DE20221436U1

DE20221436U1 - In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung

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Publication number: DE20221436U1
Application number: DE20221436U
Authority: DE
Original assignee: Given Imaging Ltd
Current assignee: Given Imaging Ltd
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2012-07-27
Also published as: DE20221437U1; DE20221435U1

Abstract

Schluckbare Kapsel (30) zur In-Vivo-Bildgebung des Gastrointestinaltrakts, umfassend:
– eine Lichtquelle (38) zur Beleuchtung des Gastrointestinaltrakts;
– einen Bildgeber (32) zur Bildgebung des Gastrointestinaltrakts; und
– eine Steuerung (40, 120), wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um die Lichtquelle (38) bei zumindest einer ersten und einer zweiten Lichtintensität zu betreiben, auf der Grundlage einer aufgezeichneten Lichtmenge.

Description

Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung einer In-Vivo-Bildgebung von Durchgängen oder Höhlen innerhalb eines Körpers sind im Fachgebiet bekannt. Derartige Vorrichtungen können unter anderem verschiedene endoskopische Bildgebungssysteme und -vorrichtungen zur Durchführung einer Bildgebung in verschiedenen inneren Körperhöhlen einschließen.
Nun wird Bezug genommen auf 1, die ein schematisches Diagramm ist, das eine Ausführungsform einer autonomen In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht. Die Vorrichtung 10A schließt typischerweise ein optisches Fenster 21 ein, sowie ein Bildgebungssystem zum Erhalten von Bildern aus dem inneren einer Körperhöhle oder eines Körperlumens, wie beispielsweise des Magen-Darm- bzw. Gastrointestinaltrakts (GI-Trakt). Das Bildgebungssystem schließt eine Beleuchtungseinheit 23 ein. Die Beleuchtungseinheit 23 kann eine oder mehrere diskrete Lichtquellen 23A einschließen oder kann nur eine Lichtquelle 23A einschließen. Die eine oder mehrere Lichtquellen 23A können eine weißes licht emittierende Diode (LED) oder jede andere geeignete Lichtquelle, die im Fachgebiet bekannt ist, sein. Die Vorrichtung 10A schließt einen CMOS-Bildgebungssensor 24 ein, der die Bilder erfaßt, und ein optisches System 22, das die Bilder auf den CMOS-Bildgebungssensor 24 fokussiert. Die Beleuchtungseinheit 23 beleuchtet die inneren Teile des Körperlumens durch ein optisches Fenster 21. Die Vorrichtung 10A schließt des weiteren einen Sender 26 und eine Antenne 27 zur Übermittlung des Videosignals an den CMOS-Bildgebungssensor 24 und eine oder mehrere Energiequellen 25 ein. Die Energiequelle(n) 25 kann (können) jede (alle) geeignete(n) Energiequelle(n) sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Silberoxidbatterien, Lithiumbatterien oder andere elektrochemische Zellen mit einer hohen Energiedichte oder dergleichen. Die Energiequelle(n) 25 kann (können) die elektrischen Elemente der Vorrichtung 10A mit Energie versorgen.
In der gastrointestinalen Anwendung, während die Vorrichtung 10A durch den gastrointestinalen (GI-) Trakt transportiert wird, erfaßt der Bildgeber, wie beispielsweise der Multi-Pixel-CMOS-Sensor 24 der Vorrichtung 10A, ohne hierauf beschränkt zu sein, typischerweise Bilder (Rahmen), welche verarbeitet und an einen externen Empfänger/Rekorder (nicht gezeigt), der vom Patienten getragen wird, zur Aufzeichnung und Speicherung übermittelt werden. Die aufgezeichneten Daten können dann aus dem Empfänger/Rekorder auf einen Computer oder eine Arbeitsstation (nicht gezeigt) zur Darstellung und Analyse heruntergeladen werden; andere Systeme und Verfahren können ebenfalls geeignet sein.
Während der Bewegung der Vorrichtung 10A durch den GI-Trakt kann der Bildgeber Rahmen mit einer festen oder einer variablen Rahmenerfassungsrate erfassen. Zum Beispiel kann der Bildgeber (wie beispielsweise der CMOS-Sensor 24 von 1, ohne hierauf beschränkt zu sein) Bilder mit einer festen Rate von zwei Rahmen pro Sekunde (2 Hz) erfassen. Jedoch können auch andere, verschiedene Rahmenraten verwendet werden, unter anderem in Abhängigkeit von der Art und Charakteristik des verwendeten speziellen Bildgebers oder der Kamera oder der Sensormatriximplementierung und der zur Verfügung stehenden Übermittlungsbandbreite des Senders 26. Die heruntergeladenen Bilder können durch die Arbeitsstation dargestellt werden, indem sie mit einer gewünschten Rahmenrate wiedergegeben werden. Auf diese Weise wird dem Experten oder Arzt, der die Daten untersucht, eine filmartige Videowiedergabe bereitgestellt, was den Arzt in die Lage versetzen kann, das Hindurchtreten der Vorrichtung durch den GI-Trakt zu prüfen.
Eine der Einschränkungen von elektronischen Bildgebungssensoren ist, daß sie einen eingeschränkten Dynamikbereich besitzen können. Der Dynamikbereich der meisten existierenden elektronischen Bildgebungssensoren ist wesentlich niedriger als der Dynamikbereich des menschlichen Auges. Daher kann, wenn das abgebildete Sichtfeld sowohl dunkle als auch helle Teile oder abgebildete Objekte einschließt, der eingeschränkte Dynamikbereich des Bildgebungssensors zu einer Unterbelichtung der dunklen Teile des Sichtfelds oder einer Überbelichtung der hellen Teile des Sichtfelds oder beidem führen.
Verschiedene Verfahren können verwendet werden, um den Dynamikbereich eines Bildgebers zu vergrößern. Derartige Verfahren können einschließen, daß die den Bildgebungssensor erreichende Lichtmenge verändert wird, wie beispielsweise dadurch, daß der Durchmesser einer in der Bildgebungsvorrichtung enthaltenen Iris oder Blende verändert wird, um die Lichtmenge, die den Bildgebungssensor erreicht, zu erhöhen oder zu erniedrigen, Verfahren zur Veränderung der Belichtungsdauer, Verfahren zur Veränderung der Verstärkung des Bildgebers oder Verfahren zur Veränderung der Beleuchtungsintensität. Zum Beispiel kann in Standbildkameras die Intensität der Blitzlichteinheit während der Belichtung des Films verändert werden.
