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Erfindungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Videosystem für ein Spleißgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben
eines Videosystems für
ein Spleißgerät. Die Erfindung
betrifft ferner eine Verwendung des Videosystems.
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Hintergrund der Erfindung
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In
einem Spleißgerät können Lichtwellenleiter
wie zum Beispiel Glasfaserkabel gespleißt, also miteinander verbunden
werden. Das Spleißgerät richtet
die beiden Enden der zu spleißenden
Glasfasern zueinander aus und verschmilzt sie thermisch, beispielsweise
durch Verschweißen über einen
Lichtbogen. Unter anderem zum Justieren der Glasfasern werden in
Spleißgeräten Videosysteme
mit einer oder mehreren Kameras eingesetzt. Dafür können Complementary Metall Oxyd
Semiconductor, CMOS-Kameras verwendet werden, bei denen Bilddaten
in digitaler Form vorliegen, oder auch Charge-coupled-device, CCD-Kameras.
Wenn eine Kamera ein analoges Bildsignal liefert, wird dieses in der
Regel über
einen Analog-Digital-Umsetzer
in ein digitales Bildformat umgewandelt.
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Die
Bilddaten der Kameras können
in einem Mikroprozessor ausgewertet werden, um beispielsweise, eine
Justierung der Glasfasern vorzunehmen. Dabei können zwei oder mehr Kameras
ein gesetzt werden, um eine Positionierung für drei Koordinatenachsen zu
gewährleisten.
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Die
Kameras werden in der Regel über
eine programmierbare Logik wie ein Programmable Logic Device, PLD,
oder ein Field Programmable Gate Array, FPGA, an den Mikroprozessor
angeschlossen. Die programmierbare Logik hat dabei die Aufgabe, eine
Zeitsteuerung, englisch Timing, zu gewährleisten, die Bilddaten zwischenzuspeichern
und einen Zugriff auf Zeilen und Spalten der Bilddaten zu ermöglichen.
Daneben lassen sich unter anderem auch spezielle Kamerafunktionen
steuern.
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Ein
FPGA für
ein Videosystem wird beispielsweise angesprochen über einen
16 Bit breiten Datenbus und einen 24 Bit breiten Adressbus. Ähnlich wie
bei einem Mikrocontroller können
Befehle zur Ansteuerung eines FPGA in einem Speicher abgelegt werden,
von wo sie bei Bedarf an den FPGA übertragen werden. Ein derartiger
FPGA oder eine vergleichbare programmierbare Logik benötigt eine relativ
hohe Anzahl von Leitungen, die beispielsweise auf einer Platine
einen entsprechend großen Platzbedarf
aufweisen. Ferner ist es für
die Verarbeitung der Bilddaten nötig,
für die
programmierbare Logik eine Takterzeugung vorzusehen, entsprechend von
Synchronisationssignalen der Kameras. Die zusätzlichen Taktsignale beeinträchtigen üblicherweise aber
die elektromagnetische Verträglichkeit,
EMV und erhöhen
den Schaltungsaufwand.
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Aufgabe der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Videosystem für ein Spleißgerät und ein Verfahren zum Betreiben
des Videosystems aufzuzeigen, bei dem Bilddaten von mehreren Kameras
mit reduzier tem Schaltungsaufwand verarbeitet werden können. Es
ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung für das Videosystem
anzugeben.
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Diese
Aufgaben werden mit den Gegenständen
der unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Videosystem für ein Spleißgerät einen Prozessor mit integrierter
Kameraschnittstelle. Ferner sind eine erste und eine zweite Kamera
vorgesehen. Eine Auswahleinrichtung weist einen Schnittstellenausgang
auf, der mit der Kameraschnittstelle gekoppelt ist, sowie einen
ersten Schnittstelleneingang, der mit der ersten Kamera gekoppelt
ist, einen zweiten Schnittstelleneingang, der mit der zweiten Kamera gekoppelt
ist, und einen Steuereingang zur Zuführung eines Auswahlsignals.
