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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Signalverarbeitung für eine Bildaufnahmevorrichtung,
die an einem distalen Ende eines Einführabschnitts einer Endoskopvorrichtung
angeordnet ist.
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Eine
endoskopische Vorrichtung weist üblicherweise
eine Lichtquelle (einen Lichtleiter oder dergleichen) und eine Objektivlinse
auf, die beide an einem distalen Ende eines Einführabschnitts angebracht sind;
die Lichtquelle beleuchtet das Innere der Körperhöhle und die Objektivlinse wird
verwendet, Beobachtungsbilder aufzunehmen. Ein von der Objektivlinse
gebildetes Beobachtungsbild wird durch eine Halbleiterbildaufnahmevorrichtung
(beispielsweise einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor) photoelektrisch
in ein Bildsignal umgewandelt. Das Bildsignal wird dann einer Kamerasteuereinheit
(CCU) übertragen
und dann verschiedenen Arten von Bildverarbeitung unterworfen, beispielsweise
einer Einstellung des Weißabgleichs. Das
Signal wird schließlich
an einem Anzeigeabschnitt dargestellt.
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Eine
Beobachtungsperson betätigt
einen Betätigungsabschnitt,
um das distale Ende des Einführabschnitts
einzuführen,
wobei das distale Ende gebogen wird, so dass sich das distale Ende
an die Form des Inneren der Körperhöhle anpasst.
Die Beobachtungsperson beobachtet sich bewegende Bilder und betätigt einen
Verschlussschalter, der an einem Betätigungsabschnitt angeordnet
ist, um Standbilder von möglicherweise
notwendigen Beobachtungspunkten darzustellen.
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CMOS-Bildsensor
sind für
gewöhnlich
dadurch gekennzeichnet, dass sie die Verringerung von Einzelchip-Herstellungskosten
einfacher erlauben als CCD-Bildsensoren, jedoch die Wahrscheinlichkeit besteht,
dass aufgenommene Bilder aufgrund eines Ladungsneustarts unmittelbar
nach Auslesen von Ladungen verzerrt werden.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine endoskopische Vorrichtung, die
ermöglicht,
dass Ladungen gleichzeitig mit einem Bildaufnahmevorgang gesammelt
werden, der von einem CMOS-Bildsensor durchgeführt wird, um zu ermöglichen,
dass unverzerrte und unverschleierte Beobachtungsbilder aufgenommen
werden, auch bei einem sich rasch bewegenden Objekt, sowie ein Bildaufnahmeverfahren
für die
endoskopische Vorrichtung.
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Eine
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung schafft eine endoskopische Vorrichtung, aufweisend einen
Endoskophauptkörper
mit einem Einfuhrabschnitt mit einem CMOS-Bildsensor an einem distalen
Ende zur Aufnahme eines Bilds von einem Objekt, das von einer Lichtquelle
in einer Körperhöhle beleuchtet
wird, die von externem Licht nicht erreicht wird, wobei das Bild
ein sich bewegendes Bild oder ein Standbild aufweist, und einen Schalter,
der mit dem Einfuhrabschnitt verbunden ist, um eine Anweisung zur
Aufnahme eines Standbilds auszugeben; eine Kamerasteuereinheit mit
einem Steuerabschnitt, der in Antwort auf eine Betätigung des
Schalters eine Rückstellung
durchführt,
indem die Lichtquelle gelöscht
wird und in allen aus einer Mehrzahl von Pixeln, die in einer Matrix
in dem CMOS-Bildsensor angeordnet sind, gesammelte Ladungen auszugeben
und welche dann eine Standbildaufnahmesteuerung durch Leuchtenlassen
der Lichtquelle in dem rückgestellten
Zustand durchführt, was
es dem CMOS-Bildsensor erlaubt, ein Standbild aufzunehmen und nach
der Bildaufnahme die Lichtquelle löscht und die Ladung von jedem
der Pixel leist; und einen Monitor, der ein Beobachtungsbild darstellt,
welches das aufgenommene Bewegungsbild oder Standbild aufweist,
sowie Informationen des Beobachtungsbilds.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schafft ein Bildaufnahmeverfahren für ein Endoskop,
das das Innere einer Körperhöhle auf
der Grundlage eines Bewegungsbilds oder Standbilds beobachtet, wobei
das Verfahren aufweist: vor der Aufnahme des Standbilds in einer
durch eine Lichtquelle beleuchteten Körperhöhle das Löschen der Lichtquelle; Rückstellen
der Ladungen, die in allen aus einer Mehrzahl von Pixeln gesammelt
sind, welche in einem CMOS-Bildsensor in einer Matrix angeordnet
sind; Leuchtenlassen der Lichtquelle in dem Rückstellzustand; und, während die
in den jeweiligen Pixeln gesammelten Ladungen gelesen werden, erneutes
Löschen
der Lichtquelle und gleichzeitiges Lesen der gesammelten Ladungen
von allen Pixeln während
der gleichen Aufladungsperiode.
