DE19963836A1 - Elektronische Kamera - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kamera mit wenigstens einem lichtempfindlichen Sensorchip, der auf einer ersten Platine angeordnet ist, und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteschaltung zum Ansteuern und Auswerten des Sensorchips, welche Steuer- und Auswerteschaltung auf einer zweiten Platine angeordnet und mit der ersten Platine zur Signalübertragung verbindbar ist. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Steuer- und Auswerteschaltung eine programmierbare Schaltung umfaßt, die durch den Signalanschluß der Kamera von außen programmierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kamera mit wenigstens einem lichtempfindlichen Sensorchip, der auf einer ersten Platine angeordnet ist, und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteschaltung zum Ansteuern des Sensorchips und zum Auswerten der von dem Sensorchip erzeugten Signale, welche Steuer- und Auswerteschaltung auf einer zweiten Platine angeordnet und mit der ersten Platine zur Signalübertragung verbindbar ist, sowie mit wenigstens einem Signalanschluß für die Signalübertragung der elektronischen Kamera an Bildverarbeitungs- oder Bildanzeigemittel.

Ein derartiger Aufbau einer elektronischen Kamera ist allgemein bekannt. Der lichtempfindliche Sensorchip ist beispielsweise als linienförmiger oder matrixförmiger CCD-Chip oder CMOS-Chip ausgebildet. Auch ist der Einsatz von sogenannten ASIC-Chips, TFA-Chips oder TDI (Time Delay Integration)-Chips bekannt. Zum Ansteuern eines derartigen Chips und zum Auswerten der von ihm erzeugten Signale ist stets eine Steuer- und Auswerteschaltung erforderlich, die in der Regel auf einer separaten Platine angeordnet ist. Diese Funktionseinheit wird als I/O-Board bezeichnet. Dieses I/O-Board umfaßt in der Regel eine in Grenzen programmierbare Schaltung sowie Kontrollschaltungen, um die ausgewerteten Signale des Sensorchips über den Signalanschluß an die damit verbundene elektronische Datenverarbeitungsanlage zu übertragen. Das I/O-Board ist stets an den, eingesetzten Sensorchip baulich und elektronisch angepaßt.

Insbesondere ist die Anordnung in der Regel so getroffen, daß die erste Platine mit dem Sensorchip einerseits und die zweite Platine mit der Steuer- und Auswerteschaltung anderseits eine Einheit bilden, die bezüglich ihrer Funktion stets zusammen gehören und nicht getrennt werden können. Insbesondere ist es nicht möglich, ein I/O-Board für andere Sensorchips einzusetzen.

Die Programmierung des I/O-Boards erfolgt, soweit möglich, in Form einer Vorprogrammierung bei der Herstellung der elektronischen Kamera. Nachträgliche Änderungen sind nicht oder nur in Grenzen möglich. Dazu sind Schnittstellen auf der zweiten Platine vorgesehen, die nur direkt an der Platine, also bei geöffnetem Kameragehäuse zugänglich sind. Es ist offensichtlich, daß zum Programmieren des I/O-Boards besondere fachmännische Kenntnisse und einige Geschicklichkeit erforderlich sind.

Im Zuge der sich immer weiter verbreitenden Anwendungsmöglichkeiten derartiger elektronischer Kameras ist es häufig nicht möglich, den individuellen Wünschen des Nutzers durch eine Vorprogrammierung nachzukommen. Es ist jedoch häufig erwünscht und teilweise notwendig, die elektronische Kamera auf ein bestimmtes Anwendungsgebiet anzupassen. Hierfür ist es bislang erforderlich, die Kamera vor Ort zu öffnen und das I/O-Board entsprechend zu programmieren. Dies ist stets mit einem erhöhtem Aufwand verbunden, insbesondere mit Blick auf die Tatsache, daß derartige Kameras teilweise aufwendig justiert und an unzugänglichen Stellen montiert sind.

Es ist zwar aus der US-PS 5,221,964 ein modularer Aufbau einer derartigen Kamera bekannt, bei welcher in einem Gehäuse mehrere Anschlußmöglichkeiten für Platinen mit unterschiedlichen Funktionseinheiten vorhanden sind.