Wenn eine Folge von aufeinanderfolgenden Rahmen, wie beispielsweise in Videokameras, abgebildet wird, kann die Intensität der Beleuchtung des abgebildeten Sichtfelds innerhalb des gegenwärtig abgebildeten Rahmens auf der Grundlage der Ergebnisse der Messung der Lichtintensität, die in einem oder mehreren vorangegangen Rahmen durchgeführt wurde, modifiziert werden. Dieses Verfahren beruht auf der Annahme, daß die Beleuchtungsbedingungen sich nicht abrupt von einem Rahmen zum darauffolgenden Rahmen ändern.
Jedoch können in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, beispielsweise zur Bildgebung im GI-Trakt, die bei niedrigen Rahmenraten betrieben wird und die (z.B. angetrieben durch die peristaltischen Bewegungen der Darmwände) durch ein Körperlumen bewegt wird, die Beleuchtungsbedingungen von einem Rahmen zum nächsten Rahmen wesentlich variieren. Daher ist es möglich, daß Verfahren zur Steuerung der Beleuchtung auf der Grundlage einer Analyse von Daten oder Meßergebnissen von vorangegangen Rahmen nicht immer realisierbar sind, insbesondere bei niedrigen Rahmenraten.
Die Erfindung betrifft Verbesserungen in der In-Vivo-Bildgebung.
Zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehören eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, wobei die durch die Vorrichtung erzeugte Beleuchtung bezüglich ihrer Intensität und/oder Dauer variiert werden kann, zum Beispiel entsprechend der durch die Vorrichtung erzeugten Lichtmenge, die auf die Vorrichtung zurückreflektiert wird. Auf eine solche Weise kann die Beleuchtung gesteuert/geregelt und effizienter gemacht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird hierin nur beispielhaft durch den Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen entsprechende Komponenten durch entsprechende Bezugsziffern bezeichnet sind, beschrieben, wobei:
1 eine schematische Darstellung ist, die eine Ausführungsform einer autonomen In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung aus dem Stand der Technik veranschaulicht;
2 ein schematisches Blockdiagramm ist, das einen Teil einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einem automatischen Beleuchtungssteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einem automatischen Beleuchtungssteuerungssystem und vier Lichtquellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine schematische Frontansicht der in 3 veranschaulichten Vorrichtung ist;
5 eine schematische Darstellung ist, die ein Verfahren zur Zeitsteuerung der Beleuchtung und Bilderfassung in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einer festen Beleuchtungsdauer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
6 eine schematische Darstellung ist, die eine mögliche Konfiguration einer Beleuchtungssteuerungseinheit, die an eine lichterfassende Fotodiode und eine Licht emittierende Diode gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 eine schematische Darstellung ist, die die Beleuchtungssteuerungseinheit von 6 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail veranschaulicht;
8 eine schematische Darstellung ist, die dem Verständnis eines Verfahrens für die Zeitsteuerung der Beleuchtung und Bilderfassung in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einer variablen, gesteuerten Beleuchtungsdauer, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, dienlich ist;
9 eine schematische Darstellung ist, die dem Verständnis eines Verfahrens für die Zeitsteuerung der Beleuchtung und Bilderfassung in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einer variablen Rahmenrate und einer variablen, gesteuerten Beleuchtungsdauer, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, dienlich ist;
10A ein Zeitsteuerungsdiagramm ist, das einen Bildgebungszyklus einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung unter Verwendung eines automatischen Beleuchtungssteuerungsverfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
10B ein schematisches beispielhaftes Diagramm ist, das die Lichtintensität als Funktion der Zeit darstellt, die möglich ist, wenn das Verfahren zur automatischen Beleuchtungssteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, die in 10A veranschaulicht ist;
10C ein weiteres beispielhaftes schematisches Diagramm ist, das ein weiteres Beispiel der Lichtintensität als Funktion der Zeit darstellt, die möglich ist, wenn das Verfahren zur automatischen Beleuchtungssteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, die in 10A veranschaulicht ist;
11 eine schematische Darstellung ist, die eine Beleuchtungssteuerungseinheit mit einer Mehrzahl von Lichterfassungseinheiten zur Steuerung einer Mehrzahl von Lichtquellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
12 eine schematische Darstellung ist, die eine Frontansicht einer autonomen Bildgebungsvorrichtung mit vier Lichterfassungseinheiten und vier Lichtquellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
13 eine schematische Draufsicht ist, die die Anordnung von Pixeln auf der Oberfläche eines CMOS-Bildgebers, der zur Beleuchtungssteuerung verwendbar ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
14 eine schematische Draufsicht der Pixel eines CMOS-Bildgebers ist, die eine beispielhafte Verteilung von Steuerpixelgruppen, die zur Verwendung bei der lokalen Beleuchtungssteuerung in einer Bildgebungsvorrichtung geeignet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
15A eine Folge von Schritten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und
15B eine Folge von Schritten eines Verfahrens gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung werden hierin beschrieben. Zu Erklärungszwecken werden spezielle Konfigurationen und Details angeführt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es wird dem Fachmann jedoch auch offenkundig sein, daß die vorliegende Erfindung auch ohne die hierin angeführten speziellen Details ausgeführt werden kann. Des weiteren können bekannte Merkmale ausgelassen oder vereinfacht worden sein, um die vorliegende Erfindung nicht zu verschleiern.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung basieren unter anderem auf der Steuerung/Regelung der Beleuchtung, die durch die In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt wird, auf der Grundlage einer Lichtmessung, die während der Dauer der Erfassung eines einzelnen Rahmens oder eines Teils davon ausgeführt wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß während die im folgenden gezeigten Ausführungsformen der Erfindung an das Abbilden des Gastrointestinal- (GI-) Trakts angepaßt sind, die hier offenbarten Vorrichtungen und Verfahren für die Bildgebung anderer Körperhöhlen oder Räume angepaßt werden können.
