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【摘 要】这篇文章主要讲述电子内窥成像CCD的二种工作方式，并进行一个比较。
【关键词:】电子内镜 CCD 伟伦. 光电藕荷器,彩色CCD.黑白CCD.顺序方式 同时方式.
Electronic endoscope CCD imaging method and compare the two ways
【Abstract】 This article focuses on electronic endoscopic imaging CCD's two kinds of work, and make a comparison.【Key words】Welch Allyn CCD electronic endoscope. Optocoupler, color CCD. Monochrome CCD. Sequential mode simultaneously.
美国伟伦（Welch Allyn）公司在1983年开发研制出电子内镜，并应用于临床，开创了内镜技术的电子时代。电子内镜的成像特点为它不是通过玻璃纤维传导图像，而是通过安装在内镜先端的“微型摄像头”来摄取图像，这个将光信号转变为电信号的元器件被称为“光电藕荷器”，俗称“CCD” （图1），他可以将电信号传导到图像的处理中心处进行影像的处理，再把图像输出到监视屏幕显现。
图1 CCD 示意图
由于电子内镜的图像非常清晰，色彩逼真，且可以供多人共同观察、会诊，又可以同步录像及图像采集存储，深受内镜工作者的欢迎，并已逐步取代纤维内镜。
目前，CCD成像的方式主要有两种，顺次方式成像和同时方式成像。
顺次方式成像（图2）：由CCD顺次接收红、绿、蓝三种不同的色彩，再加以处理并成像。在冷光源中，灯泡发出的光线经过一个装有红、绿、蓝三种颜色的滤光片，光线通过高速旋转的滤光片后，照射到腔内的组织上，其反射的光线被CCD接收，产生红、绿、蓝三幅图像，通过图像处理中心的叠加，最终还原出一幅完整的图像。顺次方式采用的CCD，被称之为“黑白CCD”。
图2 黑白CCD成像原理
同时方式成像（图3）：由CCD同时接收个种不同颜色的光，直接成像。冷光源的灯泡发出光线，照射到腔内的组织上，发射后被CCD接收，送至图像处理中心进行处理并成像。同时方式采用的CCD，被称之为“彩色CCD”。
图3 彩色CCD成像原理
两种成像原理的比较：顺次方式和同时方式的成像原理存在较大的差异，在CCD、冷光源、图像处理中心等方面都有不同的地方，对内镜图像分辨率、色彩还原性、操作性等方面产生不同的影响。要深入了解两者的区别，首先要了解CCD的结构。
CCD（光电藕荷器）的结构原理是通过其表面上的微小光电二极管感光，将光信号转换为电信号，如将CCD表面放大（图4），
图4 放大后的CCD像素
可以看到感光的光电二极管的排列，每个光电二极管被称为像素，而常规的内镜CCD都可以达到十几万甚至几十万像素。像素越多，则图像分辨率就越高，图像越清晰。在CCD制作的过程中，在黑白CCD表面镀上一层有颜色的薄膜（图5），这个薄膜上存在红、绿、蓝三种颜色的点，正好和像素点一一对应，就变成了彩色CCD，但其制作的工艺却相当复杂。
图5 彩色CCD薄膜
分辨率对比：黑白CCD的一个像素，能够产生一个有颜色的点（顺次原理），而彩色CCD还原图像时需要用三个像素产生一个颜色点，因此从理论上讲，同等像素的黑白CCD其分辨率是彩色CCD的三倍。但是，由于黑白CCD在接收红、绿、蓝三种光线时容易受到物体移动的干扰，造成色彩还原不准确（俗称彩虹现象），同时由于滤光片的存在，光线的强度被滤掉不少，像素太密集则平均分得的光线就少，图像会很暗，因此黑白CCD将CCD表面像素点的间距扩大，使得单位面积上的像素大为减少。所以，内镜中的黑白CCD通常只有几万到十几万像素，若彩色CCD达到三、四十万的像素值，则两种CCD产生的图像分辨率相差不大。目前，由日本富士能公司（Fujinon）研制的超级CCD内镜，其CCD像素值可达68万，而且像素的形状和间距发生了根本性的改变，被称之为“高感光CCD” （图6），使得内镜的图像分辨率和亮度有了更大地提高，为临床诊断尤其是早期癌变的发现带来更多的便利。
图6 超级CCD示意图
色彩还原性：由红、绿、蓝组成的色彩可以得到任何颜色，被称为三原色。以往彩色CCD的制作工艺中，薄膜的色彩是由洋红、青、蓝和靛色组成，其还原性不好，很难体现如朱红等颜色，而近几年随着科技的发展，薄膜的色彩也改为红、绿、蓝三原色，因此，目前两种CCD的色彩还原性也相差无几。
内镜的外直径：CCD的大小直接影响到内镜的外径，而且影响到先端硬质部的长度，从目前所有同等档次和类型的内镜比较上看，同时方式成像的内镜并不比顺次的内镜粗，有些甚至更细，如最细的经鼻内镜外经只有5毫米左右，电子支气管镜最细的也只有4毫米，因此，CCD的成像方式将很难再影响内镜的外直径。
目前，民用的数码相机和数字摄像机都采用彩色CCD技术，包括军事和气象人造卫星上的摄像头，因此从以上的对比来看，彩色CCD在内镜的应用中将更有发展前景。
参考文献
[1] 吕庆友，官丽梅《〈医用内镜使用与维修技术〉》
[2] 周丹.急救医学装备工程导论[M].北京：科学技术出版社，2006
广州多得 罗琦 15920399821 Q：2624699296
更多技术文章参考：http://www.dododo.com.cn/news.asp?parentid=593&ChannelID=594
我们业务包括：医疗维修培训、内窥镜维修、B超维修、B超探头、监护仪维修、呼吸机维修、医疗维修加盟、医疗器械维修、胃镜，肠镜等软镜维修、硬管镜维修、手术器械维修、冷光源维修、医疗配件、销售二手医疗设备、销售监护耗材、销售呼吸耗材、销售冷光源灯泡
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发表于 2012-8-10 15:39:18
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