Der erste oder der zweite Schnittstelleneingang ist in Abhängigkeit
des Auswahlsignals mit dem Schnittstellenausgang koppelbar.
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Durch
das Vorsehen eines speziellen Prozessors mit integrierter Kameraschnittstelle
und einer einfach zu realisierenden Auswahleinrichtung kann der
Schaltungsaufwand des Videosystems für ein Spleißgerät deutlich reduziert werden.
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Kurze Beschreibung von einigen Ansichten
der Erfindung
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Die
Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren näher
erläutert.
Funktions- bezie hungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen gleiche
Bezugszeichen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines Videosystems gemäß der Erfindung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Auswahleinrichtung,
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3 ein
beispielhaftes Blockschaltbild einer Auswahleinrichtung mit angeschlossenen
Kameras gemäß der Erfindung,
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4 ein
beispielhaftes Blockschaltbild einer Auswahleinrichtung mit Kameras
und Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung,
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5 ein
Ausführungsbeispiel
einer herkömmlichen
Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen,
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6A eine
erste beispielhafte Darstellung einer beleuchteten Lichtleitfaser,
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6B eine
zweite beispielhafte Darstellung einer beleuchteten Lichtleitfaser,
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7 ein
Ausführungsbeispiel
einer Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung
und
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8 ein
beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm für eine Steuerung von Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Videosystems für
ein Spleißgerät gemäß der Erfindung.
Dabei sind ein Prozessor 1, eine Auswahleinrichtung 2 sowie
eine erste und eine zweite Kamera 3, 4 vorgesehen.
Die Kamera 3 ist mit einem Anschluss 31 an einen
ersten Schnittstelleneingang 21 der Auswahleinrichtung 2 angeschlossen.
Gleichermaßen
ist die Kamera 4 mit einem Anschluss 41 an einen
zweiten Schnittstelleneingang 22 der Auswahleinrichtung 2 gekoppelt.
Ein Schnittstellenausgang 29 der Auswahleinrichtung 2 ist
an eine Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 angeschlossen. Die
Anschlussleitungen der Kameras 3, 4 und des Prozessors 1 an
die Auswahleinrichtung 2 sind in dem Ausführungsbeispiel
als Datenbus mit mehreren parallelen Datenleitungen ausgeführt.
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Über einen
Steuereingang 28 der Auswahleinrichtung 2 kann
ein Auswahlsignal zugeführt
werden, in dessen Abhängigkeit
alternativ der erste Schnittstelleneingang 21 oder der
zweite Schnittstelleneingang 22 mit dem Schnittstellenausgang 29 gekoppelt
wird. Dadurch wird in diesem Ausführungsbeispiel entweder der
Anschluss 31 der ersten Kamera 3 oder der Anschluss 41 der
zweiten Kamera 4 mit der Kameraschnittstelle 11 des
Prozessors 1 gekoppelt. Das Auswahlsignal kann auch vom
Prozessor 1 erzeugt werden.
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Über die
Kameraschnittstelle 11 können Bilddaten CAM empfangen
werden. Dies kann beispielsweise in digitaler Form erfol gen, so
dass die Bilddaten CAM in digitalisierter Form in den Prozessor
eingelesen werden. Wenn Bildsignale CAM in analoger Form vorliegen,
können
diese beispielsweise über
einen Analog-Digital-Wandler in eine digitalisierte Form umgesetzt
werden, bevor sie der Kameraschnittstelle 11 zugeführt werden.
Alternativ weist der Prozessor 1 eine Kameraschnittstelle 11 mit
einem analogen Eingang für
analoge Bildsignale CAM auf.