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Vorteile
der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt,
ergeben sich teilweise aus der Beschreibung oder können durch
Umsetzung der Erfindung herausgefunden werden. Vorteile der Erfindung
können
mittels der Einrichtungen und Kombinationen realisiert und erhalten
werden, wie sie speziell nachfolgend herausgestellt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN
DER ZEICHNUNG
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Die
beigefügte
Zeichnung, welche hier aufgenommen wird in und einen Teil bildet
von der Beschreibung, zeigt Ausführungsformen
der Erfindung und dient zusammen mit den obigen allgemeinen Ausführungen
und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen
zur Erläuterung
der Grundsätze
der Erfindung.
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1 ist
eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration eines Bildaufnahmesystems
gemäß einer
ersten Ausführungsform
zeigt;
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2 ist
eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration einer endoskopischen
Vorrichtung zeigt, bei der das Bildaufnahmesystem gemäß der ersten
Ausführungsform
angeordnet ist;
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3 ist
ein Zeitdiagramm, das einen Bildaufnahmevorgang darstellt, der von
dem Bildaufnahmesystem durchgeführt
wird, das in der endoskopischen Vorrichtung angeordnet ist;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das den Bildaufnahmevorgang darstellt, der von
dem Bildaufnahmesystem durchgeführt
wird, das in der endoskopischen Vorrichtung angeordnet ist;
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5 ist
ein Zeitdiagramm, das einen Bildaufnahmevorgang darstellt, der von
einem Bildaufnahmesystem gemäß einer
zweiten Ausführungsform
durchgeführt
wird; und
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6 ist
eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration eines CMOS-Bildsensors
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
ein Beispiel der allgemeinen Konfiguration eines Bildaufnahmesystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Das
Bildaufnahmesystem 1 ist aufgebaut aus einem CMOS-Bildsensor 1,
der ein Bild von einem Objekt aufnimmt und das Bild photoelektrisch
in ein Bildsignal wandelt; einen CMOS-Sensor-Treibersteuerschaltkreis 2,
der den CMOS-Bildsensor 1 treibt; einen Rauschentfernungsschaltkreis/AGC/AG-Schaltkreis 3,
der eine Rauschentfernung und Verstärkungseinstellung an dem erzeugten Bildsignal
durchführt,
um ein digitales Signal zu liefern; einem Digitalsignalprozessor
(DSP) 4, der verschiedene Arten von Bildverarbeitung an
dem digitalen Bildsignal durchführt,
beispielsweise Bildsynthese und Weißabgleich; einer Lichtquelle 5 (LEDs 5a, 5b),
die einen Bildaufnahmebereich während
eines Bildaufnahmevorgangs beleuchten, der von dem CMOS-Bildsensor 1 durchgeführt wird;
einem LED-Treiber 6 (6a, 6b), der durch
einen Treibervorgang die Emissionsmenge von den LEDs 5a, 5b steuert;
einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU [Steuerabschnitt]) 7,
die die gesamte Vorrichtung steuert und Rechenprozesse durchführt; einem „Einfrier"-Schalter 8,
der verwendet wird, eine Verschlussanweisung (Auslösevorgang)
auszugeben, um es dem Bildsensor 1 zu ermöglichen,
Standbilder aufzunehmen; einem Speicherabschnitt 9, der
bearbeitete Bilddaten, die vom DSP 4 ausgegeben werden,
in Rahmen- oder Bildeinheiten speichert; einem DA-Schaltkreis/Treiber 10,
der einen Prozess zur Darstellung von Bilddaten (beispielsweise
einen Analogprozess) durchführt
und die Daten an einem Monitor 11 ausgibt; und dem Anzeigemonitor 11,
beispielsweise einer Flüssigkristallanzeige,
die Beobachtungsbilder darstellt, welche sich bewegende Bilder oder
Standbilder und Informationen bezüglich der Beobachtungsbilder
(Beobachtungspositionen, Parameter etc.) aufweisen.
