-
Die
Erfindung betrifft eine Endoskopsteuereinheit und eine Endoskopeinheit.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verringerung der sogenannten Rollladenverzerrung,
die von einem mit einer CMOS-Abbildungsvorrichtung ausgestatteten
elektronischen Endoskop bei Aufnahme eines bewegten Objektes erzeugt
wird.
-
Es
sind elektronische Endoskope bekannt, die am Kopfende ihres Einführrohrs
eine Abbildungsvorrichtung zur Aufnahme eines bewegten Objektes haben.
Bei einem solchen Endoskop wird üblicherweise eine CCD-Abbildungsvorrichtung
verwendet. Jedoch sind in diesem Fall vergleichsweise viele Signalleitungen
erforderlich, um die CCD-Abbildungsvorrichtung anzusteuern und die
von der CCD-Abbildungsvorrichtung erzeugten Bildsignale zu übertragen.
Auf Grund der großen Anzahl an Signalleitungen ist es deshalb
schwierig, den Durchmesser des Einführrohrs zu reduzieren.
-
In
der
japanischen Patentveröffentlichung H11-196332 ist
eine CMOS-Abbildungsvorrichtung offenbart, die zu geringen Kosten
hergestellt werden kann und einen geringen Energieverbrauch aufweist. Außerdem
kommt diese CMOS-Abbildungsvorrichtung mit weniger Signalleitungen
als eine CCD-Abbildungsvorrichtung aus. CMOS-Abbildungsvorrichtungen
haben deshalb zur Verwendung in elektronischen Endoskopen an Beliebtheit
gewonnen.
-
Da
jedoch CMOS-Abbildungsvorrichtungen nach dem Verfahren der Zeilenbelichtung
angesteuert werden, tritt in einem Bild, das von einem schnell bewegten
Objekt aufgenommen wird, die sogenannte Rollladenverzerrung, auch
als „Rolling-Shutter-Effekt” bezeichnet, auf.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Endoskopsteuereinheit sowie eine Endoskopeinheit
anzugeben, bei denen eine CMOS-Abbildungsvorrichtung so gesteuert
wird, dass ein bewegtes Objekt mit einer geringeren Rollladenverzerrung
aufgenommen werden kann, und bei denen an dem von der CMOS-Abbildungsvorrichtung
erzeugten Bildsignal eine Signalverarbeitung vorgenommen wird.
-
Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Darin zeigen:
-
1 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau eines Endoskopsystems zeigt,
das eine Endoskopsteuereinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel
aufweist;
-
2 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau einer CMOS-Abbildungsvorrichtung zeigt;
-
3 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau einer Bildverarbeitungseinheit
nach erstem und drittem Ausführungsbeispiel zeigt;
-
4 ein
Zeitdiagramm, das den zeitlichen Ablauf bei der Erzeugung eines
Bildsignals durch eine CMOS-Abbildungsvorrichtung und der Ausgabe der
Bilddaten durch eine Zeilensprung-Ausgabeschaltung in dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt;
-
5 ein
Blockdiagramm, das den internen Aufbau einer Bildverarbeitungseinheit
nach zweitem Ausführungsbeispiel zeigt;
-
6 ein
Zeitdiagramm, das den zeitlichen Ablauf bei der Erzeugung eines
Bildsignals durch eine CMOS-Abbildungsvorrichtung und bei der Ausgabe
der Bilddaten durch eine Zeilensprung-Ausgabeschaltung in dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt;
-
7 ein
Zeitdiagramm, das den zeitlichen Ablauf bei der Erzeugung eines
Bildsignals durch eine CMOS-Abbildungsvorrichtung und bei der Ausgabe
der Bilddaten durch eine Zeilensprung-Ausgabeschaltung in dem dritten
Ausführungsbeispiel zeigt; und
-
8 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau einer CMOS-Abbildungsvorrichtung mit
mehreren Signalausgangsleitungen zeigt.
-
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Figuren beschrieben.
