CN215383848U - 3d内窥镜的图像传感器数据传输装置及3d内窥镜 - Google Patents

Abstract

一种3D内窥镜的图像传感器数据传输装置及3D内窥镜，3D内窥镜包括设置于摄像头内的第一图像传感器模块和第二图像传感器模块，以及连接于摄像头的数据处理***，第一图像传感器模块和第二图像传感器模块用于将采集的光信号转换为第一电信号和第二电信号，图像传感器数据传输装置包括：设置于摄像头内的逻辑芯片，逻辑芯片包括连接于第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的逻辑电路，用于接收第一电信号和第二电信号，并输出对应的第一图像数据和第二图像数据至数据处理***。本实用新型通过一颗封装极小的逻辑芯片设计成的逻辑电路，在完成双路图像数据同步传输的同时，减少了对摄像头内空间的占用，使得摄像头的结构设计更简单。

Description

3D内窥镜的图像传感器数据传输装置及3D内窥镜

技术领域

本申请涉及内窥镜技术领域，具体涉及一种3D内窥镜的图像传感器数据传输装置及3D内窥镜。

背景技术

内窥镜是一种可***人体体腔和脏器内腔内进行直接观察、诊断、治疗的医用电子光学仪器，它采用尺寸极小的光学镜头将所要观察的腔内物体通过微小的物镜成像***进行光学成像，然后通过导像纤维束将光学成像发送到图像处理主机上，最后在显示屏上输出图像处理后的观察图像，供医生观察和诊断。

传统的内窥镜基本只有一个图像传感器，并只完成一个图像传感器输出图像数据的处理和2D图像显示。然而，2D图像无法体现场景深度信息，在诊断或手术中无法感知病灶的具***置，给医生对病患者的诊断或者治疗没有更加准确和真实视觉的体验。

为了提高内窥镜在诊断或治疗时对空间深度的感知，提供更加准确和真实的立体空间视觉感受，3D内窥镜应运而生，并可替换传统的内窥镜。在3D内窥镜中，一般使用双目图像传感器来获取图像数据，并用图像发送模块将图像数据通过信号线缆长距离传输至图像处理***进行图像处理和图像输出显示。

现有的图像传感器数据传输通常是分别独立传输两个图像传感器的数据，或者通过逻辑模块加高速串行接口扩展模块传输双路图像传感器数据，或者通过无线射频传送图像传感器数据。这些传输方法需使用较多芯片器件来完成两路图像传感器数据的传输，占用较多摄像头内部空间，且增加功耗和散热，设计难度较大。

实用新型内容

本申请提供一种3D内窥镜的图像传感器数据传输装置，在完成双路图像传感器数据传输的同时，减少了3D内窥镜中摄像头内部空间的占用。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种3D内窥镜的图像传感器数据传输装置,3D内窥镜的图像传感器数据传输装置,所述3D内窥镜包括设置于摄像头内的第一图像传感器模块和第二图像传感器模块，以及连接于所述摄像头的数据处理***；所述第一图像传感器模块用于采集光信号，并将光信号转换为第一电信号；所述第二图像传感器模块用于采集光信号，并将光信号转换为第二电信号；其中，所述图像传感器数据传输装置包括：

设置于所述摄像头内的逻辑芯片，所述逻辑芯片包括连接于所述第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的逻辑电路，用于接收第一电信号和第二电信号，并输出第一电信号对应的第一图像数据至数据处理***，输出第二电信号对应的第二图像数据至数据处理***；所述数据处理***用于接收第一图像数据和第二图像数据，并将第一图像数据和第二图像数据进行合成后，输出合成图像数据进行3D显示。

一实施例中，所述逻辑电路包括：第一信号接收电路、第二信号接收电路、图像像素对齐电路、并转串电路和数据接口电路；

其中，第一信号接收电路与第一图像传感器模块连接，第二信号接收电路与第二图像传感器模块连接，所述图像像素对齐电路分别与第一信号接收电路、第二信号接收电路连接，所述并转串电路与图像像素对齐电路连接，所述数据接口电路与并转串电路连接；