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2 zeigt
als eine erste Ausführungsform ein
Beispiel der Konfiguration einer endoskopischen Vorrichtung, in
der das Bildaufnahmesystem angeordnet ist. Bestandteile der vorliegenden
Ausführungsform ähnlich zu
denjenigen gemäß 1 sind mit
gleichen Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erläutert.
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Die
endoskopische Vorrichtung ist aufgebaut aus einem Einfuhrabschnitt 21,
der in die Körperhöhle (dunkler
Raum) eingeführt
wird, in die praktisch kein Licht eindringen kann, einem Betätigungsabschnitt 22 in
Verbindung mit dem Einfuhrabschnitt 21 und mit einem Einfrierschalter 8 zur
Ausgabe einer Anweisung, ein Standbild aufzunehmen, einer Kamerasteuereinheit
(CCU) 24, welche eine Bildaufnahmevorrichtung und eine
Lichtquelle antreibt/steuert, um verschiedene Verarbeitungsarten
an einem aufgenommenen Bildsignal durchzuführen, und einem Monitor 11,
der das aufgenommene Beobachtungsbild darstellt.
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Der
Hauptkörper
der endoskopischen Vorrichtung ist im wesentlichen aufgebaut aus
dem Einführabschnitt 21 und
dem Betätigungsabschnitt 22. Ein
aufgenommenes Bildsignal und Steuersignale einschließlich eines „Einfrier"-Signals werden über ein
Kabel 23, das ein Bündel
aus einer Mehrzahl von Signaldrähten
aufweist, an die CCU 24 weitergegeben. Der Hauptkörper der
endoskopischen Vorrichtung kann derart sein, dass der Einführabschnitt 21 flexibel
ist und dass eine Betätigungsstelle,
die am Betätigungsabschnitt 22 angeordnet
ist, eine flexible Steuerung durchführt.
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Der
CMOS-Bildsensor 1, die LEDs 5a, 5b und
eine Pinzettenöffnung
(Pinzettendurchlass) sind an einem distalen Ende des Einführabschnitts 21 angeordnet.
Die Pinzettenöffnung
ist allgemein bekannt und wird nachfolgend nicht beschrieben. Der CMOS-Bildsensor 1 ist
mit dem CMOS-Sensor-Treibersteuerschaltkreis 2 über das
Kabel 23 verbunden. Die LEDs 5a, 5b sind über das
Kabel 23 entsprechend mit LED-Treibern 6a, 6b verbunden.
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Was
die CCU 24 betrifft, so ist nur ihr Aufbau betreffend die
Bildaufnahme dargestellt. Die CCU 24 weist wenigstens den
CMOS-Sensor-Treibersteuerschaltkreis 2, den AEF (Rauschentfernungsschaltkreis/AGC/AD-Schaltkreis) 3,
den DSP 4, den LED-Treiber 6,
die CPU 7, den Speicherabschnitt 9, einen DA-Schaltkreis 10a und
einen Treiber 10b (DA-Schaltkreis/Treiber 10)
auf. Die endoskopische Vorrichtung weist andere übliche Bauteile auf, die zum
Betrieb notwendig sind und die nachfolgend nicht näher erläutert werden.
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In
diesem Beispiel der Konfiguration der endoskopischen Vorrichtung
sind am distalen Ende des Einführabschnitts 21 die
LEDs 5a und 5b angeordnet. Die LEDs 5a, 5b können jedoch
auch in dem Betätigungsabschnitt 22 oder
der CCU 24 für
die Lichtleitereinheit angeordnet sein. Weiterhin können anstelle
der LEDs Laserdioden verwendet werden. Wenn eine Lichtquelle in
der CCU 24 angeordnet ist, können Lampen verwendet werden,
die rasch ein- und ausgeschaltet werden können.