-
In 1 ist
ein Endoskopsystem 10 gezeigt, das einen Endoskopprozessor 20,
ein elektronisches Endoskop 40 und einen Monitor 11 umfasst.
Der Endoskopprozessor 20 ist an das elektronische Endoskop 40 und
den Monitor 11 angeschlossen.
-
Der
Endoskopprozessor 20 versorgt das elektronische Endoskop 40 mit
Beleuchtungslicht, das auf ein Objekt abgestrahlt wird. Das elektronische
Endoskop 40 nimmt ein optisches Bild des beleuchteten Objektes
auf und erzeugt dann ein Bildsignal. Das Bildsignal wird an den
Endoskopprozessor 20 gesendet.
-
Der
Endoskopprozessor 20 nimmt an dem empfangenen Bildsignal
eine vorbestimmte Signalverarbeitung vor. Das so verarbeitete Bildsignal
wird an den Monitor 11 gesendet, auf dem ein dem empfangenen
Bildsignal entsprechendes Bild angezeigt wird.
-
Der
Endoskopprozessor 20 enthält eine Lichtquelle 21,
eine Bildverarbeitungseinheit 30, einen Zeitgeber 22 (Steuerung
für die Abbildungsvorrichtung), eine Systemsteuerung 23 sowie
weitere Komponenten. Die Lichtquelle 21 gibt Beleuchtungslicht
auf das Eintrittsende eines Lichtleiters 41 aus, um das
Objekt zu beleuchten. Die Bildverarbeitungseinheit 30 nimmt
eine später genauer erläuterte Signalverarbeitung
an dem Bildsignal vor. Der Zeitgeber 22 sorgt für
die zeitliche Steuerung der in dem Endoskopsystem 10 vorgesehenen
Komponenten. Die Systemsteuerung 23 steuert den Betrieb
sämtlicher Komponenten in dem Endoskopsystem 10.
-
Indem
der Endoskopprozessor 20 an das elektronische Endoskop 40 angeschlossen
wird, werden die Lichtquelle 21 und der in dem Endoskop 40 montierte
Lichtleiter 41 optisch miteinander gekoppelt. Das von der
Lichtquelle 21 ausgesendete Beleuchtungslicht wird zum
Austrittsende des Lichtleiters 41 geführt und
beleuchtet einen Bereich in der näheren Umgebung des Kopfendes
des Einführrohrs 42 des Endoskops 40.
-
Auf
einer Lichtempfangsfläche einer CMOS-Abbildungsvorrichtung 43,
die in dem Endoskop 40 eingebaut ist, wird ein optisches
Bild des mit dem Beleuchtungslicht beleuchteten Objektes erzeugt.
Der Zeitgeber 22 sendet ein Taktsignal und ein Triggersignal
an die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43. Auf Grundlage des
Taktsignals und des Triggersignals erzeugt die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 ein
Bildsignal, das dem auf der Lichtempfangsfläche erzeugten
optischen Bild entspricht.
-
Wie
in 2 gezeigt, sind auf der Lichtempfangsfläche
der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 eine Vielzahl von Pixeln
oder Bildpunkten 43p in einer Matrix angeordnet. Jedes
der Pixel 43p ist von einem R-, G- oder B-Farbfilter bedeckt.
Die Farbfilter liegen dabei in der sogenannten Bayer-Anordnung vor.
-
Jedes
Pixel erzeugt ein Pixelsignal entsprechend der empfangenen Lichtmenge,
die durch das das jeweilige Pixel bedeckende Farbfilter tritt. Dabei erzeugen
Pixel, die von einem R-, G- oder B-Farbfilter bedeckt sind, eine
Rot-, Grün- bzw. Blau-Pixelsignalkomponente entsprechend
der Menge des empfangenen roten, grünen oder blauen Licht.
Ein aus dem Bildsignal erzeugtes Vollbild, im Folgenden auch als
Einzelbild oder Frame bezeichnet, besteht aus sämtlichen
Pixelsignalen, die von den Pixeln 43p erzeugt werden.