Dadurch soll eine flexible Kombination von Funktionen und eine flexible Ausstattung einer derartigen Kamera möglich sein. Allerdings ist auch hier zum Auf- oder Umrüsten der elektronischen Kamera ein Öffnen oder sogar ein Wechsel des Gehäuses erforderlich, da ein Auf- oder Umrüsten durch das Einsetzen von zusätzlichen oder anderen Platinen erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Kamera der eingangs geschilderten Art derart zu verbessern, daß zum einem eine Programmierung des I/O-Boards leicht und flexibel möglich ist. Zum anderen soll die Herstellung mit Blick auf eine Fertigung in hohen Stückzahlen erleichert werden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuer- und Auswerteschaltung eine programmierbare Schaltung umfaßt, die durch einen Programmieranschluß, vorzugsweise den Signalanschluß der Kamera programmierbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die Programmierung von außen über den ohnehin vorhandenen Anschluß, also ohne das Kameragehäuse öffnen zu müssen, möglich ist. Der Signalanschluß der elektronischen Kamera steht zudem in der Regel in Verbindung mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage für eine Bildverarbeitung, so daß hierdurch in einfacher Weise ein Programmieren der Steuer- und Auswerteschaltung, also des I/O-Boards, durch diese elektronische Datenverarbeitungsanlage erfolgen kann. Es ist offensichtlich, daß mit einer derartigen Maßnahme die Anpassung einer elektronischen Kamera an die vorhandenen Gegebenheiten in einfacher Weise erfolgen kann. Insbesondere ist es möglich, bestimmte Funktionen der Kamera dem Nutzer als Software anzubieten, die lediglich durch die elektronische Datenverarbeitungs­ anlage auf das I/O-Board aufgespielt zu werden braucht.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuer- und Auswerteschaltung und die zweite Platine für verschiedene lichtempfindliche Sensorchips auf verschiedenen ersten Platinen gleichartig aufgebaut und in Abhängigkeit des eingesetzten Sensorchips programmierbar ist. Dadurch wird erreicht, daß ein einziges I/O-Board für die unterschiedlichsten Sensorchips stets gleich aufgebaut und ausgebildet sein kann, wodurch sich die Herstellung einer derartigen elektronischen Kamera in verschiedenen Ausführungen und mit unterschiedlichen Eigenschaften wesentlich vereinfacht.

Die Steuer- und Auswerteschaltung kann beispielsweise einen FPLA (field programmable logic area)-Chip oder FPGA (field programmable gated area)-Chip umfassen. Ein derartiger Chip erlaubt eine umfassende freie Programmierung, die zum Ansteuern und Auswerten von Sensorchips der unterschiedlichsten Ausführungsformen ausreichend ist. Ferner bietet insbesondere ein FPLA-Chip die Möglichkeit, neben der Ansteuerung des Sensorchips und der einfachen Auswertung von dessen Signalen zusätzlich Funktionen der Bildverarbeitung durchzuführen. Es ist daher gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Steuer- und Auswerteschaltung eine Bildverarbeitungsschaltung umfaßt, die von außen durch den Signalanschluß programmierbar, initialisierbar oder anpassbar ist. Die Bildverarbeitungsschaltung kann ebenfalls Bestandteil des FPLA-oder FPGA-Chips sein. Durch diese Maßnahmen kann die Flexibilität der elektronischen Kamera bezüglich der Anpassung an unterschiedliche Aufgabenbereiche und Einsatzzwecke weiter erhöht werden. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, bestimmte Filterfunktionen unmittelbar in die Bildverarbeitungsschaltung der Steuer- und Äüswerteschaltung der elektronischen Kamera zu programmieren. Diese Filterfunktionen, beispielsweise ein Tiefpaß, können mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a, b jeweils die Vorder- und Rückansicht einer ersten Platine mit einem Sensorchip,

Fig. 2a, b jeweils die Vorder- und Rückansicht einer zweiten Platine mit einer Steuer- und Auswerteschaltung gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 die Seitenansicht der ersten und zweiten Platine in der zusammengesetzten Lage.

Die in der Zeichnung nicht näher dargestellte elektronische Kamera weist ein Gehäuse 11 auf, das in der Fig. 3 gestrichelt gezeigt ist. Innerhalb des Gehäuses sind eine erste Platine 12 mit einem lichtempfindlichen Sensorchip 13 und wenigstens eine zweite Platine 14 mit einer Steuer- und Auswerteschaltung 15 hintereinander angeordnet. Die Platinen sind zur Signalübertragung über korrespondierende Steckkontakte 16, 17 miteinander verbunden. Grundsätzlich können die Steckkontakte 16, 17 auch über eine Kabelverbindung miteinander verbunden sein.