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Weiterhin
verwendet die Konfiguration gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
den einzelnen CMOS-Bildsensor. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
auch bei einem Bildaufnahmesystem anwendbar, das wenigstens zwei
CMOS-Bildsensoren aufweist, um dreidimensionale Bilder aufzunehmen.
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Zur
Aufnahme eines Standbilds im Inneren der Körperhöhle löscht die vorliegende Ausführungsform
zuerst die LEDs 5a, 5b, um rasch Ladungen auszulesen
(auszuräumen),
die sich in den Pixeln im CMOS-Bildsensor 1 gesammelt haben.
Die Ladung wird somit auf „0" zurückgestellt.
Diese Rückstellung ist
nicht auf das Setzen der Ladungsmenge auf 0 für alle Pixel begrenzt, sondern
räumt bevorzugt
die Ladungen so aus, dass die Ladungsmenge so nahe wie möglich an „0" herangebracht wird.
Weiterhin haben alle Pixel bevorzugt eine gleichförmige Ladungsmenge,
bevor ein Standbild aufgenommen wird. Alternativ stellt ein CMOS-Bildsensor 1,
der eine allgemeine Setzfunktion hat, die Ladungsmenge für alle Pixel
zurück.
Wenn in diesem Fall die LEDs 5a, 5b gelöscht werden,
erreicht praktisch kein Außenlicht
den CMOS-Bildsensor 1,
der im Inneren der Körperhöhle liegt,
so dass verhindert wird, dass sich in den Pixeln Ladungen sammeln.
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Eine
Verwendung dieser Techniken, um die in den Pixeln angesammelten
Ladungen zurückzustellen,
beseitigt die Ladungen aus allen Pixeln im CMOS-Bildsensor 1.
In diesem zurückgestellten
Zustand werden die LEDs 5a, 5b eingeschaltet und
der CMOS-Bildsensor 1 nimmt ein Standbild auf. Dies erlaubt
den gleichzeitigen Start der Sammlung von Ladungen in allen Pixeln
des CMOS-Bildsensors 1 während der gleichen Dauer (Belichtungszeit).
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Ein
Bildaufnahmevorgang, der von dieser Konfiguration durchgeführt wird,
wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf ein Zeitdiagramm
von 3 und ein Flussdiagramm von 4 beschrieben.
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Zunächst wird
der Einfuhrabschnitt 21 in die Körperhöhle eingeführt. Ein Beobachtungsbild eines sich
bewegenden Bildes, das vom CMOS-Bildsensor 1 aufgenommen
wird, wird auf dem Monitor 11 dargestellt (Schritt 1).
Die Vorrichtung bestimmt nachfolgend, ob ein Vorgang zur Beendigung
der Beobachtung des Inneren der Körperhöhle durchgeführt wurde
oder nicht (Schritt 2). Wenn die Beobachtung beendet werden soll,
endet die Abfolge. Wenn die Beobachtung nicht zu beenden ist (NEIN),
bestimmt die Vorrichtung, ob der Einfrierschalter 8 geschlossen wurde,
um ein Standbild aufzunehmen oder nicht (Schritt 3). Wenn die Vorrichtung
bestimmt, dass der Einfrierschalter 8 nicht geschlossen
wurde (NEIN), kehrt der Ablauf zum Schritt 1 zurück, um die
Anzeige eines sich bewegenden Bilds fortzuführen. Wenn der Einfrierschalter
geschlossen wurde (JA), wird ein Einfriersignal gemäß 3 erzeugt
und die LEDs 5a und 5b werden ausgeschaltet (Zeit
t1). Nachfolgend werden gesammelte Ladungen S1, S2 aus allen Pixeln
mit hoher Geschwindigkeit während
einer Zeitdauer ta für
die Rückstellung
ausgeräumt
(Schritt 5). Alternativ erlaubt die allgemeine Setzfunktion, dass die
in allen Pixeln gesammelten Ladungen zur gleichen Zeit zurückgestellt
werden.
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Nachdem
die Ladungsrückstellung
abgeschlossen ist (Zeit t2), werden die LEDs 5a, 5b eingeschaltet
(Schritt 6), um gleichzeitig die Sammlung von Ladungen in allen
Pixeln in dem CMOS-Bildsensor 1 zu beginnen (Schritt 7).