-
Die
CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 hat eine einzige Signalausgabeleitung 43o.
Nach dem Verfahren der fortlaufenden oder schrittweise durchgeführten
Abtastung, das in Fachkreisen auch als „progressive scan” bezeichnet
und später im Detail beschrieben wird, wird ein Bildsignal
erzeugt und über die Signalausgangsleitung 43o ausgegeben. Dabei
werden zunächst von den in der ersten Zeile angeordneten
Pixeln nacheinander Pixelsignale erzeugt und ausgegeben. Nachdem
die Pixelsignale aus der ersten Zeile ausgegeben sind, werden ausgehend
von der zweiten bis zur letzten Zeile Pixelsignale zeilenweise erzeugt
und ausgegeben.
-
Empfängt
die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 das Triggersignal im
EIN-Zustand, so wird ein Bildsignal entsprechend einem Vollbild
oder Frame in 1/60 einer Sekunde von der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 erzeugt
und ausgegeben. Auf Grundlage des Taktsignals führt die
CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 Operationen zur Erzeugung
eines Bildsignals durch, z. B. wählt sie die Zeile und
die Spalte desjenigen Pixels aus, dessen Signal auszugeben ist.
-
Das
Triggersignal pulsiert jede 1/30 einer Sekunde einmal vom AUS-Zustand
in den EIN-Zustand. Während einer Hälfte dieses
Zeitabschnittes (1/60 Sekunde) erzeugt die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 ein
Bildsignal entsprechend einem Vollbild. Das erzeugte Bildsignal
wird an die Bildverarbeitungseinheit 30 gesendet.
-
Wie
in 3 gezeigt, enthält die Bildverarbeitungseinheit 30 eine
Eingangssignalverarbeitungsschaltung 31, eine Farbinterpolationsschaltung 32 (zweite
Signalverarbeitungsschaltung), einen Bild- oder Framespeicher 33,
eine Interlace- oder Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 (erste
Signalverarbeitungsschaltung), eine Schaltung 35 zur fortlaufenden
Ausgabe (dritte Signalverarbeitungsschaltung), im Folgenden als
Progressiv-Ausgabeschaltung bezeichnet, einen D/A-Wandler 36,
eine Schnittstelle 37 sowie weitere Komponenten.
-
Das
Bildsignal wird von der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 an
die Eingangssignalverarbeitungsschaltung 31 gesendet. Die
Eingangssignalverarbeitungsschaltung 31 nimmt an dem empfangenen Bildsignal
eine korrelierte Doppelabtastung und eine A/D-Wandlung vor. Anschließend
wird das Bildsignal in digitale Bilddaten gewandelt.
-
Die
Bilddaten werden an die Farbinterpolationsschaltung 32 gesendet.
Wie oben beschrieben, stellen die zu einem Pixel gehörenden
Pixeldaten nur eine der Farben rot, grün und blau dar und
tragen keine Information über die beiden anderen Farben.
Die Farbinterpolationsschaltung 32 nimmt eine Farbinterpolation
vor, bei der die auf die anderen Farben bezogene Information für
jedes Pixel unter Verwendung der Pixeldaten umgebender Pixel innerhalb
des gleichen Vollbildes durch Interpolation ergänzt wird.
Die Farbinterpolationsschaltung 32 enthält einen
nicht gezeigten Zeilenpuffer. Die Farbinterpolationsschaltung 32 nimmt
die Farbinterpolation anhand der Pixeldaten jeder in dem Zeilenpuffer
gespeicherten Zeile vor.
-
Die
der Farbinterpolation unterzogenen Bilddaten werden an den Bildspeicher 33 gesendet
und dort gespeichert. Der Bildspeicher 33 ist an die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 und
die Progressiv-Ausgabeschaltung 35 angeschlossen. Die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 gibt
die Bilddaten aus dem Bildspei cher 33 nach dem Verfahren
der Zeilensprung- oder Interlace-Abtastung an den D/A-Wandler 36 aus.
