TW201618709A

TW201618709A - 數位可抽換式內視鏡

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Publication number: TW201618709A
Application number: TW103141282A
Authority: TW
Inventors: 林燕聰
Original assignee: 圻逸科技有限公司
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-01
Also published as: CN106031625A; US20160150943A1

Abstract

　一種數位可抽換內視鏡，包括一管端及一主機端。管端包括一攝像鏡頭模組、一影像感測器及一感測器處理器。攝像鏡頭模組適於擷取一光源。影像感測器與攝像鏡頭模組連接並感應光源。感測器處理器與影像感測器連接，並該光源轉換成一數位訊號。主機端包括一可程式邏輯裝置及一中央處理器。可程式邏輯裝置與管端連接，並接收數位訊號。中央處理器與可程式邏輯裝置連接。可程式邏輯裝置可判斷數位訊號之訊號格式，判斷後進行以下步驟：A. 訊號格式符合規格，將數位訊號傳送到中央處理器；及B. 訊號規格不符合規格，傳送一模擬訊號到中央處理器。

Description

數位可抽換式內視鏡

本發明是關於一種內視鏡，且特別是關於一種數位可抽換式內視鏡。

　在醫學的發展上，內視鏡對於醫學研究或是臨床診斷都有舉足輕重的地位。醫師可以利用內視鏡伸入人體管道，像是：食道、十二指腸或是大腸等等，讓內視鏡可已進入某一個器官，經由內視鏡上的攝像鏡頭擷取器官內部的影像，讓醫師能夠診斷病患的狀態。內視鏡也能夠搭配微小的切割工具，讓醫師可將病灶取下。傳統切割的手術對病患的身體或心理壓力都很大，而內視鏡能夠給與病患最小的壓力並完成手術。

　請參照圖1，圖1所繪示為傳統內視鏡100的架構圖。內視鏡100主要包括管端110與主機端120兩部份，管端110是藉由鏡頭模組111擷取光源10，再由影像感測器112與感測器處理器113將光源10轉換成影像訊號。在轉換過程中所需的程式碼則是編寫在微處理器114中，換言之，是由微處理器114下指令來驅動管端110的動作。管端110所擷取的影像訊號便會經過導線115及連接器116傳送到主機端120，主機端120由連接器121接收影像訊號，在由影像處理器122與中央處理器123進行運算，最後選擇在顯示裝置124上顯示影像，或存入儲存裝置125。

　然而，上述內視鏡100的架構是有缺陷的。因為大部分的程式碼是設置於微處理器114中，使用者無法從主機端120來調整影像感測器112感測時的細部項目。另外，在這種架構下，當影像感測器112需要輸出不同格式的訊號，管端110的主板與微處理器114就必須更換，會產生大量的成本。此外，當管端110因為接地不良產生短路或是電池干擾造成微處理器114失效、或震盪器（未繪示）錯誤等。此時，因為微處理器114失效，主機端120無法重啟，管端之影像感測器無法顯像的狀態（稱為當機狀態）。在運作的情況下拔除管端110時亦會發生當機狀態的情況，當管端110被拔除時，本來傳輸的影像封包傳輸中斷，主機端120必須等待該影像封包傳輸完畢後，方可繼續下幅影像傳輸，此時主機端120無法持續接收影像，便會進入當機的狀態。

　因此，如何設計出一套新的內視鏡架構，使其工作穩定、不易當機、可應用多種影像訊號，便是值得本領域具有通常知識者去思量地。

　為了解決上述之問題，本發明的目的在於提供一種數位可抽換內視鏡，其具有訊號格式轉換的功能，且穩定不會當機。

　基於上述目的與其他目的，本發明提供一種數位可抽換內視鏡，數位可抽換內視鏡包括一管端及一主機端。管端包括一攝像鏡頭模組及一感光晶片。攝像鏡頭模組適於擷取一光源。感光晶片還包括一影像感測器及一感測器處理器。影像感測器與攝像鏡頭模組連接並感應光源。感測器處理器與影像感測器連接，並該光源轉換成一數位訊號。主機端與管端連接，主機端包括一可程式邏輯裝置及一中央處理器。可程式邏輯裝置與感光晶片連接，並接收數位訊號。中央處理器與可程式邏輯裝置連接。其中，可程式邏輯裝置適於判斷數位訊號之訊號格式，並依據判斷結果進行以下步驟：