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Über die
Kameraschnittstelle 11 können auch Steuersignale CTRL
zur Steuerung einer jeweils über
die Auswahleinrichtung 2 mit der Kameraschnittstelle 11 gekoppelten
Kamera 3, 4 abgegeben werden. Durch die Steuersignale
CTRL kann auf Funktionen der angeschlossenen Kamera zugegriffen
werden. Beispielsweise können
Empfindlichkeit, Verschlusszeiten, Schärfe oder andere Funktionen eingestellt
werden. Ebenso ist es über
die Steuersignale CTRL möglich,
einen Bildausschnitt auszuwählen,
der als Bildsignal übertragen
werden soll, eine Spiegelung oder eine Drehung des Bildausschnitts
in der Kamera vorzunehmen oder auch einen Weißabgleich in der Kamera durchführen zu
lassen. Auch für die
Steuersignale CTRL können
mehrere Datenleitungen vorgesehen sein. Beispielsweise sind für die Steuersignale
CTRL vier Datenleitungen und für
die Bildsignale CAM zehn Datenleitungen vorgesehen.
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Die
Kameras 3, 4 können
beispielsweise als CMOS-Kameras ausgeführt sein oder alternativ als CCD-Kameras.
Es können
auch Kameras mit anderen Technologien eingesetzt werden, so lange
jeweils ein Bildsignal in einem für die Kameraschnittstelle 11 geeigneten
Format abgegeben oder in das geeignete Format umgewandelt werden
kann. Als Prozessor 1 kann beispielsweise ein XScale® Prozessor
von Intel® eingesetzt
werden, der chip intern über
eine entsprechende Kameraschnittstelle 11 verfügt. Auf
dem Prozessor 1 wird ansonsten das Betriebssystem ausgeführt, das
unter anderem eine grafische Benutzeroberfläche mit Menüs und Bildschirmmeldungen bereitstellen
kann. Ferner läuft
auf dem Prozessor 1 ein Steuerprogramm für den Spleißprozess.
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Der
Prozessor 1 kann ein monolithisch integrierter Baustein
sein, bei dem die Kameraschnittstelle 11 und der Prozessor
gemeinsam auf dem gleichen Chip integriert sind. Die Auswahleinrichtung 2 kann
dabei außerhalb
des Prozessors angeordnet sein, beispielsweise auf einem weiteren
Chip. Alternativ kann ein Prozessor 1 vorgesehen werden,
bei dem die Auswahleinrichtung 2 in den Prozessor 1 integriert
ist.
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Bei
einer Verwendung des erfindungsgemäßen Videosystems in einem Positionierungssystem für Lichtleitfasern
in einem Spleißgerät sind die
Kameras 3, 4 vorgesehen zur Beobachtung der zu
spleißenden
Fasern. Dies dient unter anderem dazu, die Fasern vor dem eigentlichen
Spleißvorgang
entsprechend auszurichten. Die Fasern können beispielsweise Glasfasern
oder Kunststofffasern sein. Um die Ausrichtung korrekt vornehmen
zu können,
ist es notwendig, eine Lage der Fasern im Spleißgerät dreidimensional auszuwerten.
Dafür ist
es erforderlich, zwei oder mehr Kameras, die entsprechend angeordnet
sind, einzusetzen. Das Videosystem wird auch zur Erkennung von Fasern
im Spleißgerät eingesetzt. Ebenso
kann eine optische Prüfung
von Fasern vorgenommen werden, zum Beispiel bezüglich einer Verschmutzung der
Fasern, einer Oberfläche
der Endflächen
der Fasern oder einem Winkel der Endflächen. Weiterhin kann durch
das Videosystem eine optische Prüfung
des Spleißergebnisses
durchgeführt
werden.
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Beim
Betreiben des Videosystems wird ein Bildsignal von einer ersten
Kamera 3 und ein Bildsignal von einer zweiten Kamera 4 empfangen.