Die Ausgabeschaltung 35 gibt die Bilddaten aus dem Bildspeicher 33 nach
dem Verfahren der fortlaufenden oder Progressive-Abtastung an die Schnittstelle 37 aus.
Die Ausgabe der Bilddaten durch die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 und die
für die fortlaufende Ausgabe bestimmte Ausgabeschaltung 35 wird
weiter unten im Detail beschrieben.
-
Wie
in 4 gezeigt, ist die Vollbild- oder Frameperiode
(erste Periode) der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 auf 1/60
Sekunde festgelegt. Die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 erzeugt
ein Bildsignal entsprechend einem Vollbild alle zwei aufeinander
folgenden Vollbildperioden. Das Vollbild wird in Form von Bilddaten
in dem Bildspeicher 33 gespeichert. Wie oben beschrieben,
werden in jeder Vollbildperiode der CMOS-Abbildungsvorrichtung Pixeldaten
zeilenweise in dem Bildspeicher 33 gespeichert (vgl. das
in 4 mit „Zeilenausgabe aus CMOS zur Speicherung” bezeichnete
Teildiagramm).
-
Eine
Zeit von 1/30 Sekunde, die das Zweifache der Vollbildperiode der
CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 beträgt, ist als
eine Vollbildperode für die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 und
die Progressiv-Ausgabeschaltung 35 festgelegt (vgl. das
in 4 mit „Zeilensprungabtastung-Frameperiode”). Die
Zeilensprungausgabeschaltung 34 gibt die in dem Bildspeicher 33 gespeicherten
Bilddaten nach dem Verfahren der Zeilensprungabtastung aus, während
die Progressiv-Ausgabeschaltung 35 die in dem Bildspeicher 33 gespeicherten
Bilddaten nach dem Verfahren der fortlaufenden Abtastung ausgibt.
-
Der
erste Zeitabschnitt von 1/60 Sekunde in der auf die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 bezogenen
Vollbildperiode wird als ungerade Halbbild- oder Fieldperiode bezeichnet,
während der zweite Zeitabschnitt von 1/60 Sekunde in der
auf die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 bezogenen Vollbild periode
als gerade Halbbild- oder Fieldperiode bezeichnet wird (vgl. das
in 4 mit „Zeilensprungabtastung-Halbbildperiode” bezeichnete
Teildiagramm”). Die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 sendet
in dem Bildspeicher 33 gespeicherte Pixeldaten für
die ungeradzahligen Zeilen (erste Gruppe von Pixelsignalen) in der
ungeradzahligen Halbbildperiode an den D/A-Wandler 36.
Die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 sendet in dem Bildspeicher 33 gespeicherte
Pixeldaten für die geradzahligen Zeilen (zweite Gruppe
von Pixelsignalen) in der geradzahligen Halbbildperiode an den D/A-Wandler 36.
Die auf die geradzahligen Zeilen bezogenen Pixeldaten werden von
der Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 demnach gelesen und
gesendet, bevor die zu dem nächsten Vollbild gehörigen
Bilddaten in dem Bildspeicher 33 gespeichert werden. Wie
oben beschrieben, wird in dem Verfahren der Zeilensprungabtastung
ein Bildsignal entsprechend einem Vollbild ausgegeben, indem die
Pixeldaten, die zu den in den ungeradzahligen und geradzahligen
Zeilen gehören, separat ausgegeben werden.
-
Die
Pixeldaten für die ungeradzahligen und geradzahligen Zeilen
werden mit einer Geschwindigkeit, die halb so groß ist
wie die Geschwindigkeit, mit der die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 jedes
Pixelsignal erzeugt und ausgibt, an den D/A-Wandler 36 gesendet
(vgl. das in 4 mit „gemäß Zeilensprung-Abtastung
von dem Bildspeicher ausgegebene Pixeldatenzeile” bezeichnete
Teildiagramm). Der D/A-Wandler 36 wandelt die Bilddaten
der ungeradzahligen und geradzahligen Halbbilder in ein analoges
Bildsignal. Das Bildsignal wird dann an den Monitor 11 gesendet.