Nun wird Bezug genommen auf 2, die ein schematisches Blockdiagramm ist, das einen Teil einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einem automatischen Beleuchtungssteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Vorrichtung 30 kann als schluckbare Videokapsel konstruiert sein, wie für die Vorrichtung 10A von 1 oder im US-Patent 5,604,531 von Iddan et al. oder in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung US 2001/0035902 von Glukhovsky et al. offenbart wurde. Jedoch kann das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit anderen In-Vivo-Bildgebungsvorrichtungen verwendet werden.
Die Vorrichtung 30 kann eine Bildgebungseinheit 32 einschließen, die für die Abbildung des GI-Trakts angepaßt ist. Die Bildgebungseinheit 32 kann einen Bildgebungssensor (der nicht im Detail gezeigt ist) einschließen, wie beispielsweise, jedoch nicht auf diesen beschränkt, den CMOS-Bildgebungssensor 24 von 1. Jedoch kann die Bildgebungseinheit 32 jede andere geeignete Art von Bildgebungssensor, die im Fachgebiet bekannt ist, einschließen. Die Bildgebungseinheit 32 kann auch eine optische Einheit 32A einschließen, einschließlich eines oder mehrer optischen Elemente (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine oder mehrere Linsen (nicht gezeigt), eine oder mehrere zusammengesetzte Verbundlinsen (nicht gezeigt), einen oder mehrere geeignete optische Filter (nicht gezeigt) oder andere geeignete optische Elemente (nicht gezeigt), die für die Fokussierung eines Bildes des GI-Trakts auf den Bildgebungssensor angepaßt ist, wie im Fachgebiet bekannt und oben bezüglich der optischen Einheit 22 von 1 offenbart ist.
Die optische Einheit 32A kann eine oder mehrere optische Elemente (nicht gezeigt) einschließen, die mit der Bildgebungseinheit 32A integriert sind, wie beispielsweise eine Linse (nicht gezeigt), die befestigt ist an, montiert ist auf, vorgefertigt ist auf oder benachbart ist zu den lichtempfindlichen Pixeln (nicht gezeigt) des Bildgebers, wie im Fachgebiet bekannt ist.
Die Vorrichtung 30 kann auch eine Telemetrieeinheit 34 einschließen, die in geeigneter Weise an die Bildgebungseinheit 32 angeschlossen ist, um telemetrisch die von der Bildgebungseinheit 32 erfaßten Bilder an eine externe Empfängervorrichtung (nicht gezeigt) zu übermitteln, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, die Empfänger/Rekordervorrichtung, die offenbart ist im US-Patent 5,604,531 von Iddan et al. oder in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung US 2001/0035902 von Glukhovsky et al.
Die Vorrichtung 30 kann auch eine Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 einschließen, die in geeigneter Weise an die Bildgebungseinheit 32 angeschlossen ist, um den Betrieb der Bildgebungseinheit 32 zu steuern/regeln. Die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 umfaßt jeden geeigneten Typ von Steuerung, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, eine analoge Steuerung, eine digitale Steuerung, wie beispielsweise einen Datenprozessor, einen Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung oder einen digitalen Signalprozessor (DSP). Die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 kann auch hybride analoge/digitale Schaltkreise, wie sie im Fachgebiet bekannt sind, umfassen. Die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 kann in geeigneter Weise an die Telemetrieeinheit 34 zur Steuerung der Übermittlung von Bildrahmen durch die Telemetrieeinheit 34 angeschlossen sein.
Die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 kann (optional) in geeigneter Weise an die Bildgebungseinheit 32 angeschlossen sein, um Steuerungssignale an diese zu senden. Die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 kann daher (optional) die Übermittlung von Bilddaten von der Bildgebungseinheit 32 zur Telemetrieeinheit 34 steuern.
Die Vorrichtung 30 kann eine Beleuchtungseinheit 38 zur Beleuchtung des GI-Trakts einschließen. Die Beleuchtungseinheit 38 kann eine oder mehrere diskrete Lichtquellen 38A, 38B bis 38N einschließen oder kann nur eine Lichtquelle einschließen; (eine) derartige Lichtquelle(n) kann (können) zum Beispiel die Lichtquellen 23A aus 1 sein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Lichtquelle(n) 38A, 38B bis 38N der Beleuchtungseinheit 38 kann (können) (eine) weißes Licht emittierende Diode(n) sein, wie beispielsweise die Lichtquellen, die offenbart sind in der ebenfalls abhängigen US-Patentanmeldung US 2001/0035902 von Glukhovsky et al. Jedoch kann (können) die Lichtquelle(n) 38A, 38B, 38N der Beleuchtungseinheit 38 auch jede andere geeignete Lichtquelle, die im Fachgebiet bekannt ist, sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Glühlampe(n), Blitzlicht(er) oder Gasentladungslampe(n) oder (eine) andere geeignete Lichtquelle(n).
Es wird darauf hingewiesen, daß gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung eine einzelne Lichtquelle (nicht gezeigt) einschließen kann.
Die Vorrichtung 30 kann auch eine Beleuchtungssteuerungseinheit 40 einschließen, die in geeigneter Weise an die Lichtquellen 38A, 38B bis 38N der Beleuchtungseinheit 38 angeschlossen ist, um die Versorgung der Lichtquellen 38A, 38B bis 38N der Beleuchtungseinheit 38 mit Energie zu steuern. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 kann dazu verwendet werden, eine oder mehrere der Lichtquellen 38A, 38B bis 38N ein- oder auszuschalten oder zur Steuerung der Intensität des Lichts, das durch eine oder mehrere der Lichtquellen 38A, 38B bis 38N erzeugt wird, wie im folgenden im Detail offenbart wird.
Die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 kann in geeigneter Weise an die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 angeschlossen sein, um (optional) an diese Steuerungssignale zu senden. Derartige Steuerungssignale können zur Synchronisation oder Zeitsteuerung der Versorgung der Lichtquellen 38A, 38B, 38N im inneren der Beleuchtungseinheit 38 mit Energie, bezogen auf den/die Bildgebungszyklus oder -zeitspanne der Bildgebungseinheit 32, verwendet werden. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 kann (optional) in die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 integriert sein oder kann eine separate Steuerung sein. In manchen Ausführungsformen kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 und/oder die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 Teil der Telemetrieeinheit 34 sein.