In Abhängigkeit
eines Auswahlsignals am Steuereingang 28 wird eine Kamera
aus der ersten oder der zweiten Kamera 3, 4 ausgewählt. Das
Bildsignal CAM der ausgewählten
Kamera wird schließlich
an die Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 weitergeleitet. Dabei
können
auch von der Kameraschnittstelle Steuersignale CTRL empfangen und
an die ausgewählte
Kamera weitergeleitet werden. Durch die Steuersignale CTRL können neben
den oben beschriebenen Möglichkeiten
eine Ansteuerung der jeweils ausgewählten Kamera durchgeführt werden und/oder
ein Auslesevorgang eines Bildes aus der Kamera als Bildsignal CAM
eingeleitet werden. Somit lässt
sich durch eines der Steuersignale CTRL ein Auslesezeitpunkt beziehungsweise Übertragungszeitpunkt
eines von der Kamera 3, 4 aufgenommenen Bildes
steuern.
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Da
eine zeitliche Steuerung der Auswahleinrichtung 2 über das
Auswahlsignal erfolgen kann, ist es im Gegensatz zu bisherigen Lösungen bei
der erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Videosystems nicht notwendig, eine Takterzeugung für die Auswahleinrichtung 2 vorzusehen.
Eine Synchronisierung kann beispielsweise direkt zwischen Prozessor 1 und
ausgewählter
Kamera 3, 4 erfolgen. Timingprobleme können somit
verringert beziehungsweise vermieden werden.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Auswahleinrichtung 2 gemäß der Erfindung, wie sie beispielsweise
im Ausführungsbeispiel
in 1 eingesetzt werden kann. Die Auswahleinrichtung 2 weist Anschlüsse 21a bis 21n für den ersten
Schnittstelleneingang 21 sowie Anschlüsse 22a bis 22n für den zweiten
Schnittstelleneingang 22 auf. Die Zahl der Anschlüsse 21a bis 21n beziehungsweise 22a bis 22n hängt von
der Anzahl der Datenleitungen zur Übertragung der Bilddaten beziehungsweise
des Bildsignals und der Zahl der Leitungen für die Übertragung der Steuersignale
ab.
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Weiterhin
sind Anschlüsse 29a bis 29n für den Schnittstellenausgang 29 vorgesehen.
Die Anschlüsse 29a bis 29n sind über Schalter
S1a bis S1n, die gemeinsam geschaltet werden, mit den Anschlüssen 21a bis 21n koppelbar.
Alternativ können die
Anschlüsse 29a bis 29n über Schalter
S2a bis S2n mit den Anschlüssen 22a bis 22n gekoppelt
werden. Auch die Schalter S2a bis S2n werden gemeinsam angesteuert.
Die Ansteuerung erfolgt dabei über das
Auswahlsignal am Steuereingang 28. Somit können Bilddaten
beziehungsweise Bildsignale CAM oder Steuersignale CTRL von und
zu den angeschlossenen Kameras an und von der an den Anschlüssen 29a bis 29n angeschlossenen
Kameraschnittstelle 11 übertragen
werden.
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Die
Schalter S1a bis S1n sowie S2a bis S2n können beispielsweise durch Bipolar-
oder Feldeffekttransistoren oder andere elektronisch schaltbaren
Elemente ausgeführt
werden. Die Funktion der Auswahleinrichtung 2 kann auch
durch einen programmierbaren Logikschaltkreis wie einen FPGA gebildet
sein. Als programmierbarer Logikschaltkreis kann auch ein PLD eingesetzt
werden.
