光纤传输系统的制作方法

1.本发明是有关于一种视讯传输系统，且特别是有关于一种光纤传输系统。


背景技术：

2.在医院的营运中，手术已是医院最主要的收入来源，而为了提升手术的品质，各家医院已投入相当高的成本采购功能精良的手术室仪器/设备。
3.一般而言，在医师进行手术时，时常搭配辅助的医学视讯系统（例如内视镜系统、手术导航系统、血管摄影系统、达文西机器人等），而为了达到较佳的辅助效果，上述医学视讯系统多半需满足高传输速度、高即时性、远距离传输、低衰减、品质佳及可互传等要求。
4.然而，在现有技术中，用于将视讯源（例如内视镜）所拍摄的视讯传输至可供医师观看萤幕的系统架构不仅具有较复杂的转接关系，且还容易造成视讯传输的延迟，进而提升手术的风险。
5.请参照图1a，其是习知用于进行医学视讯传输的习知机制。在图1a中，假设视讯源110为可提供高画质多媒体介面（high definition multimedia interface，hdmi）视讯的内视镜，而显示器170可用于让医师观看此内视镜所拍摄到视讯的萤幕。为便于说明，以下假设显示器170可透过数位序列介面（serial digital interface，sdi）接收视讯信号（即，视讯源110与显示器170对应于不同的视讯标准）。
6.一般而言，为了让显示器170能够顺利显示视讯源110所拍摄到的视讯，需在视讯源110及显示器170之间依序设置光传输器120、光接收器130、光传输器150及光接收器160。
7.在此情况下，当视讯源110经拍摄而取得视讯（例如是内视镜视讯）时，可将对应的电讯号e1提供予光传输器120，而光传输器120可相应地将电讯号e1转换为光讯号op1，并将光讯号op1发送至光接收器130。
8.在图1a情境中，由于视讯源110系假设为用于提供hdmi视讯，故设计者可在建置手术室环境时即预先将对应于视讯源110的光接收器130连接至电矩阵140上对应于hdmi的输入端。因此，在光接收器130接收光讯号op1之后，可将光讯号op1转换为电讯号e2，并将电讯号e2输出至电矩阵140上对应于hdmi的输入端。在其他例子中，若视讯源110系用于提供数位视讯介面（digital visual interface，dvi）视讯或显示埠（display port，dp）视讯，则设计者可将光接收器130改为连接至电矩阵140上对应于dvi或dp的输入端。
9.在上述例子中，由于显示器170系假设为对应于sdi标准，故其对应的光传输器150可由设计者预先连接至电矩阵140上对应于sdi的输出端。在此情况下，当电矩阵器140接收电讯号e2时，可将其转换为对应于sdi标准的电讯号e3，并将电讯号e3提供予光传输器150。
10.之后，光传输器150可将电讯号e3转换为光讯号op2，并将光讯号op2提供予光接收器160。相应地，光接收器160可将光讯号op2转换为电讯号e4，并提供电讯号e4预显示器170，以让显示器170可显示由视讯源110所拍摄的视讯。
11.由图1a可看出，在所示的架构中，需对视讯源110及显示器170个别设置一组光传输器/光接收器，因此总共需设置两组光传输器/光接收器。并且，不同视讯标准对应的讯号
源连接器也不同。因此，此种作法除了成本较高且转接关系较为复杂之外，多次的光/电讯号转换也将带来相应的延迟。
12.另外，为了让电矩阵器140能够将对应于hdmi标准的电讯号e2转换为对应于sdi标准的电讯号e3，电矩阵140亦需进行较为复杂的运算。
13.请参照图1b，其是依据图1a绘示的电矩阵器架构。在图1b中，当电矩阵器140从对应于hdmi标准的输入端接收电讯号e2时，需先将电讯号e2解码至rgb层级的原始资料（raw data），方能透过电矩阵器140的影像处理器141将此原始资料编码为对应于sdi标准的电讯号e3。在此情况下，上述由电矩阵器140进行的转换运算也将引入其他的延迟。并且，由于电矩阵器140的造价高达数万美元，因而使得图1a架构的实现成本居高不下。