所述第一信号接收电路用于接收第一电信号，并将第一电信号转换为第一并行信号；

所述第二信号接收电路用于接收第二电信号，并将第二电信号转换为第二并行信号；

所述图像像素对齐电路用于对第一并行信号和第二并行信号进行像素对齐处理，并输出像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号；

所述并转串电路用于将像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号分别转换为第一图像数据和第二图像数据；

所述数据接口电路用于输出所述第一图像数据和第二图像数据至数据处理***。

一实施例中，所述第一信号接收电路包括：

第一接口电路，用于接收第一电信号；

连接于所述第一接口电路的第一转并行电路，用于将所述第一接口电路接收的第一电信号转换为第一并行信号。

一实施例中，所述第二信号接收电路包括：

第二接口电路，用于接收第二电信号；

连接于所述第二接口电路的第二转并行电路，用于将所述第二接口电路接收的第二电信号转换为第二并行信号。

一实施例中，所述第一接口电路和第二接口电路均为D-PHY接口电路，所述第一转并行电路和第二转并行电路均为MIPI转并行电路。

一实施例中，所述数据接口电路为LVDS接口电路。

一实施例中，还包括：

设置于所述摄像头内且连接于第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的同步电路，用于接收第一图像传感器模块产生的曝光信号，并输出与所述曝光信号对应的同步曝光信号至第二图像传感器模块。

一实施例中，还包括：

设置于所述摄像头内且连接于第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的时钟电路，用于输出第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一图像传感器模块在第一时钟信号的触发下，将光照射目标物后的返回光形成的光像转换为第一电信号，所述第二图像传感器模块在第二时钟信号的触发下，将光照射目标物后的返回光形成的光像转换为第二电信号。

一实施例中，还包括：

设置于所述摄像头内且连接于所述第一图像传感器模块、第二图像传感器模块、逻辑电路的供电电路，用于对所述第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和逻辑电路提供供电电压信号。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种3D内窥镜，包括：

光学镜头、摄像头以及数据处理***；

设置于所述摄像头内的第一图像传感器模块，用于采集光信号，并将光信号换为第一电信号；

设置于所述摄像头内的第二图像传感器模块，用于采集光信号，并将光信号换为第二电信号；

如上述实施例所述的图像传感器数据传输装置，用于将第一电信号和第二电信号传输至数据处理***。

依据上述实施例的3D内窥镜的图像传感器数据传输装置及3D内窥镜，通过一设置于摄像头内且连接于第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的逻辑电路，实现了第一图像传感器模块输出的第一电信号和第二图像传感器模块输出的第二电信号的处理和传输，并输出第一图像数据和第二图像数据至数据处理***进行图像数据的处理和显示。可见，本实用新型通过一颗封装极小的逻辑芯片设计成的逻辑电路，在完成双路图像数据同步传输的同时，减少了对摄像头内空间的占用，减小了摄像头的功耗和发热，使得摄像头的结构设计更简单。

附图说明

图1为一种实施例的3D内窥镜的结构示意图；

图2为一种实施例的3D内窥镜中摄像头结构示意图；

图3为第一并行信号、第二并行信号以及像素对齐后的第一并行信号、第二并行信号的示意图；

图4为一种实施例的3D内窥镜的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，图1为一种实施例的3D内窥镜的结构示意图，所述的3D内窥镜包括光学镜头101、第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103、图像传感器数据传输装置104、数据处理***105和光源106。

光源106用于产生照射目标物的光。本实施例中光源106产生的为适用于医疗内窥镜照明的白光。

光学镜头101为多种光学镜组成的光路***，其为光源106产生的光提供了射向目标物的光路，光源106产生的光射向目标物后会形成返回光，上述光路***同时提供了返回光的光路，其能够将返回光引导至第一图像传感器模块102和第二图像传感器模块103采集光信号的光场范围内。

第一图像传感器模块102用于采集光信号，并将光信号换为第一电信号。

第二图像传感器模块103用于采集光信号，并将光信号转换为第二电信号。

图像传感器数据传输装置104用于接收第一电信号和第二电信号，并输出第一电信号对应的第一图像数据至数据处理***，输出第二电信号对应的第二图像数据至数据处理***。