Die erste Platine 12 kann einen oder mehrere beliebige lichtempfindliche Sensorchips 13 aufweisen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensorchip 13 flächenförmig ausgebildet und beispielsweise ein CCD-Chip. Die zweite Platine 14 umfaßt eine Steuer- und Auswerteschaltung 15, die wenigstens eine programmierbare Schaltung 18 aufweist. Diese programmierbare Schaltung ist in der Regel Bestandteil eines FPLA-Chips (anwenderprogrammierbares Logikfeld, Field Programmable Logic Array) oder eines FPGA-Chips. Ein derartiger Chip erlaubt eine hinreichend vielseitige Programmierung zum Ansteuern eines lichtempfindlichen Sensorchips und zum Auswerten der von diesem erzeugten Signale.

Die Steuer- und Auswerteschaltung 15 ist mit einem Signalanschluß 19 verbunden, mit dem die elektronische Kamera zur weitergehenden Bildverarbeitung an eine elektronische Datenverarbeitungsanlage angeschlossen werden kann. Im einzelnen ist die Anordnung hier so getroffen, daß die Steuer- und Auswerteschaltung und insbesondere die programmierbare Schaltung 18 derart mit dem Signalanschluß 19 verbunden ist, daß eine Programmierung der programmierbaren Schaltung, also in der Regel des FPLA-Chips durch diesen Signalanschluß 19 erfolgen kann. Es kann vorgesehen werden, daß die Steuer- und Auswerteschaltung derart ausgebildet ist, daß eine Programmierung durch die elektronische Datenverarbeitungsanlage erfolgen kann, die ohnehin mit der elektronischen Kamera verbunden ist. Dadurch wird der Installationsaufwand und der Programmieraufwand wesentlich reduziert. Der Signalanschluß 19 kann unmittelbar auf der zweiten Platine 14 angebracht oder an dem Gehäuse 11 montiert und über Signalleitungen mit der zweiten Platine verbunden sein.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Signalanschluß 19 gleichzeitig der Anschluß für die Bildverarbeitungs- oder Bildanzeigemittel, die mit der Kamera verbunden sind. Grundsätzlich ist aber auch das Vorsehen eines separaten und vorzugsweise von außen zugänglichen Programmieranschlusses 20 möglich, über den die programmierbare Schaltung auch bei angeschlossener Kamera von außen programmiert werden kann. Dieser Anschluß ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß diese Anschlüsse 19, 20 Teile wenigstens eines Signalkabels sind, das aus dem Kameragehäuse geführt ist.

Die erste Platine 12 mit dem lichtempfindlichen Sensorchip 13 und die zweite Platine 14 mit der Steuer- und Auswerteschaltung 15 bilden stets eine Funktionseinheit in der elektronischen Kamera. Hier ist es vorgesehen, daß die zweite Platine mit der Steuer- und Auswerteschaltung 15 für unterschiedliche erste Platinen mit unterschiedlichen lichtempfindlichen Sensorchips stets gleich ausgebildet ist. Die Anpassung der Steuer- und Auswerteschaltung 15 auf der zweiten Platine 14 an die unterschiedlichen Sensorchips 13 auf der ersten Platine erfolgt lediglich durch eine entsprechende Programmierung der Steuer- und Auswerteschaltung 15.

Es ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Platinen 12, 14 durch die Steckverbindungen 16, 17 unmittelbar miteinander verbunden sind. Es ist daher für eine derartige elektronische Kamera vorgesehen, daß der auf der zweiten Platine 14 angeordnete Steckanschluß 17 einerseits und der auf der ersten Platine 12 angeordnete Steckanschluß 16 anderseits sich stets an korrespondierenden Stellen auf den sich zugekehrten Seiten der Platinen (12, 16 in Fig. 1b und 14, 17 in Fig. 2a) befindet. Dies bedeutet, daß auch bei Unterschiedlichen ersten Platinen 12 der dortige Steckanschluß 16 stets an der gleichen Stelle angeordnet ist, um ein einfaches Zusammenstecken der ersten Platine mit der zweiten Platine zu ermöglichen. Diese Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt.

Sofern die erste Platine 12 und die zweite Platine 14 räumlich voneinander getrennt angeordnet und über wenigstens eine Signalleitung miteinander verbunden sind, könnte dieser Steckanschluß 16 auch an einer anderen Stelle der ersten Platine vorhanden sein, die nicht mit dem Steckanschluß 17 der zweiten Platine korrespondiert.