14.此外，经测量，图1a的架构将使得医师从显示器170观看到的画面存在约0.3秒的延迟。在此情况下，假设视讯源110从患者的口腔进入胃部需时10分钟，此将导致医师在显示器170观看到的画面总共存在3.3分钟的延迟，进而相应地增加手术风险。
15.因此，对于本领域技术人员而言，如何设计一种低复杂度、低延迟的医学视讯传输架构实为一项重要议题。


技术实现要素：

16.有鉴于此，本发明提供一种光纤传输系统，其可用于解决上述技术问题。
17.本发明提供一种光纤传输系统，包括光传输器及光接收器。光传输器接收对应于一第一视讯标准的一第一视讯电讯号，并将第一视讯电讯号转换为具有一指定传输速率的一第一光讯号。光接收器从光传输器接收具有指定传输速率的第一光讯号，并将第一光讯号转换为对应于一第二视讯标准的一第二视讯电讯号。
附图说明
18.图1a是习知用于进行医学视讯传输的习知机制。
19.图1b是依据图1a绘示的电矩阵器架构。
20.图2是依据本发明之一实施例绘示的光纤传输系统。
21.图3a是依据本发明之一实施例绘示的光传输器及光接收器架构图。
22.图3b是依据本发明之一实施例绘示的光传输器及光接收器架构图。
23.图4是依据本发明之一实施例绘示的光纤传输系统示意图。
24.图5是依据图4绘示的光纤传输系统示意图。
25.符号说明110, 201, 501:视讯源120, 150, 210, 510:光传输器130, 160, 220, 220’, 520:光接收器140:电矩阵器141:影像处理器170, 202, 202’, 502:显示器200, 400, 500:光纤传输系统311:第一tmds收发器
312:串列器313, 321:光收发器314, 324:控制器315:第一hdmi电路322:解串列器323:第二tmds收发器325:第二hdmi电路330:光纤410:光纤矩阵器411:控制器412:通讯电路cs:配置讯号e1, e2, e3, e4:电讯号es1, es1a, es2, es2a:视讯电讯号es1’:第一tmds讯号es2’:第二tmds讯号hs1:第一hdmi讯号hs2:第二hdmi讯号ts1:第一串列讯号ts2:第二串列讯号os1, os1a, op1, op2:光讯号。
具体实施方式
26.请参照图2，其是依据本发明之一实施例绘示的光纤传输系统。如图2所示，光纤传输系统200包括光传输器210及光接收器220，其中光传输器210可连接于视讯源201及光接收器220之间，而光接收器220可连接于显示器202。
27.在本发明的实施例中，视讯源201可对应于第一视讯标准，而显示器202可对应于第二视讯标准。在不同的实施例中，第一视讯标准可相同于或不同于第二视讯标准。在一些实施例中，对应于视讯源201的第一视讯标准例如可为hdmi标准、dvi标准、dp标准及sdi的其中之一，但可不限于此。另外，对应于显示器202的第二视讯标准亦可为hdmi标准、dvi标准、dp标准及sdi的其中之一，但可不限于此。
28.在一实施例中，在视讯源201（例如是内视镜）经拍摄而产生对应的视讯电讯号es1之后，可将视讯电讯号es1传输至光传输器210。
29.相应地，在光传输器210接收视讯电讯号es1之后，光传输器210可将视讯电讯号es1转换为具有一指定传输速率的光讯号os1，并将光讯号os1传输至光接收器220。在一些实施例中，光传输器210可无损地将视讯电讯号es1转换为具有一指定传输速率的光讯号os1。亦即，光传输器210可在未进行压缩的情况下将视讯电讯号es1转换为具有指定传输速率的光讯号os1，但可不限于此。
30.在不同的实施例中，上述指定传输速率可介于9.984gbps至10.2gbps之间。在一较
佳实施例中，上述指定传输速率可以是10gbps，但可不限于此。
31.在光接收器220从光传输器210接收具有上述指定传输速率的光讯号os1之后，光接收器220可将光讯号os1转换为对应于第二视讯标准的视讯电讯号es2，并将视讯电讯号es2输出至对应于第二视讯标准的显示器202。借此，显示器202即可呈现视讯源201所拍摄的画面。