Die Beleuchtung kann Blitzlicht (einschließlich Blinken) oder kontinuierliche Beleuchtung
sein. Beleuchtungslicht S5, das zur Aufnahme eines Standbilds notwendig
ist, ist so ausgelegt, dass es eine Beleuchtungslichtmenge größer als
S4, S6 hat, das zur Anzeige von sich bewegenden Bildern benötigt wird,
wie in 3 gezeigt.
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Die
Vorrichtung bestimmt, ob eine festgesetzte Belichtungszeit (Ladedauer
tb), während
der eine geschätzte
Menge S3 an Ladung sich in allen Pixeln gesammelt hat, verstrichen
ist oder nicht (Schritt 8). Wenn die Vorrichtung bestimmt, dass
die festgesetzte Zeit verstrichen ist (Zeit t3) (JA), werden die LEDs 5a, 5b gelöscht (Schritt
9). Das Lesen der in den Pixeln im CMOS-Bildsensor 1 gesammelten
Ladungen wird begonnen (Schritt 10). Das Lesen der Ladungen umfasst
das Lesen der Ladungen von allen Pixeln und das Lesen von Ladungen
von einem interessierenden Pixelbereich, der einen Teil des gesamten
Pixelbereichs bildet, beispielsweise basierend auf „Ausschnitt" oder „Zoom". Dies macht es möglich, problemlos
eine vergrößerte Darstellung
einer von der Beobachtungsperson festgestellten Stelle zu liefern.
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Nachfolgend
wird das Lesen von Ladungen aus den Pixeln zusammen mit dem Löschen von Licht
beschrieben. Wie auch in „HINTERGRUND DER
ERFINDUNG" dargelegt,
kann ein CMOS-Bildsensor nicht gleichzeitig das Lesen an allen Pixeln
durchführen,
sondern führt
ein sequentielles Lesen auf der Grundlage eines XY-Adressenschemas durch.
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Folglich
werden Pixel, von denen die Ladungen später ausgelesen werden, Licht
einer längeren Zeit
lang ausgesetzt, was zu einer Ladungsansammlung führt. Somit
werden bei der vorliegenden Ausführungsform,
bevor die Ladungen sequentiell aus den Pixeln gelesen werden, die
LEDs 5a, 5b ausgeschaltet. Dies verhindert, dass
sich Ladungen in den Pixeln sammeln, aus denen die Ladungen noch
nicht ausgelesen wurden. Dieser Vorgang erlaubt, dass alle Pixel
dem Licht die gleiche Zeitdauer lang ausgesetzt werden, obgleich
die Ladungen mit einer normalen Geschwindigkeit ausgelesen werden.
Folglich können
unverzerrte Beobachtungsbilder erzeugt werden.
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Die
Vorrichtung bestimmt dann, ob das Auslesen der Ladung aus jedem
Pixel beendet wurde (Zeitdauer tc) oder nicht (Schritt 11). Wenn
bestimmt wird, dass das Lesen beendet ist, werden die LEDs 5a, 5b eingeschaltet
(Schritt 12) und das Laden von sich bewegenden Bildern wird begonnen.
Zu diesem Zeitpunkt werden zur Bild aufnahmeüberprüfung aufgenommene Standbilder
auf dem Monitor 11 dargestellt, bevor die sich bewegenden
Bilder auf dem Monitor 11 dargestellt werden (Schritt 13).
Sobald die Zeit, die zum Überprüfen der
Standbilder auf dem Monitor 11 nötig ist, verstrichen ist, werden
die Standbilder automatisch auf sich bewegende Bilder umgeschaltet.
Selbstverständlich
kann ein separater Schalter betätigt
werden, um die Standbilder manuell auf sich bewegende Bilder umzuschalten.
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Wie
oben beschrieben, wird bei dem Bildaufnahmesystem gemäß der ersten
Ausführungsform der
Einfuhrabschnitt 21 des Endoskops in den dunklen Raum,
beispielsweise die Körperhöhle, eingeführt. Um
ein Standbild aufzunehmen, wird Licht abgeschaltet, um die in allen
Pixeln des CMOS-Bildsensors 1 gesammelten Ladungen zurückzustellen.