Mit einem derartigem Aufbau einer elektronischen Kamera ist eine Produktion in großen Stückzahlen möglich, ohne daß auf einen individuelle Anpassung oder Programmierung des lichtempfindlichen Sensorchips verzichtet werden muß. Zum einen wird erreicht, daß durch die Verwendung stets desselben einzigen I/O-Boards der Herstellungsaufwand verringert wird. Das I/O-Board auf der zweiten Platine muß lediglich entsprechend des verwendeten Sensorchips programmiert werden. Dies kann unmittelbar beim Herstellen und Zusammensetzen der Kamera in Form einer Vorprogrammierung erfolgen. Es ist hierbei eventuell sogar zweckmäßig, wenn diese Grundeinstellung, also das Anpassen des I/O-Boards an den Sensorchip nur im Rahmen dieser Vorprogrammierung unmittelbar über Platinenschnittstellen erfolgen kann und nicht mehr von außen veränderbar ist. Damit bleiben die Grundfunktionen der Kamera auch bei einer eventuellen nachträglichen Fehlprogrammierung erhalten. Zum anderen wird jedoch durch die von außen zugängliche Programmiermöglichkeit der Steuer- und Auswerteschaltung erreicht, daß eine flexible Anpassung der fertigen und gehäusten Kamera an die individuellen Wünsche des Nutzers möglich bleibt.

Claims (12)

1. Elektronische Kamera mit wenigstens einem lichtempfindlichen Sensorchip (13) der auf einer ersten Platine (12) angeordnet ist und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteschaltung (15) zum Ansteuern des Sensorchips und Auswerten der von diesem erzeugten Signale, welche Steuer- und Auswerteschaltung auf einer zweiten Platine (14) angeordnet und mit der ersten Platine (12) zur Signalübertragung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera wenigstens einen Programmieranschluß (20) aufweist, und daß die Steuer- und Auswerteschaltung (15) wenigstens eine programmierbare Schaltung (18) umfaßt, die durch den Programmieranschluß (20) der Kamera programmierbar ist.

2. Elektronische Kamera mit wenigstens einem lichtempfindlichen Sensorchip (13), der auf einer ersten Platine (12) angeordnet ist, und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteschaltung (15) zum Ansteuern des Sensorchips und Auswerten der von diesem erzeugten Signale, welche Steuer- und Auswerteschaltung (15) auf einer zweiten Platine (14) angeordnet und mit der ersten Platine zur Signalübertragung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteschaltung wenigstens eine programmierbare Schaltung (18) umfaßt, daß die Steuer- und Auswerteschaltung (15) und die zweite Platine (14) für verschiedene lichtempfindliche Sensorchips auf verschiedenen ersten Platinen gleichartig aufgebaut sind, und daß die Steuer- und Auswerteschaltung in Abhängigkeit des eingesetzten Sensorchips programmierbar ist.

3. Elektronische Kamera nach Anspruch 1 und 2.

4. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmieranschluß als kombinierter Signalanschluß (19) für die Programmierung der programmierbaren Schaltung (18) und für die Signalübertragung der Kamera an Bildverarbeitungs- oder Bildanzeigemittel ausgebildet ist.

5. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmieranschluß (19, 20) auf oder an der zweiten Platine (14) angeordnet oder unmittelbar mit dieser zur Signalübertragung verbunden ist.

6. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platine (12) und die zweite Platine (14) zur Signalübertragung über korrespondierende Steckanschlüsse (16, 17) zur Signalübertragung verbunden sind, und daß die Steckanschluß verschiedener ersten Platinen eine zur der der zweiten Platine korrespondierende Pin- Belegung aufweist.

7. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steckanschlüsse (16, 17) der Platinen (12, 14) an den zugewandten Seiten der Platinen befinden und unmittelbar zusammensteckbar sind, und daß die Steckanschluß (16) verschiedener ersten Platinen (12) jeweils gleich und zu der Steckanschluß (17) der zweiten Platine korrespondierend auf der ersten Platine (12) angeordnet ist.

8. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Sensorchip ein CMOS-Chip oder CCD-Chip in Zeilen- oder Flächenform umfaßt.

9. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Schaltung (15) einen FPLA-Chip oder FPGA-Chip (18) umfaßt.

10. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmierung der Steuer- und Auswerteschaltung (15) über den Signalanschluß (19) und die damit verbundene elektronische Datenverarbeitungsanlage der Bildverarbeitung durchführbar ist.

11. Elektronische Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteschaltung (15) eine Schaltung zur Bildverarbeitungs umfaßt, die von außen durch den Programmier- bzw. Signalanschluß (19, 20) programmierbar, initialisierbar oder anpassbar ist.

12. Elektronische Kamera nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungsschaltung eine Filterfunktion für die Signale des Sensorchips umfaßt.