V von der Energie­ versorgung 62 wird dem integrierten Schaltkreis U 1 im Endoskop 50 zugeführt und wird dort in eine Mehrzahl von Versorgungsspannungen unterteilt, welche dem Element 10 zugeführt werden. Der Treiberpulsgenerator 64 erzeugt vertikale Treiberimpulse ⌀V (entsprechend ⌀V1, ⌀V2, ⌀V3 und ⌀V4 in der ersten Ausführungsform), Treiberimpulse PH und PR, den Abtast- und Halteimpuls SH, den Begrenzerim­ puls CLP und den Synchronisationsimpuls SYNC. Die verti­ kalen Treiberimpulse ⌀V werden dem Element 10 im Endoskop 50 zugeführt. Die Treiberimpulse PH und PR werden den Verzögerungseinrichtungen 70 und 72 im Betätigungsab­ schnitt 54 zugeführt und dort um einen bestimmten Zeitbe­ trag verzögert. Die Ausgänge von den Verzögerungsein­ richtungen 70 und 72 werden über die Treiber 74 und 76 ausgegeben und dienen als horizontaler Treiberimpuls ⌀H (entsprechend ⌀H1 bis ⌀H4 in der ersten Ausführungsform) bzw. als Reset-Impuls ⌀R. Diese Impulse werden dem Ele­ ment 10 zugeführt.

Der Ausgang Vout von dem Element 10 wird über die Einheit U 1 im Videoverarbeitungsschaltkreis 66 in der Einheit 42 zugeführt. Die Impulse SV, CLP und SYNC von dem Generator 64 werden ebenfalls dem Verarbeitungsschaltkreis 66 zuge­ führt, so daß das Bildsignal Vout entsprechend verarbei­ tet wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6I wird nun die Ar­ beitsweise der zweiten Ausführung erläutert. Gemäß den Fig. 6A und 6B erzeugt der Generator 64 die Treiberim­ pulse PR und PH. Diese Impulse PR und PH werden den Ver­ zögerungseinrichtungen 70 und 72 über den Mehrfachleiter 56 zugeführt. Die Verzögerungseinrichtungen 70 und 72. verzögern die Impulse PR und PH um eine Zeit t 2. Dann werden diese Signale von den Treibern 74 und 76 verstärkt und in den Reset-Impuls ⌀R und den horizontalen Treiber­ impuls ⌀H gewandelt, wie in den Fig. 6C und 6D darge­ stellt. In dieser Ausführungsform sind der Impuls ⌀R und der horizontale Treiberimpuls ⌀H Frequenzimpulse mit ei­ ner Frequenz von 7 MHz oder mehr und der vertikale Trei­ berimpuls ist ein niederfrequenter Impuls mit einer Fre­ quenz von 15 KHz.

Der Reset-Impuls ⌀R und der horizontale Treiberimpuls ⌀H, die von den Treibern 74 und 76 erzeugt wurden, werden um eine Zeit t 1 verzögert, wenn sie zum Element 10 übertra­ gen werden, wie in den Fig. 6E und 6F dargestellt. Die Zeit t 1 entspricht der Länge des Einführabschnittes 52. Die Länge des Einführabschnittes 52 ändert sich in Ab­ hängigkeit vom Typ des elektronischen Endoskops.

Das Bildabtastelement 10 auf Halbleiterbasis gibt das Bildsignal Vout auf Antwort auf die Impulse ⌀R und ⌀H aus, wie in Fig. 6G dargestellt.

Das Ausgangsbildsignal Vout von dem Element 10 wird um eine Zeit t 1 verzögert, wenn es dem Betätigungsabschnitt 54 übertragen wird. Weiterhin wird das Bildsignal um eine Zeit t 1′ verzögert, wenn es von dem Betätigungsabschnitt 54 dem Videoverarbeitungsschaltkreis 66 zugeführt wird. Die Zeit t 1′ entspricht der Länge des Mehrfachleiters 56. Die Länge des Mehrfachleiters 56 ist konstant und unab­ hängig von der Art des elektronischen Endoskops. Somit ist auch die Zeit t 1′ eine Konstante.