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Bei
Verwendung eines FPGA kann dieser jedoch sehr einfach aufgebaut
sein, da unter anderem eine Takterzeugung für einen synchronen Betrieb
der Auswahleinrichtung 2 nicht notwendig ist. Im Gegensatz
zu einer herkömmlichen
Lösung
ist es auch nicht unbedingt nötig,
einen Speicherbaustein für
den FPGA vorzusehen, in dem Bilddaten zwischengespeichert werden
können,
da die Bilddaten direkt von der ausgewählten Kamera an die Kameraschnittstelle 11 übertragen
werden. Zudem ist der Programmieraufwand für eine Programmierung des FPGA
im Betrieb verringert. Dies führt
auch insgesamt zu einem niedrigeren Stromverbrauch einer als FPGA ausgebildeten
Auswahleinrichtung 2. Da auch die bei der herkömmlichen
Lösung
notwendigen Datenleitungen und Adressleitungen für den FPGA entfallen können, sinkt
auch der Platzbedarf für
die Leitungen auf einer Platine. Die Beeinträchtigung der EMV durch Taktsignale
ist ebenfalls verringert.
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3 zeigt
in einem beispielhaften Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer Auswahleinrichtung 2 mit
angeschlossenen Kameras gemäß der Erfindung.
In dem Ausführungsbeispiel
ist eine zusätzliche
dritte Kamera 8 mit einem Anschluss 81 vorgesehen.
Die weitere Kamera 8 ist an einen weiteren Schnittstelleneingang 23 der
Auswahleinrichtung 2 angeschlossen. Analog zum ersten und
zweiten Schnittstelleneingang 21, 22 ist auch
der weitere Schnittstelleneingang 23 in Abhängigkeit
des Auswahlsignals am Steuereingang 28 mit dem Schnittstellenausgang 29 koppelbar.
Beispielsweise wird von der Kamera 8 ein weiteres Bildsignal
empfangen. Beim Auswählen
einer Kamera in Abhängigkeit
des Auswahlsignals kann auch die weitere Kamera 8 ausgewählt werden
und ihr Bildsignal über
den Schnittstellenausgang 29 an die hier nicht gezeigte
Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 weitergeleitet werden.
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Dadurch
wird es in dem Spleißgerät möglich, auch
weitere Bilddaten aus der Beobachtung der zu spleißenden Fasern
aus zuwerten. Der Schaltungsaufwand in der Auswahleinrichtung 2 wird
dabei nur unwesentlich erhöht.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
der Erfindung mit einer Auswahleinrichtung 2, Kameras 3, 4 und
Beleuchtungsquellen 5, 6. Ein Prozessor 1 mit
Kameraschnittstelle 11 ist aus Übersichtsgründen in 4 nicht
dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel
ist für
die Kamera 3 eine Beleuchtungsquelle 5 und für die Kamera 4 die
Beleuchtungsquelle 6 vorgesehen. Die Beleuchtungsquellen 5, 6 sind
als Leuchtdioden, englisch Light Emitting Diodes, LED ausgeführt. Es
können
jedoch auch andere Leuchtmittel als Beleuchtungsquellen 5, 6 vorgesehen
werden.
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Die
Auswahleinrichtung 2 weist einen ersten und einen zweiten
Steuerausgang 210, 220 zur Ansteuerung der Beleuchtungsquellen 5, 6 auf.
Dabei ist der erste Steuerausgang 210 mit einer Versorgungseinrichtung 51 für die Beleuchtungsquelle 5 gekoppelt.
Analog dazu ist der zweite Steuerausgang 220 mit einer
Versorgungseinrichtung 61 für die Beleuchtungsquelle 6 gekoppelt.
Durch entsprechende Signale an den Steuerausgängen 210, 220 können die
Beleuchtungsquellen 5, 6 ein- beziehungsweise ausgeschaltet
werden. Dadurch ist es möglich,
jeweils eine der Beleuchtungsquellen 5, 6 einzuschalten,
um eine Beleuchtung für
die jeweilige Kamera 3, 4 zu gewährleisten.
Es ist also möglich,
jeweils nur die Beleuchtungsquelle für die durch das Auswahlsignal
ausgewählte
Kamera einzuschalten. Somit werden die Beleuchtungsquellen in Abhängigkeit
des Auswahlsignals für
die Kameras angesteuert, von denen Bildsignale empfangen werden.