数据处理***105用于接收第一图像数据和第二图像数据，并将第一图像数据和第二图像数据进行合成后，输出合成图像数据进行3D显示。

在本实施例中，3D内窥镜从电学上可以分为摄像头和图像处理主机，摄像头主要包括光学镜头101、第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103、图像传感器数据传输装置104和光源105，图像处理主机包括数据处理***105，摄像头与图像处理主机之间通过传输线缆进行连接，摄像头和图像处理主机也通过传输线缆中的信号线进行信号的传输，摄像头用于采集体腔内目标物的光像对应的电信号(像素数据)，电信号经过传输线缆发送至监控仪进行图像处理和显示，同时用户通过监控仪向光学镜头101、第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103、图像传感器数据传输装置104和光源106发送控制指令，以控制第一图像传感器模块102和第二图像传感器模块103采集用户需要的目标物的光像对应的电信号。

请参考图2，图2为一种实施例的3D内窥镜中摄像头结构示意图，所述的摄像头包括第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103和图像传感器数据传输装置104。

其中，第一图像传感器模块102和第二图像传感器模块103的具体实施方式已在上述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

图像传感器数据传输装置104包括设置于摄像头内的逻辑芯片，逻辑芯片包括连接于第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103的逻辑电路201，逻辑电路201用于接收第一电信号和第二电信号，并输出第一电信号对应的第一图像数据至数据处理***，输出第二电信号对应的第二图像数据至数据处理***。

逻辑芯片是一种通用集成电路，体积非常小，并且其所具有的逻辑功能按照用户对逻辑芯片中的器件编程来确定，换而言之，用户可自行编程把一个数字***“集成”在一颗逻辑芯片上。逻辑芯片与一般数字芯片的不同之处是，逻辑芯片内部的数字电路可以在出厂后规划决定，一些类型的逻辑芯片允许在规划决定后再次进行变更、改变，而一般的数字芯片在出厂前就已经决定其内部电路，无法在出厂后再次改变。在本实施例中，可通过现有的逻辑芯片来实现对第一电信号和第二电信号的处理和传输，例如，现场可编程门阵列(FPGA)、可擦除的可编程逻辑器件EPLD等。

在一实施例中，逻辑电路201包括第一信号接收电路2011、第二信号接收电路2012、图像像素对齐电路2013、并转串电路2014和数据接口电路2015。

其中，第一信号接收电路2011与第一图像传感器模块102连接，第二信号接收电路2012与第二图像传感器模块103连接，图像像素对齐电路2013与第一信号接收电路2011、第二信号接收电路2012均连接，并转串电路2014与图像像素对齐电路2013连接，数据接口电路2015与并转串电路2014连接。

第一信号接收电路2011用于接收第一电信号，并将第一电信号转换为第一并行信号。

在本实施例中，第一信号接收电路2011包括第一接口电路301和第一转并行电路302。

其中，第一接口电路301用于接收第一图像传感器模块102输出的第一电信号，并将第一电信号的物理电平转换为预设格式的物理电平。由于第一图像传感器单元102输出的第一电信号为具有特定物理电平协议的MIPI信号，其不能够被FPGA进行处理，因此本实施例需先将第一图像传感器单元102输出的MIPI信号的物理电平转换为FPGA可处理的预设格式的物理电平，这样得到的第一电信号能够被FPGA进行处理。本实施例中的第一接口电路301为D-PHY接口电路。

第一转并行电路302与第一接口电路301连接，第一转并行电路用于将上述转换为预设格式的物理电平的第一电信号转换为第一并行信号。本实施例中的第一转并行电路302将转换为预设格式的物理电平的第一电信号转换成垂直信号和水平信号组成的第一并行信号，请参考图3，图3中的(a)为第一并行信号的示意图。本实施例中的第一转并行电路为MIPI转并行电路。