A. 當訊號格式符合規格，可程式邏輯裝置將數位訊號傳送到中央處理器；及

B. 當訊號規格不符合規格，可程式邏輯裝置傳送一模擬訊號到中央處理器。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中當影像規格不符合規定，可程式邏輯裝置還傳送一重啟訊號到感光晶片。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中當影像格式符合規格，可程式邏輯裝置轉換訊號格式。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中主機端還包括一影像處理器，影像處理器連接於中央處理器與可程式邏輯裝置之間。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中主機端還包括一顯示裝置，顯示裝置與中央處理器連接。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中當中央處理器接收模擬訊號，顯示裝置則顯示無訊號的畫面。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中主機端還包括一儲存裝置，儲存裝置與中央處理器連接。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中可程式邏輯裝置為複雜可規劃邏輯元件。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中可程式邏輯裝置為現場可程式邏輯門陣列。

　在上述之數位可抽換內視鏡，其中符合規格的該影像格式為MIPI、LVDS、Sub LVDS、RAW或UVC。

10‧‧‧光源

100‧‧‧傳統內視鏡

200‧‧‧數位可抽換內視鏡

110、210‧‧‧管端

111、211‧‧‧鏡頭模組

112、212‧‧‧影像感測器

113、213‧‧‧感測器處理器

114‧‧‧微處理器

115、214‧‧‧導線

116、121、215、221‧‧‧連接器

120、220‧‧‧主機端

122、223‧‧‧影像處理器

123、224‧‧‧中央處理器

124、225‧‧‧顯示裝置

125、226‧‧‧儲存裝置

222‧‧‧可程式邏輯裝置

　圖1所繪示為傳統內視鏡的架構圖。

　圖2所繪示為本發明之數位可抽換內視鏡的架構圖。

　請參閱圖2，圖2所繪示為本發明之數位可抽換內視鏡200的架構圖。數位可抽換式內視鏡200包括了一管端210及一主機端220。管端210的一端為一攝像鏡頭模組211，能夠擷取一光源10。管端210的另一端則為連接器215，是與主機端220的連接器221連接。攝像鏡頭模組211是與一感光晶片連接，感光晶片中還包括了一影像感測器212與一感測器處理器213。

影像感測器212例如為互補性氧化金屬半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）感測器，影像感測器212是與該攝像鏡頭模組211連接，並且能夠感應攝像鏡頭模組211所擷取的光源10。影像感測器212還與感測器處理器213連接，感測器處理器213負責影像感測器212中的運算，並將影像感測器212所感應的光源10轉換成數位訊號，此外，感測器處理器213使影像感測器212能夠進行initial、光圈、ISO、Farme rate或白平衡等參數調整。感測器處理器213將光源10轉換成數位訊號之後，會經由一導線214及連接器215將數位訊號傳輸到主機端220。導線214是連接感光晶片到連接器215的一種軟性導線，而管端210的連接器215則與主機端220的連接器221連接，讓管端210所擷取的影像能夠傳輸到主機端220進行後續處理。

　主機端220的連接器221接收到數位訊號之後，數位訊號會傳到一可程式邏輯裝置222中，可程式邏輯裝置222例如為複雜可規劃邏輯元件（Complex Programmable Logic Device, CPLD）或現場可程式邏輯門陣列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）。可程式邏輯裝置222具有判斷數位訊號之訊號格式已及控制感光晶片的功能，其詳細功能容後再述。數位訊號在經過可程式邏輯裝置222之後會被傳輸到影像處理器223，影像處理器223是指GPU（Graphics Processing unit），且影像處理器223是連接於中央處理器224與可程式邏輯裝置222之間。被轉換完成的影像則會經過中央處理器224處理後，傳送到顯示器225播放或/及儲存裝置226中儲存。

　可程式邏輯裝置222的主要功能是判斷數位訊號的訊號格式是否符合規格，並維持可抽換內視鏡200的運作，避免其當機或中斷運作。在本實施例中，符合規格的訊號格式可為MIPI、LVDS、Sub LVDS、RAW或UVC。且可程式邏輯裝置222與感光晶片之間均可透過I2C進行雙向傳輸。當可程式邏輯裝置222判斷數位訊號之訊號格式之後，會依據訊號格式的判斷結果進行以下步驟：

A. 若訊號格式符合規格，可程式邏輯裝置222便會將數位訊號經由影像處理器223傳送到中央處理器224。此時，中央處理器224在將訊號進行處理後，便可使數位訊號在顯示裝置225上播放，或是將數位訊號傳送到儲存裝置226中儲存，以便日後調閱觀看。另外，可程式邏輯裝置222也能夠將訊號格式轉換，可依據使用者設定，在符合規格的狀態下讓訊號格式轉換成其他的格式，使存入儲存裝置226的數位訊號的格式能夠統一。

B. 若訊號不符合規格，可程式邏輯裝置222會產生一個模擬訊號，並將模擬訊號傳送到中央處理器224，避免中央處理器224接收到不符合規格產生錯誤而導致主機端220當機。中央處理器224接收到模擬訊號之後，顯示裝置225便會顯示無訊號（No signal）的畫面。同時，可程式邏輯裝置222會發送一個重啟訊號（re-initialize）到感光晶片，使感光晶片重新啟動，避免其停止運作，並維持影像的傳輸。