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Die
Versorgungseinrichtungen 51, 61 dienen beispielsweise
einer Spannungsversorgung oder einer Stromversorgung der Leuchtdioden 5, 6.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer herkömmlichen
Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen. Dabei sind als Beleuchtungsquellen 5, 6 Leuchtdioden
unterschiedlicher Farbe vorgesehen, gekennzeichnet durch eine unterschiedliche
Schraffur der Leuchtdioden 5, 6. In der Anordnung
wird eine Lichtleitfaser 7 beleuchtet. Ferner sind Objektive 33, 43 zur
Abbildung des Objekts, also der Lichtleitfaser 7, auf eine
Kamerachipfläche
der Kameras 3, 4 sowie Farbfilter 32, 42 vorgesehen.
Die Kameraachsen der Kameras 3 und 4 liegen vorzugsweise
etwa im rechten Winkel zueinander. Die Farbfilter 32, 42 lassen nur
Wellenlängen
durch, die im Bereich des Lichtes der jeweiligen Beleuchtungsquelle 5, 6 der
jeweiligen Achse liegen. Dies ist zur Verdeutlichung durch eine entsprechende
Schraffur der Farbfilter 32, 42 gekennzeichnet.
Durch den Einsatz von unterschiedlich farbigen Leuchtdioden 5, 6 mit
den entsprechenden Farbfiltern 32, 42 auf den
zwei optischen Achsen wird verhindert, dass Licht der jeweils anderen
Leuchtdiode eine Bildstörung
bei der nicht zugehörigen
Kamera erzeugt, beispielsweise durch Störlicht auf der Chipfläche der
Kamera. Dadurch können
die beiden farbigen Leuchtdioden 5, 6 gleichzeitig
eingeschaltet bleiben.
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Die 6A und 6B zeigen
beispielhafte Darstellungen von beleuchteten Lichtleitfasern 7.
In 6A ist bestimmungsgemäß, beispielsweise durch den
Einsatz der Farbfilter 32, 42 der Kern der Faser 7 mit
Licht 71 beleuchtet. Ohne eine entsprechende Filterung
könnte
es bei der Beleuchtung der Faser 7 zum Auftreten eines
Störlichts 72 kommen, wie
in 6B dargestellt.
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden
die Leuchtdioden 5, 6 nur zu für die Kameras 3, 4 notwendigen
Zeitpunkten eingeschaltet. Beispielsweise wird die Leuchtdiode 5 nur
während
des Zeitraums der Aufnahme eines Bildes mit der Kamera 3 eingeschaltet,
während
die Leuchtdiode 6 nur während
einer Aufnahme eines Bildes mit der Kamera 4 eingeschaltet
wird. Dadurch wird vermieden, dass das Licht der Leuchtdiode 6 ein
Bild der Kamera 3 und das Licht der Leuchtdiode 5 ein
Bild der Kamera 4 störend
beeinflusst. Durch das Ausschalten der nicht benötigten Beleuchtungsquelle wird
zudem in der erfindungsgemäßen Anordnung
Strom gespart.
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Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Steuerung
der Beleuchtungsquellen kann somit auf Farbfilter und verschiedenfarbige
Leuchtdioden beziehungsweise Beleuchtungsquellen verzichtet werden.
Es können
somit auch Beleuchtungsquellen mit identischer Strahlungsbandbreite
im optischen Spektrum eingesetzt werden. Dadurch wird ermöglicht, dass
auch breitbandige Strahlungsquellen wie weiße Leuchtdioden eingesetzt
werden können
und Zusatzkosten durch die Farbfilter sowie unterschiedlich farbige
Leuchtdioden vermieden werden können.
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Die
Ausblendung von störendem
Reflexlicht einer nicht zugeordneten Beleuchtungsquelle beruht dabei
auf einem Zeitmultiplexverfahren. Weil nur die der jeweils aktiven
Kamera zugeordnete Beleuchtungsquelle eingeschaltet wird, kann von
der zweiten Beleuchtungsquelle kein Störlicht in diese Kamera ge langen.