32.进一步而言，由于光传输器210系经设计为可将对应于第一视讯标准的视讯电讯号es1转换为具有指定传输速率的光讯号os1，且光接收器220亦相应地经设计为可将具有指定传输速率的光讯号os1转换为对应于第二视讯标准的视讯电讯号es2，因此，即便视讯源201与显示器202对应于不同的视讯标准，光传输器210所提供的光讯号os1可在不需经过任何转换的情况下，直接传送至光接收器220。
33.由上可知，相较于图1a中需要电矩阵器及两组光传输器/光接收器架构，图2可在仅于视讯源201及显示器202之间设置一组光传输器210/光接收器220的情况下，实现与图1a架构相同的视讯传输功能。并且，图2架构的转接关系除了复杂度较低之外，还可因减少光/电讯号的转换次数而达到较低的延迟。
34.经测量，图2架构所产生的延迟约为2μs，此仅为图1a架构的15万分之一。并且，在不需设置造价高达数万美元的电矩阵器的情况下，图2的实现成本也远低于图1a架构。
35.请参照图3a，其是依据本发明之一实施例绘示的光传输器及光接收器架构图。在图3a情境中，系假设对应于视讯源201的第一视讯标准为hdmi标准或dvi标准，以及假设对应于显示器202的第二视讯标准为hdmi标准或dvi标准。在此情况下，由视讯源201提供的视讯电讯号es1例如是一最小化传输差分（transition minimized differential signaling，tmds）讯号（下称第一tmds信号）。
36.如图3a所示，光传输器210包括第一tmds收发器（transceiver）311、串列器312（serializer）、光收发器313及控制器314。在一些实施例中，第一tmds收发器311可从视讯源201接收并清理第一tmds讯号（即，视讯电讯号es1）中的杂讯。之后，耦接于第一tmds收发器311的串列器312可接收经清理的第一tmds讯号es1’，并将其串列化为第一串列讯号ts1。在一些实施例中，串列器312可经配置以仅能输出具有上述指定传输速率的串列讯号。在此情况下，无论视讯电讯号es1是对应于何种画质的视讯信号，串列器312皆会相应地产生具有上述指定传输速率的串列讯号，但可不限于此。接着，耦接于串列器312的光收发器313可将第一串列讯号ts1转换为具有指定传输速率的光讯号os1。在图3a中，光传输器210可透过连接于光传输器210与光接收器220之间的光纤330将光讯号os1发送至光接收器220。
37.在不同的实施例中，上述由第一tmds收发器311、串列器312、光收发器313所执行的操作皆可由耦接于第一tmds收发器311、串列器312、光收发器313的控制器314透过相应的控制讯号控制第一tmds收发器311、串列器312、光收发器313执行，但可不限于此。在一些实施例中，控制器314可在第一tmds收发器311及串列器312完成初始化之后，再相应地致能光收发器313，借以避免光收发器313将无意义的资料意外地发送至光接收器220，但可不限于此。
38.如图3a所示，光接收器220可包括光收发器321、解串列器（deserializer）322、第二tmds收发器323及控制器324。在一些实施例中，光收发器321可透过光纤330从光收发器313接收光讯号os1，并将光讯号os1转换为第二串列讯号ts2。之后，耦接于光收发器321的
解串列器322可将来自光收发器321的第二串列讯号ts2解串列为第二tmds讯号es2’。接着，耦接于解串列器322的第二tmds收发器323可接收并清理第二tmds讯号es2’中的杂讯，并将经清理后的第二tmds讯号es2’作为视讯电讯号es2而输出至显示器202。
39.在不同的实施例中，上述由光收发器321、解串列器322、第二tmds收发器323所执行的操作皆可由耦接于光收发器321、解串列器322、第二tmds收发器323的控制器324透过相应的控制讯号控制光收发器321、解串列器322、第二tmds收发器323执行，但可不限于此。