Demzufolge wird das Bildsignal Vout um die Zeit t 1 + die Zeit t 1′ verzögert, während es vom Element 10 dem Verar­ beitungsschaltkreis 66 zugeführt wird, wie in Fig. 6H dargestellt.

Das Bildsignal Vout wird von dem Abtast- und Halteimpuls SH abgetastet und gehalten, während es von dem Verarbei­ tungsschaltkreis 66 verarbeitet wird. Bei diesem Abtast- und Haltevorgang wird nur eine effektive Signalkomponente (Ausgang von den Fotodioden) aus dem Bildsignal Vout entnommen und Rauschanteile und dergleichen werden ent­ fernt. Wenn jedoch der Abtast- und Halteimpuls SH und die Treiberimpulse PR und PH nicht die richtige Phasenbezie­ hung haben, ist es nicht möglich, die wirksame Signal­ komponente alleine zu entnehmen. Genauer gesagt, wenn sich die Länge des Einführabschnittes des elektronischen Endoskopes ändert und somit auch die Zeit t 1 ändert, wird die Phase des Bildsignals Vout, welche dem Verarbei­ tungsschaltkreis 66 eingegeben wird, von der des Abtast- und Halteimpulses SH verschoben und das Bildsignal Vout kann nicht mehr korrekt abgetastet werden.

Daher werden die Signale PH und PR vorher um eine Zeit t 2 durch die Verzögerungseinrichtungen 70 und 72 verzögert, so daß t 2 + 2 t 1 konstant wird. Die Zeit t 1′ braucht nicht berücksichtigt zu werden, da aufgrund der konstanten Länge des Mehrfachleiters 56 diese Zeit ebenfalls kon­ stant ist. Die Verzögerungszeiten der Verzögerungsein­ richtungen werden in Abhängigkeit von der Länge des Ein­ führabschnittes 52 bestimmt. Somit kann das Bildsignal Vout korrekt abgetastet werden.

Somit werden bei dieser Ausführungsform die Übertra­ gungs-Verzögerungszeiten zwischen dem Treiberimpulsgene­ rator 64 und dem Bildabtastelement 10 und zwischen dem Element 10 und dem Videoverarbeitungsschaltkreis 66 mit­ tels eines einfachen Aufbaus kompensiert. Da als Kompen­ sationseinrichtung ein Verzögerungsschaltkreis in dem elektronischen Endoskop angeordnet ist, braucht nicht eine Kompensationseinrichtung für die verschiedensten Arten von Endoskopen in der Videoverarbeitungseinheit angeordnet sein. Somit kann der Aufbau der Videoverar­ beitungseinheit vereinfacht werden.

Es sei hier festgehalten, daß nicht nur der horizontale Treiberimpuls ⌀H, sondern auch der vertikale Treiberim­ puls ⌀V verzögert werden kann. Allerdings ist der verti­ kale Treiberimpuls ⌀V für die Ladungs-Auslesung aus der Fotodiode 16 und der Ladungsübertragung in die vertikale Übertragungs-CCD 12 bestimmt, wie in der Beschreibung der ersten Ausführungsform dargelegt. Somit besteht keine Beziehung zur Signalverarbeitung in dem Videosignalver­ arbeitungsschaltkreis 66. Somit spielt es auch keine Rolle, wenn das Zeitverhalten des vertikalen Treiberim­ pulses ⌀V sich in Abhängigkeit von der Länge des Einführ­ abschnittes 52 ändert.