-
Die
Progressiv-Ausgabeschaltung 35 sendet die Pixeldaten mit
einer Geschwindigkeit, die halb so groß ist wie die Geschwindigkeit,
mit der die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 jedes Pixelsignal erzeugt
und ausgibt, an die Schnittstelle 37 (vgl. das in 4 mit „gemäß fortlaufender
Abtastung von dem Bildspeicher ausgegebene Pixeldatenzeile” bezeichnete
Teildiagramm). Die Schnittstelle 37 ist an ein anderes
Gerät, z. B. einen Speicher 12, weitere Endoskopprozessoren 20,
etc. anschließbar. Die nach dem Verfahren der fortlaufenden
Abtastung ausgegebenen Bilddaten können so an andere Geräte
gesendet werden.
-
Nachfolgend
wird im Einzelnen beschrieben, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
die sogenannte Rollladenverzerrung verringert werden kann.
-
In
einem herkömmlichen Monitor werden die darzustellenden
Bilder nach einem bestimmten Standart, z. B. NTSC, mit einer Einzelbild-
oder Framerate von 30 fps aufgefrischt, bei der sich geradzahlige Halbbilder
und ungeradzahlige Halbbilder alle 1/60 Sekunde abwechseln. Die
Bildsignale sollten demnach mit 30 fps dem Monitor zugeführt
werden.
-
Ist
jedoch die Einzelbildrate für die CMOS-Abbildungsvorrichtung
an die für einen herkömmlichen Monitor spezifizierte
Einzelbildrate angepasst, z. B. 30 fps, so ist möglicherweise
die Zeit zwischen der Ausgabe des ersten und des letzten Pixelsignals
in einer gegebenen Vollbildperiode zu lang, was die Aufnahme eines
bewegten Bildes stört. Infolgedessen kann es in dem angezeigten
Bild zu einer Rollladenverzerrung kommen.
-
In
obigem Ausführungsbeispiel wird die CMOS-Abbildungsvorrichtung
angewiesen, ein Bildsignal mit einer Einzelbildrate zu erzeugen,
die höher als die für einen herkömmlichen
Monitor vorgesehene Einzelbildrate ist. Außerdem gibt die
Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 das Bildsignal mit einer Einzelbildrate
aus, die mit der für den Monitor spezifizierten Einzelbildrate übereinstimmt.
Die Rollladenverzerrung wird also verringert, indem die Einzelbildrate
der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 gegenüber der
des Monitors erhöht wird, da die Periode zum Erzeugen eines
Bildsignals entsprechend einem Einzelbild verkürzt werden
kann, während dies für die Auffrischperiode des
Monitors 11 nicht der Fall ist.
-
Im
Folgenden wird ein Endoskopsystem mit einer Endoskopsteuereinheit
nach zweitem Ausführungsbeispiel erläutert. Die
Hauptunterschiede zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel
und dem ersten Ausführungsbeispiel liegen in dem Verfahren zur
Steuerung der CMOS-Abbildungsvorrichtung, dem Aufbau der Bildverarbeitungseinheit
sowie dem Zeilensprungabtastverfahren der Zeilensprung-Ausgabeschaltung.
Im Folgenden werden vor allem diejenigen strukturellen und funktionalen
Merkmale beschrieben, in denen sich das zweite Ausführungsbeispiel
von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Elemente,
die in den beiden Ausführungsbeispielen einander entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die
CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 (vgl. 5)
wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angewiesen,
ein Bildsignal nach dem Verfahren der fortlaufenden Abtastung zu
erzeugen und auszugeben. Empfängt die CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 das
Triggersignal im EIN-Zustand, so erzeugt sie wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
ein Bildsignal entsprechend einem Vollbild in 1/60 Sekunde.