Die Vorrichtung 30 kann des weiteren (eine) Lichterfassungseinheit(en) 42 zum Erfassen des Lichts, das durch die Beleuchtungseinheit 38 erzeugt und von den Wänden des GI-Trakts reflektiert wird, einschließen. Die Lichterfassungseinheit(en) 42 kann (können) eine einzelne lichtempfindliche Vorrichtung oder einen einzelnen Lichtsensor oder eine Mehrzahl von diskreten lichtempfindlichen Vorrichtung(en) oder Lichtsensoren) einschließen, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, eine Fotodiode, einen Fototransistor oder dergleichen. Andere Arten von Lichtsensoren, die im Fachgebiet bekannt sind und eine geeignete Charakteristik besitzen, können ebenfalls zur Implementierung der Lichterfassungseinheit oder -einheften der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Lichterfassungseinheit(en) 42 kann(können) in geeigneter Weise an die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 angeschlossen sein, um die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 mit einem Signal zu versorgen, das für die Intensität des von den Wänden des Gastrointestinaltrakts (oder einem anderen Objekt im Sichtfeld der Bildgebungseinheit 32) reflektierten Lichts repräsentativ ist. Während des Betriebs kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 das von der (den) Lichterfassungseinheit(en) 42 empfangene Signal verarbeiten und auf der Grundlage des verarbeiteten Signals den Betrieb der Lichtquelle(n) 38A, 38B bis 38N steuern, wie oben und im folgenden im Detail offenbart ist.
Die Vorrichtung 30 kann auch eine Energiequelle 44 zur Bereitstellung von Energie an die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung 30 einschließen. Es wird darauf hingewiesen, daß um der Klarheit der Veranschaulichung willen, die Verbindungen zwischen der Energiequelle 44 und den Schaltkreisen oder Komponenten der Vorrichtung 30, die von ihr Energie beziehen, nicht im Detail gezeigt sind. Die Energiequelle 44 kann zum Beispiel eine interne Energiequelle sein, die der (den) Energiequelle(n) 25 der Vorrichtung 10A ähnlich ist, z.B. eine Batterie oder eine andere Energiequelle. Jedoch kann, wenn die Vorrichtung 30 als einsetzbare Vorrichtung konfiguriert ist (wie beispielsweise eine endoskopartige Vorrichtung oder eine katheterartige Vorrichtung oder eine andere Art von In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, die im Fachgebiet bekannt ist), die Energiequelle 44 auch eine externe Energiequelle sein, die außerhalb der Vorrichtung 30 angebracht sein kann (eine derartige externe Konfiguration ist um der Klarheit der Veranschaulichung willen in 2 nicht gezeigt). In einer solchen Ausführungsform, welche eine externe Energiequelle (nicht gezeigt) besitzt, kann die externe Energiequelle (nicht gezeigt) durch geeignete elektrische Leiter (nicht gezeigt), wie beispielsweise isolierte Drähte oder dergleichen, an die verschiedenen Energie benötigenden Komponenten der Bildgebungsvorrichtung angeschlossen sein.
Es wird darauf hingewiesen, daß während für autonome oder schluckbare In-Vivo-Bildgebungsvorrichtungen, wie beispielsweise die Vorrichtung 10A, die Energiequelle(n) 25 vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) kompakte Energiequellen zur Bereitstellung von Gleichstrom (DC) sind, externe Energiequellen alle geeigneten Energiequellen, die im Fachgebiet bekannt sind, sein können, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Energiequellen, die Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom bereitstellen, oder Energiequellen sein können, die, wie im Fachgebiet bekannt ist, an das Stromnetz angeschlossen sind.
Nun wird Bezug genommen auf 3 und 4. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einem automatischen Beleuchtungssteuerungssystem und vier Lichtquellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine schematische Frontansicht der in 3 veranschaulichten Vorrichtung.
Die Vorrichtung 60 (von welcher in 3 nur ein Teil gezeigt ist) schließt eine Bildgebungseinheit 64 ein. Die Bildgebungseinheit 64 kann der Bildgebungseinheit 32 von 2 oder der Bildgebungseinheit 24 von 1 ähnlich sein. Vorzugsweise kann die Bildgebungseinheit 64 eine CMOS-Bildgebungseinheit sein, jedoch können andere Arten von Bildgebungseinheiten auch verwendet werden. Die Bildgebungseinheit 64 kann CMOS-Bildgeber-Schaltungen einschließen, wie im Fachgebiet bekannt ist, jedoch kann sie auch andere Arten von Unterstützungs- und/oder Steuerungsschaltungen einschließen, wie im Fachgebiete bekannt und offenbart ist, beispielsweise im US-Patent 5,604,531 von Iddan et al. oder in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung US 2001/0035902 von Glukhovsky et al. Die Vorrichtung 60 schließt auch eine optische Einheit 62 ein, die eine Linse oder eine Mehrzahl von optischen Elementen, wie oben für die optische Einheit 22 von 1 und die optische Einheit 32A von 2 offenbart, umfassen kann.
Die Vorrichtung 60 kann eine Beleuchtungseinheit 63 einschließen, welche vier Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D einschließen kann, welche wie in 4 gezeigt in die Vorrichtung 60 angeordnet sein können. Die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D können die weißen LED-Lichtquellen sein, oder wie beispielsweise in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung US 2001/0035902 von Glukhovsky et al. offenbart ist, aber können auch jede andere geeignete Art von Lichtquellen sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Infrarot-Lichtquellen, monochromatische Lichtquellen, bandbegrenzte Lichtquellen, die im Fachgebiet bekannt oder oben offenbart sind.
Es wird darauf hingewiesen, daß während es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, daß die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D identisch sind, andere Ausführungsformen der Erfindung mit mehreren Lichtquellen, die nicht identisch sein müssen, implementiert werden können. Manche der Lichtquellen können eine spektrale Verteilung besitzen, die sich von den spektralen Verteilungen der anderen Lichtquellen unterscheidet. Zum Beispiel kann von den Lichtquellen innerhalb der gleichen Vorrichtung eine der Lichtquellen eine rote LED sein, eine weitere Lichtquelle kann eine blaue LED sein und eine weitere Lichtquelle kann eine gelbe LED sein. Andere Konfigurationen von Lichtquellen sind ebenfalls möglich.