Fig. 7 zeigt schematisch vereinfacht eine dritte Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau dieser dritten Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem der zweiten Ausführungsform mit Ausnahme der Anordnung der Verzögerungseinrichtungen 70 und 72. Genauer gesagt, die Verzögerungseinrichtungen 70 und 72 sind in der dritten Ausführungsform nicht im Betätigungsabschnitt 54 des elektronischen Endoskopes sondern nahe dem Abschnitt 54 im Mehrfachleiter 56 angeordnet. In dieser Ausfüh­ rungsform ist eine Einheit 80 zur Aufnahme der Verzöge­ rungseinrichtungen 70 und 72 und der Treiber 74 und 76 nahe dem Betätigungsabschnitt 54 im Mehrfachleiter 56 angeordnet. Bei diesem Aufbau lassen sich die gleichen Effekte wie in der zweiten Ausführungsform erzielen und der Betätigungsabschnitt 54 kann kompakter ausgebildet sein.

Insoweit zusammenfassend beschreibt die vorliegende Er­ findung eine Bildabtast-Vorrichtung, bei der eine Kame­ rakopfeinheit mit einem Bildabtastelement auf Halblei­ terbasis, welche eine Mehrzahl von Versorgungsspannungen benötigt und eine Videoprozessoreinheit voneinander ge­ trennt angeordnet sind, wobei die Videoprozessoreinheit kompakt aufgebaut werden kann. Die Signalübertrags-Ver­ zögerungszeiten zwischen der Videoprozessoreinheit und der Kamerakopfeinheit können mittels eines einfachen schaltungstechnischen Aufbaus kompensiert werden.

Claims (14)

1. Bildabtast-Vorrichtung mit: einer Videoprozessor- Einheit (42) zur Erzeugung eines Treibersignals; und einer Kamerakopfeinrichtung (40), welche mit der Videoprozessor-Einheit verbunden ist, wobei die Ka­ merakopfeinrichtung ihrerseits aufweist: ein Bildabtastelement (10) auf Halbleiterbasis, welche eine Mehrzahl von Versorgungsspannungen be­ nötigt, um als Antwort auf das Treibersignal von der Videoprozessoreinheit (42) zu arbeiten und ein Bildsignal zu erzeugen, gekennzeichnet durch:
eine Emitterfolger-Einrichtung (Q 1, Q 2, Q 3, Q 4) oder eine Sourcefolger-Einrichtung, welche mit einem Spannungsversorgungsanschluß des Bildabtastelementes (10) auf Halbleiterbasis verbunden ist, wobei die Mehrzahl von Versorgungsspannungen des Bildabtast­ elementes (10) auf Halbleiterbasis durch die Emit­ terfolger-Einrichtung oder die Sourcefolger-Ein­ richtung zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videoprozessor-Einheit eine erste Energie­ versorgungsvorrichtung (62) zur Erzeugung einer einzelnen Versorgungsspannung aufweist, und daß die Kamerakopfeinrichtung eine zweite Energieversor­ gungseinrichtung (R 1, R 2, R 3, R 4) aufweist, um aus der einzelnen Versorgungsspannung die Mehrzahl von Versorgungsspannungen zu erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energieversorgungseinrichtung Span­ nungsteiler-Einrichtungen (R 1, R 2, R 3, R 4) aufweist, um die einzelne Versorgungsspannung aufzuteilen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterfolger-Einrichtung oder die Source­ folger-Einrichtung und die Spannungsteilereinrich­ tung in Form eines integrierten Schaltkreises (U 1) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterfolger-Einrichtung oder die Source­ folger-Einrichtung eine Mehrzahl von Transistoren aufweist, welche Basen oder Gates aufweisen, die mit den Spannungsteilerpunkten der Spannungsteilerein­ richtung verbunden sind und Emitter oder Sources aufweist, welche mit den Spannungsversorgungsan­ schlüssen des Bildabtastelementes (10) auf Halblei­ terbasis verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energieversorgungseinrichtung einen Bypass-Kondensator (C 1) aufweist, der zwischen die einzelne Versorgungsspannung und Massepotential ge­ schaltet ist.