-
Anders
als in dem ersten Ausführungsbeispiel pulsiert das Triggersignal
jede 1/60 Sekunde einmal aus dem AUS- in den EIN-Zustand. Entsprechend
erzeugt die CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 jede 1/60 Sekunde
ein Bildsignal entsprechend einem Vollbild. Wie in 6 gezeigt,
ist eine Vollbildperiode der CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 mit
1/60 Sekunde festgelegt. Die CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 erzeugt
jede Vollbildperiode ein Bildsig nal entsprechend einem Vollbild.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird das erzeugte
Bildsignal an die Bildverarbeitungseinheit 30 gesendet.
-
Die
Bildverarbeitungseinheit 30 (vgl. 5) enthält
eine Eingangssignalverarbeitungsschaltung 31, eine Farbinterpolationsschaltung 32,
eine Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34, eine Progressiv-Ausgabeschaltung 35,
einen D/A-Wandler 36, eine Schnittstelle 37 sowie
weitere Komponenten, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Bildverarbeitungseinheit 30 enthält anders
als in dem ersten Ausführungsbeispiel keinen Bildspeicher.
-
Die
CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 sendet das Bildsignal an
die Eingangssignalverarbeitungsschaltung 31, die wie in
dem ersten Ausführungsbeispiel an dem empfangenen Bildsignal
eine korrelierte Doppelabtastung und eine A/D-Wandlung vornimmt. Zudem
führt die Farbinterpolationsschaltung 32 wie in
dem ersten Ausführungsbeispiel eine Farbinterpolation durch.
-
Die
farbinterpolierten Bilddaten werden direkt sowohl an die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 als
auch die Progressiv-Ausgabeschaltung 35 gesendet.
-
Von
den Bilddaten, die die Bildverarbeitungseinheit 300 während
der ungeradzahligen Halbbildperiode empfangt, gibt die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 Pixeldaten
nur für die ungeradzahligen Zeilen an den D/A-Wandler 36 aus
(vgl. das in 6 mit „Zeilensprungabtastung-Halbbildperiode” bezeichnete
Teildiagramm). Die Pixeldaten für die geradzahligen Zeilen
werden verworfen.
-
Von
den Bilddaten, die die Bildverarbeitungseinheit 300 während
der geradzahligen Halbbildperiode empfängt, gibt die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 Pixeldaten
nur für die geradzahligen Zeilen aus. Die Pixeldaten für
die ungeradzahligen Zeilen werden verworfen.
-
Die
Progressiv-Ausgabeschaltung 35 sendet Pixeldaten mit der
gleichen Geschwindigkeit an die Schnittstelle 37, mit der
die CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 jedes Pixelsignal erzeugt
und ausgibt (vgl. das in 6 mit „gemäß fortlaufender
Abtastung ausgegebene Pixeldatenzeile” bezeichnete Teildiagramm).
-
In
dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die sogenannte Rollladenverzerrung
verringert, da die Vollbild- oder Einzelbildrate der CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 gegenüber
der Einzelbildrate des Monitors, mit der dieser das Bildsignal empfangen kann,
erhöht wird. Da kein Bildspeicher benötigt wird, können
die Fertigungskosten verringert werden.
-
Im
Folgenden wird ein Endoskopsystem mit einer Endoskopsteuereinheit
nach drittem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Hauptunterschiede zwischen
dem dritten und dem ersten Ausführungsbeispiel liegen in
der Geschwindigkeit, die die CMOS-Abbildungsvorrichtung zum Erzeugen
eines Bildsignals nutzt, in dem zur Zeilensprungausgabe verwendeten
Bildsignal sowie in der Geschwindigkeit in der Zeilensprungausgabe
im Vergleich zur Geschwindigkeit der Bildsignalerzeugung. Im Folgenden
werden vornehmlich die strukturellen und funktionalen Merkmale beschrieben,
in denen sich das dritte Ausführungsbeispiel von dem ersten
Ausführungsbeispiel unterscheidet. Für Elemente,
die in dem dritten und dem ersten Ausführungsbeispiel einander entsprechen,
werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
-
In
dem dritten Ausführungsbeispiel wird die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel angewiesen, ein Bildsignal
entspre chend dem Verfahren der fortlaufenden Abtastung auszugeben.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird anders als in dem
ersten Ausführungsbeispiel von der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 ein
einem Vollbild entsprechendes Bildsignal in 1/120 Sekunde erzeugt
und ausgegeben, wenn die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 das
Triggersignal im EIN-Zustand empfängt. In dem dritten Ausführungsbeispiel
ist die Zeit von 1/120 Sekunde als eine Vollbildperiode der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 festgelegt.