Die Vorrichtung 60 kann auch eine Blende 70 einschließen, die konisch geformt sein kann oder die eine andere geeignete Form besitzen kann. Die Blende 70 kann eine Öffnung 70A enthalten. Die Blende 70 kann zwischen den Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D und der optischen Einheit 62 eingefügt sein, und kann die in die Öffnung 70A eintretende Lichtmenge, die direkt von den Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D herrührt, verringern. Die Vorrichtung 60 kann eine transparente optische Kuppel 61, die der optischen Kuppel 21 von 1 ähnlich ist, einschließen. Die optische Kuppel 61 kann aus einem geeigneten transparenten Plastik- oder Kunststoffmaterial oder Glas oder aus einem anderen geeigneten Material, das hinreichend transparent gegenüber wenigstens manchen der Wellenlängen des durch die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D erzeugten Lichts ist, um ein adäquates Abbilden zu ermöglichen, gefertigt sein.
Die Vorrichtung 60 kann des weiteren eine Lichterfassungseinheit 67 einschließen, um Licht zu erfassen, das von der Darmwand 76 reflektiert oder gestreut wird. Die Lichterfassungseinheit ist so an der Blende 70 befestigt, daß ihr lichtempfindlicher Teil 67A zur optischen Kuppel 61 gerichtet ist. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, kann die Lichterfassungseinheit 67 auf der Oberfläche der Blende 70 an einer Position positioniert sein, welche es der Lichterfassungseinheit 67 erlaubt, eine Lichtmenge zu erfassen, der für die Lichtmenge, die durch die Öffnung 70A der Blende 70 eintritt, repräsentativ ist oder dazu proportional ist. Dies kann der Fall sein, wenn das beleuchtete Objekt teilstreuend ist (wie es die Darmwand sein kann) und wenn die Dimensionen der Lichterfassungseinheit 67 und ihr Abstand von der Bildgebungssensorachse 75 im Vergleich zum Durchmesser D der kapselartigen Vorrichtung 60 klein sind.
Die Vorrichtung 60 (3) ist als zur Darmwand 76 benachbart dargestellt. Im Betrieb können Lichtstrahlen 72, welche durch die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D erzeugt werden, die optische Kuppel 61 durchdringen und können von der Darmwand 76 reflektiert werden. Manche der reflektierten Lichtstrahlen 74 können durch die optische Kuppel 61 hindurchtreten und können die Lichterfassungseinheit 67 erreichen. Andere reflektierte Lichtstrahlen (nicht gezeigt) können die Öffnung 70A erreichen und passieren die optische Einheit 62, um auf die Bildgebungseinheit 34 fokussiert zu werden.
Die von der Lichterfassungseinheit 67 gemessene Lichtmenge kann der in die Öffnung 70A eintretende Lichtmenge proportional sein. Daher kann die Messung der Lichtintensität, die die Lichterfassungseinheit 67 erreicht, benutzt werden, um die Lichtabgabe durch die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D, wie im folgenden im Detail offenbart wird, zu steuern/regeln.
Die Vorrichtung 60 schließt auch eine Beleuchtungssteuerungseinheit 40A ein. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A ist in geeigneter Weise an die Lichterfassungseinheit 67 und die Beleuchtungseinheit 63 gekoppelt. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A kann das von der Lichterfassungseinheit 67 empfangene Signal verarbeiten, um die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D, wie in folgenden im Detail offenbart wird, zu steuern/regeln.
Die Vorrichtung 60 kann auch eine drahtlose Sendereinheit (in 3 nicht gezeigt) und eine Antenne (in 3 nicht gezeigt) einschließen, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, den Sender 26 und die Antenne 27 von 1, oder kann eine geeignete Telemetrieeinheit (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, die Telemetrieeinheit 34 von 2) einschließen. Die Telemetrieeinheit kann ein Sender oder ein Sender-Empfänger sein, zur drahtlosen Übermittlung (und optional auch zum Empfang) von Daten und Steuerungssignalen an (und optional von) einen (einem) externen Empfänger/Rekorder (in 3 nicht gezeigt), wie oben im Detail offenbart ist. Die Vorrichtung 60 kann auch eine oder mehrere Energiequellen, wie beispielsweise die Energiequellen 25 von 1 oder andere geeignete Energiequellen, die im Fachgebiet bekannt sind, einschließen.
Nun wird Bezug genommen auf 5, die eine schematische Darstellung ist, die ein Verfahren der Zeitsteuerung der Beleuchtung und Bilderfassung in einer In-Vivo- Bildgebungsvorrichtung mit einer festen Beleuchtungsdauer veranschaulicht. Das Zeitsteuerungsverfahren kann für Bildgebungsvorrichtungen mit CMOS-Bildgebern charakteristisch sein, jedoch kann es auch in Vorrichtungen mit anderen Arten von Bildgebern verwendet werden.
Ein Bilderfassungszyklus bzw. eine Bilderfassungszeitspanne beginnt zum Zeitpunkt T. Der erste Bilderfassungszyklus endet zum Zeitpunkt T1 und besitzt eine Dauer von ΔT1. Der zweite Bildserfassungszyklus beginnt zum Zeitpunkt T1, endet zum Zeitpunkt T2 und besitzt eine Dauer ΔT1. Jeder Bildgebungszyklus bzw. jede Zeitspanne kann zwei Teile umfassen, eine Beleuchtungszeitspanne 90 mit einer Dauer von ΔT2 und eine Dunkelzeitspanne 92 mit einer Dauer ΔT3. Die Beleuchtungszeitspannen 90 werden durch die schraffierten Balken von 5 dargestellt. Während der Beleuchtungszeitspanne 90 jedes Bildgebungszyklus wird die Beleuchtungseinheit (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, die Beleuchtungseinheit 38 der 2 oder die Beleuchtungseinheit 63 der 3) eingeschaltet und stellt Licht zur Beleuchtung der Darmwand bereit. Während der Dunkelzeitspanne 92 jedes Bildgebungszyklus wird die Beleuchtungseinheit (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, die Beleuchtungseinheit 38 der 2 oder die Beleuchtungseinheit 63 der 3) ausgeschaltet und stellt kein Licht bereit.