40.请参照图3b，其是依据本发明之一实施例绘示的光传输器及光接收器架构图。在图3b情境中，系假设对应于视讯源201的第一视讯标准为sdi标准或dp标准，以及假设对应于显示器202的第二视讯标准为sdi标准或dp标准。
41.如图3b所示，光传输器210包括第一hdmi电路315、串列器312、光收发器313及控制器314。在一些实施例中，第一hdmi电路315可接收视讯电讯号es1，并将视讯电讯号es1转换为第一hdmi讯号hs1。之后，耦接于第一hdmi电路315的串列器312可接收第一hdmi讯号hs1，并将其串列化为第一串列讯号ts1。在一些实施例中，串列器312可经配置以仅能输出具有上述指定传输速率的串列讯号。在此情况下，无论视讯电讯号es1是对应于何种画质的视讯信号，串列器312皆会相应地产生具有上述指定传输速率的串列讯号，但可不限于此。接着，耦接于串列器312的光收发器313可将第一串列讯号ts1转换为具有指定传输速率的光讯号os1。在图3b中，光传输器210可透过连接于光传输器210与光接收器220之间的光纤330将光讯号os1发送至光接收器220。
42.在不同的实施例中，上述由第一hdmi电路315、串列器312、光收发器313所执行的操作皆可由耦接于第一hdmi电路315、串列器312、光收发器313的控制器314透过相应的控制讯号控制第一hdmi电路315、串列器312、光收发器313执行，但可不限于此。在一些实施例中，控制器314可在第一hdmi电路315及串列器312完成初始化之后，再相应地致能光收发器313，借以避免光收发器313将无意义的资料意外地发送至光接收器220，但可不限于此。
43.如图3b所示，光接收器220可包括光收发器321、解串列器322、第二hdmi电路325及控制器324。在一些实施例中，光收发器321可透过光纤330从光收发器313接收光讯号os1，并将光讯号os1转换为第二串列讯号ts2。之后，耦接于光收发器321的解串列器322可将来自光收发器321的第二串列讯号ts2解串列为第二hdmi讯号hs2。接着，耦接于解串列器322的第二hdmi电路325可接收第二hdmi讯号hs2，并将第二hdmi讯号hs2转换为视讯电讯号es2而输出至显示器202。
44.在不同的实施例中，上述由光收发器321、解串列器322、第二hdmi电路325所执行的操作皆可由耦接于光收发器321、解串列器322、第二hdmi电路325的控制器324透过相应的控制讯号控制光收发器321、解串列器322、第二hdmi电路325执行，但可不限于此。
45.在其他实施例中，因应于视讯源201所对应的第一视讯标准及显示器202所对应的第二视讯标准，图3a的光传输器210可任意地与图3a的光接收器220或图3b的光接收器220搭配。相似地，图3b的光传输器210亦可任意地与图3a的光接收器220或图3b的光接收器220搭配使用。
46.举例而言，假设视讯源201及显示器202分别对应于hdmi标准及sdi标准，则视讯源201可依序透过图3a的光传输器210、光纤330及图3b的光接收器220连接至显示器202。举另一例而言，假设视讯源201及显示器202分别对应于sdi标准及hdmi标准，则视讯源201可依
序透过图3b的光传输器210、光纤330及图3a的光接收器220连接至显示器202。举再一例而言，假设视讯源201及显示器202分别对应于dp标准及dvi标准，则视讯源201可依序透过图3b的光传输器210、光纤330及图3a的光接收器220连接至显示器202。
47.此外，在一些实施例中，本发明更提出光纤矩阵器，其可用于在多组视讯源及显示器之间进行光讯号的路由，进而实现更为多样化的视讯传输机制，具体说明如下。
48.请参照图4，其是依据本发明之一实施例绘示的光纤传输系统示意图。在图4中，光纤传输系统400包括光传输器210、光接收器220及光纤矩阵器410，其中光传输器210及光接收器220的细节可参照先前实施例中的说明，于此不另赘述。