　若管端210因為接地不良而短路或電磁干擾而產生處理器失效或震盪器錯誤等狀況，此時可程式邏輯裝置222無法接收到來自管端210的訊號，也會將其視為不符合訊號規格。故可程式邏輯裝置222會發送重啟訊號至感光晶片，使感光晶片重新啟動以恢復影像傳輸。同樣地，若管端210被拔除，可程式邏輯裝置222也無法接收訊號，雖然此時可程式邏輯裝置222無法將重啟訊號傳送到感光晶片，但仍可將模擬訊號傳送給中央處理器224。因此，主機端220不會因為管端210被拔除而當機，讓管端210具有可熱插拔的特性。

　此外，可程式邏輯裝置222中還儲存許多感光晶片的行為程式碼，例如：initial、光圈、ISO、Farme rate或白平衡等。經由這些程式碼，使用者可以從主機端220直接調整感測器處理器213的參數。

　相較於習知的內視鏡架構，本發明之數位可抽換內視鏡200具有以下優點：

1. 可程式邏輯裝置222是裝置於主機端，使用者可以在主機端上依據使用需求來調整感光晶片的參數，也能夠依據顯示裝置225的畫面對感光晶片進行即時的校正。

2. 可針對具有不同感光晶片或訊號格式的管端210來設計可程式邏輯裝置222，可程式邏輯裝置222也能設計成支援多種訊號格式。不需要因為管端210更換而替換主機端220的零件，能夠有效降低內視鏡的成本。

3. 若管端210因為接地不良而短路或電磁干擾而產生處理器失效或震盪器錯誤等狀況，可程式邏輯裝置222能夠將感光晶片重新啟動，能夠維持影像的傳輸。

4. 來自管端210的訊號均由可程式邏輯裝置222進行過濾，若可程式邏輯裝置222無法接收訊號或接收不符合規格的訊號，可程式邏輯裝置222仍會發送訊號到中央處理器224，維持主機端220的運作。故主機端220便不會陷入當機狀態。同時，儘管管端210被拔除，可程式邏輯裝置222還會持續發送訊號到中央處理器224，主機端220便不會因此當機，使管端210能夠具有熱插拔的特性。

本發明說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

10‧‧‧光源

200‧‧‧數位可抽換內視鏡

210‧‧‧管端

211‧‧‧鏡頭模組

212‧‧‧影像感測器

213‧‧‧感測器處理器

214‧‧‧導線

215、221‧‧‧連接器

220‧‧‧主機端

222‧‧‧可程式邏輯裝置

223‧‧‧影像處理器

224‧‧‧中央處理器

225‧‧‧顯示裝置

226‧‧‧儲存裝置

Claims

【第1項】

　一種數位可抽換內視鏡，包括：
一管端，包括：
一攝像鏡頭模組，適於擷取一光源；及
一感光晶片，該感光晶片還包括：
一影像感測器，與該攝像鏡頭模組連接並感應該光源；及
一感測器處理器，與該影像感測器連接，並將該光源轉換成一數位訊號；及
一主機端，與該管端連接，該主機端包括：
一可程式邏輯裝置，與該感光晶片連接，並接收該數位訊號；及
一中央處理器，與該可程式邏輯裝置連接；
其中，該可程式邏輯裝置適於判斷該數位訊號之訊號格式，並依據判斷結果進行以下步驟：
A. 當該訊號格式符合規格，該可程式邏輯裝置將該數位訊號傳送到該中央處理器；及
B. 當該訊號規格不符合規格，該可程式邏輯裝置傳送一模擬訊號到該中央處理器。
【第2項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，當該影像規格不符合規定，該可程式邏輯裝置還傳送一重啟訊號到該感光晶片。
【第3項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，當該影像格式符合規格，該可程式邏輯裝置轉換該訊號格式。
【第4項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，其中主機端還包括一影像處理器，該影像處理器連接於該中央處理器與該可程式邏輯裝置之間。
【第5項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，其中主機端還包括一顯示裝置，該顯示裝置與該中央處理器連接。
【第6項】

　如申請專利範圍第5項所述之數位可抽換內視鏡，當該中央處理器接收該模擬訊號，該顯示裝置則顯示無訊號的畫面。
【第7項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，其中主機端還包括一儲存裝置，該儲存裝置與該中央處理器連接。
【第8項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，其中該可程式邏輯裝置為複雜可規劃邏輯元件。
【第9項】

　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，其中該可程式邏輯裝置為現場可程式邏輯門陣列。
【第10項】

　　　　　　如申請專利範圍第1項所述之數位可抽換內視鏡，其中符合規格的該影像格式為MIPI、LVDS、Sub LVDS、RAW或UVC。