Die Dunkelzeitspanne 92, oder ein Teil davon, kann beispielsweise zur Erfassung eines Bilds aus dem Bildgeber verwendet werden, beispielsweise dadurch, daß die Pixel des Bildgebers abgetastet/gescannt werden, zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Bildgebers und zur Übermittlung der Ausgangssignale oder der verarbeiteten Ausgangssignale an einen externen Empfänger oder eine Empfänger/Rekordervorrichtung, wie oben offenbart.
Es wird darauf hingewiesen, daß während das Diagramm von
5 der Einfachheit willen einen Fall veranschaulicht, in dem die Dauer des Bilderfassungszyklus fest ist und die Bildgebung bei einer festen Rahmenrate durchgeführt wird, dies nicht zwingend notwendig ist. Daher können die Rahmenrate und aufgrund dessen die Dauer des Bilderfassungszyklus während der Bildgebung gemäß eines gemessenen Parameters, wie beispielsweise der Geschwindigkeit der Bildgebungsvorrichtung im Gastrointestinaltrakt, variieren.
Im allgemeinen können verschiedene Arten von Lichtsteuerungsverfahren verwendet werden, um eine adäquate Bilderfassung zu gewährleisten.
In einem ersten Verfahren kann die Lichtmenge, die auf die Lichterfassungseinheit 67 fällt, kontinuierlich während der Beleuchtung des Zielgewebes durch die Beleuchtungseinheit 63 gemessen und aufgezeichnet werden, um einen kumulativen Wert bereitzustellen, der der gesamten, kumulativen Zahl an Photoneu entspricht, die durch die Lichterfassungseinheit 67 detektiert wurde. Wenn dieser kumulative Wert einen bestimmten Wert erreicht, kann die Beleuchtungseinheit 63 ausgeschaltet werden, indem die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D, welche in der Beleuchtungseinheit 63 eingeschlossen sind, ausgeschaltet werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung 60 sicherstellen, daß wenn die Menge an gemessenem Licht ausreicht, um (durchschnittlich) zu einem hinreichend belichteten Rahmen zu führen, die Beleuchtungseinheit 63 abgeschaltet wird.
Ein Vorteil dieses ersten Verfahrens ist, daß wenn die Lichtquellen (wie beispielsweise die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D) bei ihrer maximalen oder beinahe maximalen Lichtausgangsleistung betrieben werden, das Ausschalten Energie sparen kann, im Vergleich zum Energieaufwand während einer Beleuchtungszeitspanne von fester Dauer (wie beispielsweise die Beleuchtungszeitspanne 90 von 5).
Ein weiterer Vorteil des ersten Verfahrens ist, daß es die Verkürzung der Dauer der Beleuchtungszeitspanne im Beleuchtungszyklus im Vergleich zur Benutzung einer festen Beleuchtungszeitspanne ermöglicht. In einer sich bewegenden Bildgebungsvorrichtung, wie beispielsweise der Vorrichtung 60, kann es im Idealfall wünschenswert sein, die Beleuchtungszeitspanne so kurz wie praktisch möglich zu bemessen, da dies das Verschmieren der Bilder aufgrund der Bewegung der Vorrichtung 60 innerhalb des GI-Trakts verhindert oder vermindert. Typischerweise wird daher in einer sich bewegenden Bildgebungsvorrichtung das resultierende Bild umso schärfer sein, je kürzer die Beleuchtungszeitspanne ist, (unter der Annahme, daß hinreichend Licht durch die Beleuchtungseinheit erzeugt wird, um eine adäquate Belichtung des Bildgebers zu gewährleisten).
Dies kann in gewisser Weise der Erhöhung der Verschlußgeschwindigkeit in einer regulären, durch einen Verschluß betriebenen Kamera ähnlich sein, um zur Verhinderung der Bildverschmierung eines sich bewegenden Objekts oder Bilds die Belichtungsdauer zu verkürzen, außer daß es in Ausführungsformen des vorliegenden Verfahrens typischerweise keinen Verschluß gibt, und die Beleuchtungszeitspanne kontrollierbar verkürzt wird, um eine Bildverschmierung aufgrund von Bewegungen der Vorrichtung im GI-Trakt zu vermindern.
Nun wird Bezug genommen auf 6 und 7. 6 ist eine schematische Darstellung, die eine mögliche Konfiguration für eine Beleuchtungssteuerungseinheit veranschaulicht, die an eine lichterfassende Fotodiode und an eine Licht emittierende Diode gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 ist eine schematische Darstellung, die die Beleuchtungssteuerungseinheit von 6 im Detail, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, veranschaulicht.
Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B von 6 kann in geeigneter Weise an eine Fotodiode 67B, die als Lichterfassungseinheit betrieben werden kann, angeschlossen sein. Jede(r) andere geeignete(r) Erfassungseinheit oder Lichtsensor kann verwendet werden. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B kann in geeigneter Weise an eine Licht emittierende Diode (LED) 63E angeschlossen sein. Die LED 63E kann eine weiße LED sein, wie oben offenbart, oder kann jede andere Art von LED sein, die zur Beleuchtung des abgebildeten Ziels (wie beispielsweise der Darmwand) geeignet ist. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B kann ein Stromsignal von der Fotodiode 67B empfangen. Das empfangene Signal kann proportional zur Intensität des Lichts (schematisch dargestellt durch die Pfeile 81) sein, das auf die Fotodiode 67B auftrifft. Die Beleuchtungssteuerung 40B kann das empfangene Signal verarbeiten, um die Lichtmenge, die die Fotodiode 67B während der Dauer einer Lichtmessungszeitspanne beleuchtet, zu bestimmen. Die Beleuchtungssteuerung 40B kann die Versorgung der LED 63E auf der Grundlage der Lichtmenge, die während der Dauer der Lichtmessungszeitspanne die Photodiode 67B beleuchtete, steuern. Beispiele der Art der Verarbeitung und Steuerung der Versorgung mit Energie sind im folgenden im Detail offenbart. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B kann auch Steuerungssignale von anderen in der In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung enthaltenen Schaltungskomponenten empfangen. Zum Beispiel können die Steuerungssignale Zeitsteuerungs- und/oder Synchronisationssignale, An/Aus-Schaltsignale, Rücksetzungssignale oder dergleichen einschließen.