Bei der Ansteuerung der Beleuchtungsquellen ist jedoch die Auslesetechnik
der verwendeten Kameras beziehungsweise Kamerachips zu beachten.
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Bei
Kameras mit einem globalem Verschluss, englisch Global Shutter,
findet die Belichtung aller Pixel im gleichen Zeitintervall statt.
Wenn dieser Belichtungszeitraum beendet ist, werden alle Pixel des
Kamerachips gleichzeitig inaktiv. Beispielsweise werden die bis
dahin erzeugten Ladungen in einen optisch abgedeckten Bereich übertragen,
etwa bei einem CCD-Chip.
Die gleichzeitig übertragenen Pixel
stellen somit die an den Prozessor zu übertragenden Bilddaten dar.
Eine Beleuchtung kann entsprechend den Belichtungszeiträumen der
jeweils angesteuerten Kamera vorgenommen werden.
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Bei
Kameras mit einem rollenden Verschluss, englisch Rolling Shutter,
läuft eine
so genannte Abtastlinie, englisch Scan Line, die einer horizontalen
Bildzeile entspricht, zeitlich kontinuierlich in vertikaler Richtung über die
Sensorfläche
oder Chipfläche.
Die Pixel der Sensorfläche,
die auf der Abtastlinie liegen, werden ausgelesen und danach zurückgesetzt
beziehungsweise gelöscht.
Die übrigen
Pixel, also sowohl überhalb
als auch unterhalb der Abtastlinie sind lichtempfindlich. Dies ist
bei der Beleuchtung beziehungsweise der Steuerung der Beleuchtung
zu berücksichtigen.
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Da
die Chipfläche
bei Kameras mit rollendem Verschluss nie vollständig inaktiv ist, könnte bei
kontinuierlicher Beleuchtung auch das Streulicht der jeweils anderen
Lichtquelle aufgenommen und beim nächsten ausgelesenen Einzelbild
einen störenden Einfluss
hinterlassen. Daher erfolgt bei der Steuerung der Beleuchtung von
Kameras mit rollendem Verschluss derart, dass die Bildbelichtung
nur während
einer Austastlücke
der Kamera vorgenommen wird. Die Beleuchtung erfolgt somit für die gesamte abzutastende
Bildfläche
der jeweils ausgewählten Kamera.
Das Bild der jeweils anderen Kamera wird nicht beeinflusst, da dass
in diesem Zeitraum von der anderen Kamera abgetastete Bild nicht
an die Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 übertragen
wird.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Prinzip
werden die Bilder der Kameras 3, 4 abwechselnd
an den Prozessor 1 weitergeleitet. Dadurch kommt es bei der Übertragung
der Bildsignale zu einer effektiven Halbierung der Bildrate der
einzelnen Kameras 3, 4, weil nur jedes zweite
Bild einer Kamera übertragen wird.
Eine Bildrate bei der Erzeugung der Bildsignale in den Kameras 3, 4 kann
davon unberührt
bleiben.
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8 zeigt
ein beispielhaftes Signal-Zeitdiagramm für Steuerungen der Beleuchtungsquellen
gemäß der Erfindung.
Ein Signal VSYNC stellt ein Synchronisationssignal für eine Bildabtastung
dar. Bei einem hohen Pegel des Signals VSYNC weisen die Kameras
eine Abtastlücke
auf, das heißt,
während dieses
Zeitraumes findet keine Abtastung des Bildes statt.
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Für die Beleuchtung
von Kameras 3, 4 mit globalem Verschluss können an
den Steuerausgängen 210, 220 Signale
gemäß in 8 gezeigten
Signalen ICONT1 und ICONT2 abgegeben werden. Dadurch werden die
Beleuchtungsquellen 5, 6 abwechselnd kontinuierlich
während
eines Belichtungszeitraumes für
die jeweilige Kamera eingeschaltet.