Das Zurückstellen
beseitigt die in den jeweiligen Pixeln in unterschiedlichen Ladungsmengen
gesammelten Ladungen. Dies versetzt die Ladungsmengen auf 0 oder
im wesentlichen auf einen gleichen Wert nahe 0.
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Weiterhin
wird dann die Lichtquelle eingeschaltet, um das Objekt zu beleuchten.
Nachdem dann eine gewünschte
Lichtmenge für
jedes Pixel erhalten worden ist, wird die Lichtquelle abgeschaltet und
im abgeschalteten Zustand werden die in den jeweiligen Pixeln gesammelten
Ladungen gelesen. Das Ladungslesen im abgeschalteten Zustand erzeugt
exakt das gleiche Ergebnis wie das Ladungslesen von einer Bildaufnahmevorrichtung,
bei der ein Verschluss einer elektronischen Standbildkamera nach
der Belichtung verschlossen worden ist. Während somit Ladungen aus den
Pixeln ausgelesen werden, gelangt kein weiteres Licht auf diejenigen
Pixel, von denen die Ladungen noch nicht ausgelesen worden sind.
Dies macht es möglich,
zu verhindern, dass Standbilder unscharf oder verzerrt werden.
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Wenn
weitere Standbilder aufzunehmen sind, kann darüberhinaus der Vorgang zum Zurückstelle
der in allen Pixeln gesammelten Ladungen weggelassen werden. Mit
anderen Worten, während Ladungen
gelesen werden, ist das Licht abgeschaltet und keine Ladungen sammeln
sich in den Pixeln. Sobald somit einmal das Auslesen abgeschlossen
ist, sind keine Ladungen in Pixeln gesammelt. Wenn somit weitere
Standbilder aufzunehmen sind, kann der Vorgang des Zurückstellens
der Ladungen weggelassen werden. Dies ermöglicht, dass der nächste Bildaufnahmevorgang
unmittelbar begonnen werden kann. Wenn Standbilder aufeinander folgend
aufzunehmen sind, kann der Ladungsrückstellvorgang mit Ausnahme
des Anfänglichen
unterbleiben. Dies macht es möglich,
dass der Bildaufnahmevorgang in kurzer Zeit wiederholbar ist. Weiterhin
kann jedes aufgenommene Standbild auf dem Anzeigemonitor 11 dargestellt
werden. Dies ermöglicht,
dass Bilder eines gewünschten
Objekts (einer Stelle) aufgenommen werden können, ohne die Notwendigkeit
der Überprüfung von
sich bewegenden Bildern.
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Das
Bildaufnahmesystem gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist bei jeglichen Objektumgebungen anwendbar, die nicht das Innere
der Körperhöhle sein
müssen,
vorausgesetzt, dass die Objektumgebung kein Licht auf dem CMOS-Bildsensor 1 führt, solange
die Lichtquelle abgeschaltet ist. Beispielsweise ist ein Bildaufnahmesystem
denkbar, das Bilder eines sich durch eine verlegte Leitung bewegenden
Objekts oder dergleichen aufnimmt.
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Eine
zweite Ausführungsform
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von 5 beschrieben.
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Im
Vergleich zur ersten Ausführungsform
erhöht
die vorliegende Ausführungsform
die Lichtmenge, die von der Lichtquelle emittiert wird, das heißt von den
LEDs 5a, 5b pro Einheitszeit, um die Zeit zu verringern,
während
der Ladungen in den Pixeln des CMOS-Bildsensors 1 gesammelt
werden. Die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist äquivalent
zu derjenigen der ersten Ausführungsform
mit der Ausnahme der von der Lichtquelle (LEDs 5a, 5b) emittierten
Lichtmenge. Somit ist die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform
mit gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform
versehen und wird nicht nachfolgend beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird gemäß 5 der
Einfrierschalter 8 geschlossen, um ein Einfriersignal zu
erzeugen, während
die LEDs 5a, 5b ausgeschaltet werden (Zeit t1).