7. Elektronische Endoskopvorrichtung mit: einer Video­ prozessor-Einheit (42) zur Erzeugung eines Treiber­ signals; und einem Endoskop (50), welches mit der Videoprozessor-Einheit verbunden ist, wobei das En­ doskop aufweist:
eine Kamerakopfeinrichtung an einem distalen Endbe­ reich (40) eines Einführabschnittes (52), in welchen ein Bildabtastelement (10) auf Halbleiterbasis ange­ ordnet ist, welches eine Mehrzahl von Versorgungs­ spannungen benötigt, um als Antwort auf das Trei­ bersignal von der Videoprozessor-Einheit (42) zu arbeiten, um ein Bildsignal zu erzeugen, gekennzeichnet durch:
eine Emitterfolger-Einrichtung (Q 1, Q 2, Q 3, Q 4) oder eine Sourcefolger-Einrichtung, welche mit einem Spannungsversorgungsanschluß des Bildabtastelementes (10) auf Halbleiterbasis verbunden ist, wobei die Mehrzahl von Versorgungsspannungen des Bildabtast­ elementes (10) auf Halbleiterbasis durch die Emit­ terfolger-Einrichtung oder die Sourcefolger-Ein­ richtung zugeführt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Videoprozessor-Einheit eine erste Energie­ versorgungsvorrichtung (62) zur Erzeugung einer einzelnen Versorgungsspannung aufweist, und daß die Kamerakopfeinrichtung eine zweite Energieversor­ gungseinrichtung (R 1, R 2, R 3, R 4) aufweist, um aus der einzelnen Versorgungsspannung die Mehrzahl von Versorgungsspannungen zu erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Energieversorgungseinrichtung Span­ nungsteiler-Einrichtungen (R 1, R 2, R 3, R 4) aufweist, um die einzelne Versorgungsspannung aufzuteilen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterfolger-Einrichtung oder die Source­ folger-Einrichtung und die Spannungsteilereinrich­ tung in Form eines integrierten Schaltkreises (U 1) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterfolger-Einrichtung oder die Source­ folger-Einrichtung eine Mehrzahl von Transistoren aufweist, welche Basen oder Gates aufweisen, die mit den Spannungsteilerpunkten der Spannungsteilerein­ richtung verbunden sind und Emitter oder Sources aufweist, welche mit den Spannungsversorgungsan­ schlüssen des Bildabtastelementes (10) auf Halblei­ terbasis verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Energieversorgungseinrichtung einen Bypass-Kondensator (C 1) aufweist, der zwischen die einzelne Versorgungsspannung und Massepotential geschaltet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop (50) Verzögerungseinrichtungen (70, 72) zum Empfang des Treibersignals von der Video­ prozessor-Einheit aufweist, um das Eingangstreiber­ signal in Abhängigkeit mit einer Signalverzöge­ rungszeit zwischen den distalen Endbereich (40) und der Videoprozessor-Einheit zu verzögern und das verzögerte Treibersignal der Bildabtastvorrichtung auf Halbleiterbasis zuzuführen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Videoprozessor-Einheit Einrichtungen (66) zum Abtasten und Halten des Ausgangsbildsignals von der Bildabtastvorrichtung auf Halbleiterbasis aufweist, wobei eine Verzögerungszeit der Verzöge­ rungseinrichtungen (70, 72) in Abhängigkeit einer Länge eines Signalübertragungspfades zwischen der Kamerakopfeinrichtung und der Videoverarbeitungs- Einheit bestimmt wird, so daß ein Abtast- und Hal­ tezeitverhalten der Einrichtung (66) für das Bild­ signal selbst dann nicht verändert wird, wenn die Signalübertragungsverzögerungszeit zwischen der Ka­ merakopfeinrichtung und der Videoverarbeitungs-Ein­ heit sich ändert.