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Bei
einer Kamera mit rollendem Verschluss können die Signale an den Steuerausgängen 210, 220 in 8 gezeigten
Signalen IP1 und IP2 entsprechen. Die Signale IP1 und IP2 weisen
einen hohen Pegel auf, der synchron mit dem Synchronisierungssignal
VSYNC ist, wobei nur jeweils jeder zweite Impuls des Signals VSYNC
auf die Signale IP1 und IP2 abgebildet ist. Das Synchronisationssignal VSYNC
ist für
beide Kameras im Wesentlichen gleich. Ein Abtasten des Bildes mit
der Abtastlinie erfolgt in dem auf den jeweiligen Beleuchtungspuls
folgenden Abtastzeitraum. Da nur jedes zweite abgetastete Bild auch
an den Prozessor 1 übertragen wird,
erfolgt die Beleuchtung somit jeweils nur für das jeweilige Bild für die jeweilige
Kamera.
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Bei
dieser pulsförmigen
Beleuchtung muss die Leuchtstärke
der Beleuchtungsquellen oder Leuchtdioden größer sein als bei einer kontinuierlichen
Ansteuerung, da im Zeitraum des Pulses des Signals VSYNC die gesamte
zur ausreichenden Belichtung nötigen
Lichtenergie auf den Sensor beziehungsweise die Chipfläche treffen
sollte. Da es bei Leuchtdioden möglich
ist, bei entsprechendem Puls-Pause-Verhältnis kurzzeitig eine wesentlich
höhere
Helligkeit zu erreichen als nominal angegeben, lässt sich eine solche Ansteuerung
ohne erheblichen Mehraufwand realisieren. Dabei spricht man auch von
einer Übersteuerung
der Leuchtdiode.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Prinzip
wird es möglich,
mit geringem Schaltungsaufwand eine Ansteuerung von zwei oder mehreren
Kameras mit zugehöriger
Beleuchtungssteuerung zu realisieren.
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Die
Beleuchtungssteuerung gemäß der Erfindung
könnte
jedoch auch eigenständig
für andere Beleuchtungsszenarien
zur Kamerabeleuchtung eingesetzt werden.
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Weiterhin
könnte
für eine
besonders preisgünstige
Variante eines Spleißgeräts ein Kamerasystem
eingesetzt werden, das nur eine Kamera aufweist, die mit einem Prozessor
mit integrierter Kameraschnittstelle verbunden ist. Auch ein derartiges
Kamerasystem hätte
den Vorteil, dass keine externe Takterzeugung in einem separaten
FPGA und kein zusätzlicher
Speicher für
das FPGA erforderlich sind. Auf eine Beleuchtungssteuerung könnte in
diesem Fall ebenfalls verzichtet werden.
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- 1
- Prozessor
- 2
- Auswahleinrichtung
- 3,
4, 8
- Kamera
- 5,
6
- Beleuchtungsquelle,
LED
- 7
- Lichtleitfaser
- 11
- Kameraschnittstelle
- 21,
22, 23
- Schnittstelleneingang
- 22a,
22n, 21a, 21n
- Schnittstelleneingang
- 29,
29a, 29n
- Schnittstellenausgang
- 28
- Steuereingang
- 210,
220
- Steuerausgang
- 31,
41
- Anschluss
Kamera
- 32,
42
- Filter
- 33,
43
- Objektiv
- 51,
61
- Versorgung
Beleuchtung
- 71
- Licht
- 72
- Störlicht
- S1a,
S1n, S2a, S2n
- Schalter
- VSYNC
- Synchronisationssignal
- IP1,
IP2
- Steuersignal
- ICONT1,
ICONT2
- Steuersignal
- CAM
- Kamerasignal
- CTRL
- Steuersignal