-
Anders
als in dem ersten Ausführungsbeispiel pulsiert das Triggersignal
jede 1/60 Sekunde einmal aus dem AUS- in den EIN-Zustand. Während einer
Hälfte dieser Periode (1/120 Sekunde) erzeugt die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 nach
drittem Ausführungsbeispiel ein Bildsignal entsprechend
einem Vollbild (vgl. 7). Das erzeugte Bildsignal wird
an die Bildverarbeitungseinheit 30 gesendet.
-
Die
Bildverarbeitungseinheit 30 nimmt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
eine korrelierte Doppelabtastung, eine A/D-Wandlung sowie eine Farbinterpolation
an dem empfangenen Bildsignal vor. Die Bilddaten werden in dem Bildspeicher 33 gespeichert.
-
Wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel ist der erste Zeitabschnitt
von 1/60 Sekunde in der Vollbildperiode für die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 der
ungeradzahligen Halbbildperiode und der zweite Zeitabschnitt von
1/60 Sekunde der geradzahligen Halbbildperiode zugeordnet (vgl.
das in 7 mit „Zeilensprungabtastung-Halbbildperiode” bezeichnete
Teildiagramm). Die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 sendet
in der ungeradzahligen Halbbildperiode in dem Bildspeicher 33 gespeicherte,
den ungeradzahligen Zeilen zugeordnete Pixeldaten an den D/A-Wandler 36.
In der geradzahligen Halbbildperiode sendet die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 in
dem Bildspeicher 33 gespeicherte, den geradzahligen Zeilen
zugeordnete Pixeldaten an den D/A-Wandler 37.
-
Werden
die auf die geradzahligen Zeilen bezogenen Pixeldaten gesendet,
so werden anders als in dem ersten Ausführungsbeispiel
die dem nächsten Vollbild entsprechenden Bilddaten in den
Bildspeicher 33 gespeichert. Demnach werden Pixeldaten
für ungeradzahlige Zeilen in einem einzelnen Bilddaten-Vollbild
und Pixeldaten für geradzahlige Zeilen in verschiedenen
Bilddaten-Vollbildern nach dem Verfahren der Zeilensprungabtastung
ausgegeben.
-
Die
Pixeldaten für die ungeradzahligen und die geradzahligen
Zeilen werden an den D/A-Wandler 37 mit einer Geschwindigkeit
gesendet, die ein Viertel der Geschwindigkeit beträgt,
mit der die CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 jedes Pixelsignal erzeugt
und ausgibt (vgl. das in 7 mit „Pixeldatenzeile,
von dem Bildspeicher mit Zeilensprungabtastung ausgegeben” bezeichnete
Teildiagramm).
-
In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Rollladenverzerrung
verringert, da die Einzelbildrate der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 gegenüber
derjenigen des Monitors erhöht werden kann. Bei einem dritten
Ausführungsbeispiel zu dem ein Bildsignal entsprechend
einem Vollbild mit dem Zweifachen der in dem ersten Ausführungsbeispiel
vorgesehenen Geschwindigkeit erzeugt wird, kann die Rollladenverzerrung
weiter reduziert werden.
