電子內(nèi)窺鏡的成像主要依賴于鏡身前端裝備的微型圖像傳感器(charge coupled device，CCD)，CCD就象是深入人體腔內(nèi)的一臺(tái)微型攝像機(jī)，它將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，再?jīng)過圖像處理器"重建"高清晰度的、色彩逼真的圖像顯示在監(jiān)視器屏幕上。

下面以醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡為例詳細(xì)介紹下工作原理:

醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)主要包括四部分(圖1):1)光學(xué)成像系統(tǒng)，2)CCD驅(qū)動(dòng)、圖像采集、編碼電路(驅(qū)動(dòng)CCD、控制圖像采集與編碼)，3)彩色圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)(用于實(shí)時(shí)在線校正內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的畸變)，4)視頻驅(qū)動(dòng)亮度控制系統(tǒng)(調(diào)節(jié)光源的發(fā)光亮度)。

光源發(fā)出的光通過傳光束(光纖)照射到人體內(nèi)腔，從腔內(nèi)反射的光進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，在高分辨率彩色面陣CCD上成像由CCD驅(qū)動(dòng)電路控制CCD采集圖像，經(jīng)編碼電路輸出標(biāo)準(zhǔn)彩色視頻信號(hào)。亮度控制系統(tǒng)根據(jù)CCD輸出的視頻信號(hào)調(diào)節(jié)光源的亮度，確保輸出圖像上沒有白色高亮度區(qū)域。由于光學(xué)系統(tǒng)存在畸變，CCD輸出帶有畸變的視頻信號(hào)，圖像畸變校正系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行在線實(shí)時(shí)校正，并輸出校正后的標(biāo)準(zhǔn)彩色視頻信號(hào)。

內(nèi)窺鏡采用電荷耦合器件CCD作為圖像傳感器。CCD圖像傳感器具有光電轉(zhuǎn)換功能， 又具有信號(hào)電荷存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移和讀出功能，其工作過程可分為四步:

（1）光積分期，即曝光時(shí)間，這時(shí)CCD像元把入射光量子按比例地轉(zhuǎn)換成光生電荷，完成光-電轉(zhuǎn)換。

（2）在光積分的同時(shí)，把每個(gè)像元產(chǎn)生的光電荷暫時(shí)存儲(chǔ)在相應(yīng)的光敏二極管勢(shì)阱中， 實(shí)現(xiàn)信號(hào)電荷存儲(chǔ)。

（3）在曝光結(jié)束后，把存儲(chǔ)的光生電荷沿CCD移位寄存器轉(zhuǎn)移到輸出區(qū)， 完成電荷轉(zhuǎn)移。

（4）在讀出放大器中把每個(gè)光生電荷依次轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的視頻信號(hào)，完成信號(hào)讀出，因此CCD圖像傳感器可以看成一個(gè)光-電變換器，它能把一幅空間分布的光學(xué)圖像變換成按時(shí)間順序分布的視頻電壓信號(hào)。

當(dāng)光學(xué)圖像經(jīng)過物鏡成像在CCD傳感器上時(shí)，在CCD器件上將感生與投射光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的光電荷(光電效應(yīng))，這些光電荷將存儲(chǔ)在二極管的勢(shì)阱中，經(jīng)過一定時(shí)間的積累，在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下，各光敏元的電荷包同時(shí)并行地向移位寄存器各單元轉(zhuǎn)移，在光敏元進(jìn)行下一次光電荷積累的同時(shí)，在讀出脈沖的作用下，寄存器內(nèi)的電荷包開始沿移位寄存器向輸出端轉(zhuǎn)移，從而獲得光電信號(hào)輸出，由此輸出的光電信號(hào)經(jīng)過同步電路、同步疊加電路疊加、消除脈沖干擾、直流電平恢復(fù)與控制、線性放大、輸出功率放大、二值化處理等電路處理，從而得到全電視信號(hào)輸出。進(jìn)一步的處理， 則是按使用場(chǎng)合和技術(shù)要求的不同而分別進(jìn)行了。