Die Lichterfassungseinheit(en) und Lichterzeugungseinheit(en) können auch andere geeignete Lichterzeugungs- oder -erfassungseinheiten als Dioden sein.
7 veranschaulicht eine mögliche Ausführungsform der Beleuchtungssteuerungseinheit 40B. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B kann beispielsweise eine Integratoreinheit 80, eine Komparatoreinheit 82 und eine LED-Treibereinheit 84 einschließen. Die Integratoreinheit 80 ist an die Fotodiode 67B gekoppelt, um von ihr ein die auf die Fotodiode 67B auftreffende Lichtintensität anzeigendes Signal zu empfangen und die auf die Fotodiode 67B auftreffende Lichtmenge aufzuzeichnen und zu summieren. Die Integratoreinheit 80 kann in geeigneter Weise an die Komparatoreinheit 82 angeschlossen sein.
Die Integratoreinheit 80 kann die auf die Fotodiode 67B auftreffende Lichtmenge aufzeichnen und summieren, wobei das empfangene Signal integriert wird, und ein integriertes Signal an die Komparatoreinheit 82 ausgeben. Das integrierte Signal kann proportional zu oder Indikativ für die kumulative Zahl der während der Integrationszeitspanne auf die Fotodiode 67B treffenden Photonen sein. Die Komparatoreinheit 80 kann auf geeignete Weise an die LED-Treibereinheit 84 angeschlossen sein. Die Komparatoreinheit 80 kann kontinuierlich den Wert des integrierten Signals mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleichen. Wenn der Wert des integrierten Signals gleich dem Schwellenwert ist, kann die Komparatoreinheit 82 die LED-Treibereinheit 84 ansteuern die Energie für die LED 63E abzuschalten und somit den Betrieb der LED 63E einzustellen.
Somit kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A auf ähnliche Weise konstruiert und betrieben werden, wie die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B von 7 und 8.
Es wird darauf hingewiesen, daß während die in 7 veranschaulichten Schaltkreise als analoge Schaltkreise implementiert werden können, digitale Schaltkreise und/oder hybride analoge/digitale Schaltkreise verwendet werden können, um die Beleuchtungssteuerungseinheit zu implementieren, wie im folgenden im Detail offenbart ist (bezogen auf 11).
Nun wird Bezug genommen auf 8, die eine schematische Darstellung ist, die dem Verständnis eines Verfahrens zur Zeitsteuerung der Beleuchtung und Bilderfassung in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einer variablen gesteuerten Beleuchtungsdauer, gemäß einer Ausführungsform, dienlich ist.
Ein(e) Bilderfassungszyklus- oder -zeitspanne beginnt zum Zeitpunkt T. Der erste Bilderfassungszyklus endet zum Zeitpunkt T1 und besitzt eine Dauer ΔT1. Der zweite Bilderfassungszyklus beginnt zum Zeitpunkt T1, endet zum Zeitpunkt T2 und besitzt eine Dauer ΔT1. In jedem Bildgebungszyklus definiert die Zeitspanne mit einer Dauer ΔT4 die maximal zulässige Beleuchtungszeitspanne. Die maximal zulässige Beleuchtungszeitspanne ΔT4 kann typischerweise ein Zeitspanne sein, die kurz genug ist, um eine Bildgebung ohne übermäßige Verschmierung oder Unschärfe aufgrund der Bewegung der Vorrichtung 60 im GI-Trakt zu ermöglichen. Der Zeitpunkt T_M ist der Zeitpunkt des Endes der maximal zulässigen Beleuchtungszeitspanne ΔT4, bezogen auf den Anfangszeitpunkt des ersten Bildgebungszyklus.
Die maximal zulässige Beleuchtungszeitspanne ΔT4 kann ab Werk voreingestellt werden, unter Berücksichtigung unter anderem der typischen oder durchschnittlichen (oder maximalen) durch die Bildgebungsvorrichtung im GI-Trakt erreichten Geschwindigkeit (die in einer Mehrzahl von in verschiedenen Patienten eingesetzten Vorrichtungen empirisch bestimmt werden kann), des Bildgebungssensor-Typs (wie beispielsweise der CMOS-Sensor 64 der Vorrichtung 50) und seiner Bedürfnisse bezüglich der Abtastzeit und anderer Erwägungen bezüglich der Herstellung und Zeitsteuerung. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann, wenn Bildgebung bei 2 Rahmen pro Sekunde ΔT1=0,5 Sekunden erfolgt, die Dauer von ΔT4 bei einem Wert im Bereich von 20–30 Millisekunden eingestellt werden. Jedoch ist diese Dauer nur beispielhaft angegeben, und ΔT4 kann andere, verschiedene Werte annehmen. Typischerweise kann die Verwendung einer maximal zulässigen Beleuchtungszeitspanne ΔT4 von weniger als 30 Millisekunden zu einer akzeptablen Bildqualität der meisten erfaßten Bildrahmen führen, ohne übermäßige Verschlechterung durch eine durch die Bewegung der Bildgebungsvorrichtung im GI-Trakt entstehende Unschärfe des Bilds.
Die Zeitspanne ΔT5 ist definiert als die Differenz zwischen der gesamten Bildgebungszyklusdauer ΔT1 und der maximal zulässigen Beleuchtungszeitspanne ΔT4 (ΔT5 = ΔT1 – ΔT4).
Zum Anfangszeitpunkt T des ersten Bildgebungszyklus wird die Beleuchtungseinheit (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf die Beleuchtungseinheit 63 der 3) angeschaltet und stellt Licht zur Beleuchtung der Darmwand bereit. Die Lichterfassungseinheit 67 erfasst das von der Darmwand 76 reflektierte und/oder gestreute Licht und stellt ein Signal für die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A der Vorrichtung 60 bereit. Das Signal kann der durchschnittlichen Lichtmenge, der durch die Öffnung 70A eintritt, proportional sein. Das durch die Lichterfassungseinheit 67 bereitgestellte Signal kann durch die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A integriert werden, wie oben mit Bezug auf die Beleuchtungssteuerungseinheit 40B von 7 und 8 im Detail offenbart ist.