Nachfolgend werden während
der Zeitdauer ta die Ladungen S1, S2, die in allen Pixeln gesammelt
sind, zurückgestellt. Nachdem
die Ladungsrückstellung
abgeschlossen ist (Zeit t2), werden die LEDs 5a, 5b eingeschaltet, um
das Objekt mit einer größeren Menge
an Beleuchtungslicht wie bei der ersten Ausführungsform zu bestrahlen. Eine
Beleuchtung mit einer größeren Lichtmenge
verringert die Belichtungszeit. Dies macht es möglich, eine Unschärfe und
Verzerrungen von Standbildern weiter zu verringern. Die Beleuchtung
kann blitzend (einschließlich
Blinken) oder kontinuierliche Beleuchtung sein.
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Unter
dieser Beleuchtung wird jedes Pixel in einer kurzen Zeit bis zu
einer gewünschten
Ladungsmenge hochgeladen. In diesem Beispiel werden gemäß 5 nach
der Aufladungsdauer td die LEDs 5a, 5b ausgeschaltet
und das Lesen der in den Pixeln des CMOS-Bildsensors 1 gesammelten
Ladungen wird begonnen. Nach einer Dauer te nach Abschluss des Ladungslesens
werden die LEDs 5a, 5b eingeschaltet (Zeit t6) und
das Laden von sich bewegenden Bildern wird begonnen. Zu diesem Zeitpunkt
werden wie im Fall der ersten Ausführungsform aufgenommene Standbilder
auf dem Monitor für
Prüfzwecke
dargestellt und dann wird auf die sich bewegenden Bilder umgeschaltet.
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Neben
der Lichtemissionssteuerung, die vom LED-Treiber durchgeführt wird,
können
verschiedene Verfahren verwendet werden, um das Objekt mit einer
großen
Beleuchtungslichtmenge zu beleuchten. Beispielsweise wird eine Lichtemission
gesteuert, indem eine LED mit einer größeren Lichtemissionsmenge gewählt wird
oder indem die Anzahl von verwendeten LEDs erhöht wird. Alternativ können LEDs
mit einer hohen Lichtemission ausgewählt werden, so dass beispielsweise
eine von den beiden LEDs eingeschaltet wird, um sich bewegende Bilder aufzunehmen,
wohingegen beide LEDs eingeschaltet werden, um Standbilder aufzunehmen.
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Weiterhin
kann beim Ladungslesen die Lesegeschwindigkeit für den CMOS-Bildsensor einfacher erhöht werden
als für
eine CCD. Wie in 6 gezeigt, ist der CMOS-Bildsensor normalerweise
auf der Grundlage eines XY-Adressenschemas konfiguriert; eine Mehrzahl
von Pixeln 31 ist in einer Matrix angeordnet, wobei eine
Reihenwahlleitung für
jede Pixelreihe vorgesehen ist und eine Spaltensignalleitung für jede Pixelspalte
vorgesehen ist. Durch Bereitstellen einer Mehrzahl von Reihenwahlleitungen (1R, 2R,
...) und einer Mehrzahl von Spaltensignalleitungen (1C, 2C,
...), die ein XY-Adressierungsschema
bilden, ist es möglich,
im wesentlichen gleitzeitig Ladungen aus einer Mehrzahl von Pixeln
auszulesen, was einen Anstieg der offensichtlichen Lesegeschwindigkeit
ermöglicht.
Das Erhöhen
der Geschwindigkeit führt
zu einer Zeiteinsparnis, was erlaubt, dass ein Standbild auf dem
Monitor im nachfolgenden Feld dargestellt wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann eine endoskopische Vorrichtung schaffen,
die ermöglicht,
dass Ladungen in einem Bildaufnahmevorgang, der von einem CMOS-Bildsensor
durchgeführt
wird, gleichzeitig gesammelt werden, um die Aufnahme von verzerrungsfreien
und scharfen Beobachtungsbildern auch bei einem sich rasch bewegenden
Objekt zu ermöglichen,
sowie ein Bildaufnahmeverfahren für die endoskopische Vorrichtung.
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Zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen ergeben sich dem Fachmann auf dem Gebiet
ohne weiteres. Die Erfindung ist somit in ihren breiteren Aspekten
nicht auf die speziellen Details und repräsentativen Ausführungsformen
beschränkt,
die hier gezeigt und beschrieben werden. Folglich können verschiedene
Abwandlungen gemacht werden, ohne vom Wesen oder Umfang des allgemeinen
erfinderischen Konzepts abzuweichen, wie es durch die beigefügten Ansprüche und
deren Äquivalente
definiert ist.