第二信号接收电路2012用于接收第二电信号，并将第二电信号转换为第二并行信号。

在本实施例中，第二信号接收电路2012包括第二电路303和第二转并行电路304。

其中，第二接口电路303用于接收第二图像传感器模块103输出的第二电信号，并将第二电信号的物理电平转换为预设格式的物理电平。由于第二图像传感器单元103输出的第二电信号为具有特定物理电平协议的MIPI信号，其不能够被FPGA进行处理，因此本实施例需先将第二图像传感器单元103输出的MIPI信号的物理电平转换为FPGA可处理的预设格式的物理电平，这样得到的第二电信号能够被FPGA进行处理。本实施例中的第二接口电路303为D-PHY接口电路。

第二转并行电路304与第二接口电路303连接，第二转并行电路用于将上述转换为预设格式的物理电平的第二电信号转换为第二并行信号。本实施例中的第二转并行电路304将转换为预设格式的物理电平的第二电信号转换成垂直信号和水平信号组成的第二并行信号，请参考图3，图3中的(b)为第二并行信号的示意图。本实施例中的第二转并行电路为MIPI转并行电路。

图像像素对齐电路2013用于对第一并行信号和第二并行信号进行像素对齐处理，并输出像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号。

在本实施例中，通过固定时延将第一并行信号和第二并行信号进行像素对齐，使第一并行信号和第二并行信号共用一个时钟信号，以及共用一个垂直信号和水平信号，请参考图3，图3中的(c)为像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号的示意图。

并转串电路2014用于将像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号分别转换为第一图像数据和第二图像数据。

待第一并行信号和第二并行信号像素对齐后，将第一并行信号和第二并行信号转换为串行数据，即得到第一图像数据和第二图像数据。

数据接口电路2015用于输出第一图像数据和第二图像数据至数据处理***。本实施例通过数据接口电路2015将第一图像数据和第二图像数据传送至数据处理***进行图像数据的合成处理和3D格式合成图像数据的显示输出。本实施例中的数据接口电路2015采用高速LVDS接口电路。

为了使第一图像传感器模块102和第二图像传感器模块103能够同时曝光将光信号转换为电信号，本实施例提供的图像传感器数据传输装置还包括同步电路202，同步电路202设置于摄像头内且连接于第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103，同步电路202用于接收第一图像传感器模块产生的曝光信号，并输出与曝光信号对应的同步曝光信号至第二图像传感器模块，第二图像传感器模块能够在同步曝光信号的触发下与第一图像传感器模块同时曝光将光信号转换电信号。

本实施例提供的图像传感器数据传输装置还包括时钟电路203，时钟电路203设置于摄像头内且连接于第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103，时钟电路203用于输出第一时钟信号和第二时钟信号，第一图像传感器模块102在第一时钟信号的触发下，将光照射目标物后的返回光形成的光像转换为第一电信号，所述第二图像传感器模块103在第二时钟信号的触发下，将光照射目标物后的返回光形成的光像转换为第二电信号。

本实施例提供的图像传感器数据传输装置还包括供电电路204，供电电路204设置于摄像头内且连接于第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103、逻辑电路201，用于对第一图像传感器模块102、第二图像传感器模块103和逻辑电路201提供供电电压信号。

请参考图4，图4为一种实施例的3D内窥镜的电路示意图，3D内窥镜包括光学镜头、摄像头和数据处理***，其中，摄像头内包括第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和图像传感器数据传输装置，第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和图像传感器数据传输装置的具体实施方式已在上述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

数据处理***包括线缆接口、FPGA图像处理器以及图像输出模块，其中，线缆接口用于接收摄像头输出的双路图像数据(第一图像数据和第二图像数据)，FPGA图像处理器用于对双路图像数据进行图像处理，并输出合成图像数据至图像输出模块，图像输出模块用于将合成图像数据转换为多种不同的格式后进行输出显示。

在一实施例中，FPGA图像处理器中按照图像数据的传输路径依次包括LVDS转LVCMOS接口电路、串行转并行电路、黑电平校正电路、阴影校正电路、图像数据降噪电路、图像黑白平衡电路、双线性差值畸变校正电路、RGB颜色差值电路、色彩/饱和度校正电路、双路图像特征提取电路、双路图像立体融合电路和图像输出接口。需要说明的是，上述FPGA图像处理器中的各个电路均为现有内窥镜中FPGA图像处理器中的电路，此处不再详细解释。