49.如图4所示，光纤矩阵器410可包括多个输入端i1~i4、多个输出端o1~o4、控制器411及通讯电路412。为便于说明，以下假设光传输器210系连接于输入端i1，而光接收器220系连接于输出端o2，但可不限于此。
50.在一实施例中，由于显示器202系假设为用于显示视讯源201所撷取的视讯，因此对应于视讯源201及显示器202的输入端i1及输出端o2之间可经配置有一第一对应关系。在此情况下，控制器411可依据输入端i1及输出端o2之间的第一对应关系将输入端i1切换连接于输出端o2。
51.因此，当光传输器210将具有上述指定传输速率的光讯号os1发送至输入端i1之后，输入端i1可直接将光讯号os1转传至输出端o2，而输出端o2可相应地将光讯号os1输出至光接收器220。
52.换言之，在光纤矩阵器410透过输入端i1从光传输器210接收光讯号os1之后，可在未对光讯号os1进行任何处理/转换的情况下，直接透过对应于输入端i1的输出端o2将光讯号os1输出至光接收器220。因此，相较于图1a的电矩阵器140，图4的光纤矩阵器410可以更低的延迟完成讯号传输。
53.并且，相较于电矩阵器140动辄数万美元的售价，光纤矩阵器410仅要价约数千美元，因此实现上的成本亦远低于电矩阵器140。
54.在一些实施例中，设计者可远端透过网路设定输入端i1~i4及输出端o1~o4之间的对应关系。举例而言，在决定输入端i1需对应于输出端o2之后，设计者可在其所操作的电脑装置上运行对应于光纤矩阵器410的控制软体，并在此控制软体上编辑输入端i1及输出端o2之间的第一对应关系。在完成所述第一对应关系的设定之后，上述电脑装置可透过网路发送对应的配置讯号cs至光纤矩阵器410。
55.相应地，耦接于控制器411的通讯电路412可从网路接收配置讯号cs，而控制器411可基于配置讯号cs取得输入端i1及输出端o2之间的第一对应关系，进而依据此第一对应关系将输入端i1切换连接于输出端o2。
56.在其他实施例中，光纤矩阵器410还可提供一控制面板，以供设计者手动设定输入端i1~i4及输出端o1~o4之间的对应关系。在一些实施例中，上述控制面板可包括对应输入端i1~i4及输出端o1~o4的多个发光二极体按键。基此，在决定输入端i1需对应于输出端o2之后，设计者可在控制面板上找出对应于输入端i1的发光二极体按键（下称第一发光二极体按键），以及找出对应于输出端o2的发光二极体按键（下称第二发光二极体按键）。
57.之后，设计者可将第一发光二极体按键设定为对应于第二发光二极体按键，而控制器411可据以取得输入端i1及输出端o2之间的第一对应关系，进而依据此第一对应关系
将输入端i1切换连接于输出端o2，但可不限于此。
58.在其他实施例中，光纤矩阵器410可提供更为复杂的路由功能，其细节详述如下。
59.请参照图5，其是依据图4绘示的光纤传输系统示意图。如图5所示，光纤传输系统500包括光传输器210、光接收器220、光接收器220’、光传输器510、光接收器520及光纤矩阵器410。
60.在图5中，除了输入端i1与输出端o2之间存在第一对应关系之外，输入端i1与输出端o1之间还可经配置以存在第二对应关系。在此情况下，控制器411可依据此第二对应关系将输入端i1切换连接于输出端o1。换言之，输入端i1可同时连接于输出端o1及o2。
61.基此，当光传输器210将具有上述指定传输速率的光讯号os1发送至输入端i1之后，输入端i1可直接将光讯号os1转传至输出端o1及o2。相应地，输出端o1可将光讯号os1输出至连接于输出端o1的光接收器220’，且输出端o2可将光讯号os1输出至连接于输出端o2的光接收器220。
62.在光接收器220’接收光讯号os1之后，可执行相似于光接收器220的操作，以将光讯号os1转换为视讯电讯号es2’，以供显示器202’呈现视讯源201所撷取的视讯。