-
In
dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das
Verhältnis der Vollbildperiode der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 bzw. 430 zur Vollbildperiode,
mit der die Bildsignale an den Monitor ausgegeben werden und die
so lang wie die Vollbildperiode für die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 ist,
gleich 1/2. Dieses Verhältnis wird im Folgenden als Eingabe/Ausgabe- Verhältnis
bezeichnet. In dem dritten Ausführungsbeispiel beträgt
das Eingabe/Ausgabe-Verhältnis 1/4. Jedoch ist das Eingabe/Ausgabe-Verhältnis
nicht auf 1/2 oder 1/4 beschränkt. Die beschriebene technische
Wirkung ist erzielbar, sofern das Eingabe/Ausgabe-Verhältnis größer
als 0 und kleiner 1 ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass
in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel die Rollladenverzerrung
verringert werden kann, sofern die Vollbild- oder Frameperiode zur Ausgabe
der Bildsignale an einen Monitor kürzer als die für
die CMOS-Abbildungsvorrichtung vorgesehene Vollbildperiode ist.
-
Die
Vollbildperiode der CMOS-Abbildungsvorrichtung 43 bzw. 430 kann
in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel dadurch verkürzt
werden, dass die Frequenz des Taktsignals erhöht wird.
Außerdem kann die Vollbildperiode der CMOS-Abbildungsvorrichtung
dadurch verkürzt werden, dass eine CMOS-Abbildungsvorrichtung 431 mit
mehreren Signalausgabeleitungen 43o verwendet wird, wie
in 8 gezeigt ist.
-
In
dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel gibt die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 auf die
Farbinterpolation folgend die Bilddaten gemäß dem
Verfahren der Zeilensprungabtastung aus. Die Farbinterpolation kann
jedoch auch an Bilddaten vorgenommen werden, die gemäß dem
Verfahren der Zeilensprungabtastung ausgegeben worden sind. Indem
die Farbinterpolation in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
durchgeführt wird, bevor die Bilddaten gemäß dem
Verfahren der Zeilensprungabtastung ausgegeben werden, kann die
Farbinterpolation an den einzelnen Pixeldaten unter Verwendung der
Pixeldaten benachbarter Zeilen vorgenommen werden. Dies führt
zu einer präziseren Farbwiedergabe in dem angezeigten Bild.
-
In
dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel werden die Bilddaten über
die Schnittstelle 37 nach dem Verfahren der fortlaufenden
Abtastung an andere Geräte gesendet. Die Bilddaten können
jedoch auch nach dem Verfahren der Zeilensprungabtastung an andere
Geräte gesendet werden. Ungeachtet dessen ob und ggf. nach
welchem Verfahren die Bilddaten an andere Geräte ausgegeben
werden, kann die Rollladenverzerrung verringert werden, sofern die
Bilddaten nach dem Verfahren der Zeilensprungabtastung an einen
herkömmlichen Monitor gesendet werden. Werden die Bilddaten
nach dem Verfahren der Zeilensprungabtastung an andere Geräte
gesendet, so beinhalten die ausgegebenen Pixeldaten vorzugsweise
ungeradzahlige und geradzahlige Halbbilder, die zu ein und demselben
Vollbild gehören.
-
Die
Vollbildperiode für die Progressiv-Ausgabeschaltung 34 ist
in dem ersten Ausführungsbeispiel auf 1/30 Sekunde und
in dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel auf 1/60
Sekunde festgelegt. Die Vollbildperiode für die Progressiv-Ausgabeschaltung 34 ist
jedoch nicht auf 1/30 oder 1/60 Sekunde beschränkt.
-
In
dem zweiten Ausführungsbeispiel beträgt die Vollbildperiode
für die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 das Zweifache
der Vollbildperiode für die CMOS-Abbildungsvorrichtung 430.
Die Vollbildperiode für die Zeilensprung-Ausgabeschaltung 34 kann
jedoch auch ein anderes geradzahlig Vielfaches der Vollbildperiode
für die CMOS-Abbildungsvorrichtung 430 betragen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-