在一实施例中，图像输出模块包括3G-SDI接口电路、VGA接口电路、DVI接口电路和HDMI接口电路。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种3D内窥镜的图像传感器数据传输装置,所述3D内窥镜包括设置于摄像头内的第一图像传感器模块和第二图像传感器模块，以及连接于所述摄像头的数据处理***；所述第一图像传感器模块用于采集光信号，并将光信号转换为第一电信号；所述第二图像传感器模块用于采集光信号，并将光信号转换为第二电信号；其特征在于，所述图像传感器数据传输装置包括：

设置于所述摄像头内的逻辑芯片，所述逻辑芯片包括连接于所述第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的逻辑电路，用于接收第一电信号和第二电信号，并输出第一电信号对应的第一图像数据至数据处理***，输出第二电信号对应的第二图像数据至数据处理***；所述数据处理***用于接收第一图像数据和第二图像数据，并将第一图像数据和第二图像数据进行合成后，输出合成图像数据进行3D显示。

2.如权利要求1所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，所述逻辑电路包括：第一信号接收电路、第二信号接收电路、图像像素对齐电路、并转串电路和数据接口电路；

其中，第一信号接收电路与第一图像传感器模块连接，第二信号接收电路与第二图像传感器模块连接，所述图像像素对齐电路分别与第一信号接收电路、第二信号接收电路连接，所述并转串电路与图像像素对齐电路连接，所述数据接口电路与并转串电路连接；

所述第一信号接收电路用于接收第一电信号，并将第一电信号转换为第一并行信号；

所述第二信号接收电路用于接收第二电信号，并将第二电信号转换为第二并行信号；

所述图像像素对齐电路用于对第一并行信号和第二并行信号进行像素对齐处理，并输出像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号；

所述并转串电路用于将像素对齐后的第一并行信号和第二并行信号分别转换为第一图像数据和第二图像数据；

所述数据接口电路用于输出所述第一图像数据和第二图像数据至数据处理***。

3.如权利要求2所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，所述第一信号接收电路包括：

第一接口电路，用于接收第一电信号；

连接于所述第一接口电路的第一转并行电路，用于将所述第一接口电路接收的第一电信号转换为第一并行信号。

4.如权利要求3所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，所述第二信号接收电路包括：

第二接口电路，用于接收第二电信号；

连接于所述第二接口电路的第二转并行电路，用于将所述第二接口电路接收的第二电信号转换为第二并行信号。

5.如权利要求4所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，所述第一接口电路和第二接口电路均为D-PHY接口电路，所述第一转并行电路和第二转并行电路均为MIPI转并行电路。

6.如权利要求2所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，所述数据接口电路为LVDS接口电路。

7.如权利要求1所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，还包括：

设置于所述摄像头内且连接于第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的同步电路，用于接收第一图像传感器模块产生的曝光信号，并输出与所述曝光信号对应的同步曝光信号至第二图像传感器模块。

8.如权利要求1所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，还包括：

设置于所述摄像头内且连接于第一图像传感器模块、第二图像传感器模块的时钟电路，用于输出第一时钟信号和第二时钟信号，所述第一图像传感器模块在第一时钟信号的触发下，将光照射目标物后的返回光形成的光像转换为第一电信号，所述第二图像传感器模块在第二时钟信号的触发下，将光照射目标物后的返回光形成的光像转换为第二电信号。

9.如权利要求1所述的图像传感器数据传输装置，其特征在于，还包括：

设置于所述摄像头内且连接于所述第一图像传感器模块、第二图像传感器模块、逻辑电路的供电电路，用于对所述第一图像传感器模块、第二图像传感器模块和逻辑电路提供供电电压信号。

10.一种3D内窥镜，其特征在于，包括：

光学镜头、摄像头以及数据处理***；

设置于所述摄像头内的第一图像传感器模块，用于采集光信号，并将光信号换为第一电信号；

设置于所述摄像头内的第二图像传感器模块，用于采集光信号，并将光信号换为第二电信号；

如权利要求1至9中任一项所述的图像传感器数据传输装置，用于将第一电信号和第二电信号传输至数据处理***。

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