63.在图5情境中，显示器202’可对应于第三视讯标准，而此第三视讯标准可相同或不同于第一视讯标准及第二视讯标准。举例而言，假设第一视讯标准及第二视讯标准分别为hdmi标准及sdi标准，则第三视讯标准可以是hdmi标准、sdi标准、dp标准及dvi标准的其中任一。相应地，光接收器220’可用于将光讯号os1转换为对应于第三视讯标准的视讯电讯号es2’，以供显示器202’呈现。
64.简言之，光纤矩阵器410可基于上述第一对应关系及第二对应关系而将来自于光传输器210的光讯号os1广播至输出端o1及o2，以让对应的显示器202及202’皆能呈现视讯源201所撷取的视讯画面，但可不限于此。
65.此外，假设显示器502可用于显示由视讯源501所撷取的视讯，则设计者可在将对应的光传输器510及光接收器520分别连接至选定的输入端（例如输入端i2）及输出端（例如输出端o4）之后，建立输入端i2与输出端o4之间的第三对应关系。在此情况下，控制器411可依据输入端i2及输出端o4之间的第三对应关系将输入端i2切换连接于输出端o4。
66.在一实施例中，视讯源501可对应于第四视讯标准，而显示器502可对应于第五视讯标准。在不同的实施例中，第四视讯标准可相同于或不同于第五视讯标准。在一些实施例中，对应于视讯源501的第四视讯标准例如可为hdmi标准、dvi标准、dp标准及sdi的其中之一，但可不限于此。另外，对应于显示器502的第五视讯标准亦可为hdmi标准、dvi标准、dp标准及sdi的其中之一，但可不限于此。
67.在一实施例中，在视讯源501经拍摄而产生对应的视讯电讯号es1a之后，可将视讯电讯号es1a传输至光传输器510。
68.相应地，在光传输器510接收视讯电讯号es1a之后，光传输器510可将视讯电讯号es1a转换为具有上述指定传输速率的光讯号os1a，并将光讯号os1a传输至输入端i2。之后，光纤矩阵器410的输入端i2可直接将光讯号os1a转传至输出端o4，而输出端o4可相应地将光讯号os1a输出至光接收器520。
69.在光接收器520从输出端o4接收具有上述指定传输速率的光讯号os1a之后，光接收器520可将光讯号os1a转换为对应于第五视讯标准的视讯电讯号es2a，并将视讯电讯号
es2a输出至对应于第五视讯标准的显示器502。借此，显示器502即可呈现视讯源501所拍摄的画面。
70.由上可知，在光纤矩阵器410透过输入端i2从光传输器510接收光讯号os1a之后，亦可在未对光讯号os1a进行任何处理/转换的情况下，直接透过对应于输入端i2的输出端o4将光讯号os1a输出至光接收器520，而此过程的延迟同样远低于图1a的电矩阵器140。
71.在其他实施例中，设计者可依图5教示的概念而自由配置其他组合的视讯源/显示器/光传输器/光接收器，并不限于图5所示态样。
72.此外，虽图4、图5中将光纤矩阵器410绘示为包括4个输入端i1~i4及4个输出端o1~o4，但本发明的实施方式可不限于此。在其他实施例中，本领域具通常知识者可依需求而将光纤矩阵器410调整为具任何数量的输入端及输出端。
73.综上所述，在本发明提出的光纤传输系统中，光传输器系经设计为可将从视讯源接收的视讯电讯号转换为具有指定传输速率的光讯号。相应地，光接收器也经设计为可将具有指定传输速率的所述光讯号转换为对应视讯标准的视讯电讯号，以供显示器呈现视讯源所撷取的画面。因此，即便视讯源与显示器对应于不同的视讯标准，光传输器所提供的光讯号可在不需经过任何转换的情况下，直接传送至光接收器。借此，可有效地简化（医学）视讯传输的过程，进而降低成本、延迟及复杂性。
74.此外，透过在光纤传输系统中设置光纤矩阵器的方式，可在多组视讯源/显示器之间进行多个光讯号（其皆具有上述指定传输速率）的路由。并且，由于光纤矩阵器仅是单纯地在具有对应关系的输入端及输出端之间进行光讯号的转传，不需进行额外的信号处理/转换，因此可有效地降低路由时所产生的延迟，进而能够以较低的成本实现。
75.虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。