Das integrierte Signal kann mit einem voreingestellten Schwellenwert verglichen werden (z.B. durch einen Komparator, wie beispielsweise die Komparatoreinheit 82 von 8). Wenn das integrierte Signal gleich dem Schwellenwert ist, stellt die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A den Betrieb der Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D der Beleuchtungseinheit 63 ein. Der Zeitpunkt T_E1 ist der Zeitpunkt, zu dem die Beleuchtungssteuerungseinheit die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D innerhalb des ersten Beleuchtungszyklus abschaltet.
Das zum Zeitpunkt T beginnende und zum Zeitpunkt T_E1 endende Zeitintervall ist die Beleuchtungszeitspanne 94 (dargestellt durch den mit 94 gekennzeichneten schraffierten Balken) für den ersten Beleuchtungszyklus. Die Beleuchtungszeitspanne 94 besitzt eine Dauer ΔT6. Man kann sehen, daß für den ersten Beleuchtungszyklus ΔT6 < ΔT4.
Nach dem Zeitpunkt T_E1 kann das Abtasten/Scannen der Pixel des CMOS-Sensors 64 beginnen und die Pixeldaten (und möglicherweise andere Daten) können durch den Sender (in
3 nicht gezeigt) oder die Telemetrieeinheit der Vorrichtung 60 übermittelt werden.
Vorzugsweise kann das Abtasten der Pixel des CMOS-Sensors 64 schon so früh wie zum Zeitpunkt T_E1 der Beendigung der Beleuchtung beginnen. Zum Beispiel kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A zum Zeitpunkt T_E1 ein Steuerungssignal an den CMOS-Sensor senden, um das Abtasten der Pixel des CMOS-Sensors 64 zu initiieren. Jedoch kann das Abtasten der Pixel auch zu einem voreingestellten Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt T_M beginnen, welcher der Endzeitpunkt der maximal zulässigen Beleuchtungsdauer ΔT4 ist, vorausgesetzt, daß hinreichend Zeit für Pixelabtast- und Datenübermittelungsprozesse verfügbar ist.
Zum Anfangszeitpunkt T1 des zweiten Bildgebungszyklus wird die Beleuchtungseinheit 63 erneut angeschaltet. Die Lichterfassungseinheit 67 erfasst das von der Darmwand 76 reflektierte und/oder gestreute Licht und stellt ein Signal an die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A der Vorrichtung 60 bereit. Das Signal kann der durchschnittlichen Lichtmenge, die in die Öffnung 70A eintritt, proportional sein.
Das durch die Lichterfassungseinheit 67 bereitgestellte Signal kann, wie oben für den ersten Bildgebungszyklus offenbart, integriert und mit dem Schwellenwert verglichen werden. Wenn das integrierte Signal gleich dem Schwellenwert ist, schaltet die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D der Beleuchtungseinheit 63 ab. Jedoch ist im speziellen schematischen Beispiel, das in 8 veranschaulicht ist, die Intensität des die Lichterfassungseinheit 67 im zweiten Bildgebungszyklus erreichenden Lichts niedriger als die Intensität des die Lichterfassungseinheit 67 im ersten Bildgebungszyklus erreichenden Lichts.
Dieser Unterschied in der Beleuchtungsintensität oder im gegen die Zeit aufgetragenen Intensitätsprofil zwischen verschiedenen Beleuchtungszyklen kann unter anderem auf die Bewegung der Vorrichtung 60 von der Darmwand 76 fort beruhen, oder auf einer Veränderung der Position oder Orientierung der Vorrichtung 60 bezüglich der Darmwand 76, oder auf einer Veränderung der Lichtabsorption oder der Lichtreflexion oder der Lichtstreuungseigenschaften des Teils der Darmwand 76, der sich im Sichtfeld der Vorrichtung 60 befindet.
Daher dauert es länger, bis das aus der Integratoreinheit ausgegebene integrierte Signal den Schwellenwert erreicht. Daher schaltet die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A die Beleuchtungssteuerungseinheit 63 zum Zeitpunkt T_E2 ab (man beachte, daß T_E2 > T_E1).
Das zum Zeitpunkt T1 beginnende und zum Zeitpunkt T_E2 endende Zeitintervall ist die Beleuchtungszeitspanne 96 für den zweiten Bildgebungszyklus. Die Beleuchtungszeitspanne 96 (durch den mit 96 beschrifteten schraffierten Balken dargestellt) besitzt eine Dauer ΔT7. Man kann sehen, daß für den zweiten Bildgebungszyklus ΔT7 < ΔT4.
Daher kann die Dauer der Beleuchtungszeitspanne innerhalb verschiedener Bildgebungszyklen variieren und kann unter anderem von der Intensität des die Lichterfassungseinheit 67 erreichenden Lichts abhängen.
Nach dem Zeitpunkt T_E2 kann das Abtasten/Scannen der Pixel des CMOS-Sensors 64 beginnen und die Pixeldaten (und möglicherweise andere Daten) können, wie oben in dem Teil für den ersten Bildgebungszyklus von 8 offenbart, übermittelt werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß während der Einfachheit willen die Darstellung von 8 einen Fall veranschaulicht, in dem die Dauer des Bilderfassungszyklus ΔT1 fest ist und die Bildgebung mit einer festen Rahmenrate durchgeführt wird, dies nicht zwingend erforderlich ist. So können die Rahmenrate und daher die Dauer des Bilderfassungszyklus ΔT1 während der Bildgebung in Abhängigkeit eines gemessenen Parameters, wie beispielsweise der Geschwindigkeit der Bildgebungsvorrichtung im Gastrointestinaltrakt, variieren. In solchen Fällen kann die Dauer des Bildgebungszyklus als Reaktion auf die gemessene Geschwindigkeit der Vorrichtung 60 verkürzt oder verlängert werden, um die Rahmenrate jeweils zu erhöhen oder zu erniedrigen.
Zum Beispiel offenbart US 6,709,387 , die am 15. Mai 2000 angemeldet wurde, unter anderen auch dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist und durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit und für alle Zwecke hierin inkorporiert wird, unter anderem eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Rahmenrate einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung.
Die oben offenbarten automatischen Beleuchtungssteuerungsverfahren können zur Verwendung in einer Vorrichtung mit einer variablen Rahmenrate angepaßt werden. Eine solche Anpassung kann die variierende Dauer des Bildgebungszyklus berücksichtigen und die Implementierung kann unter anderem von der Zeit, die erforderlich ist, um das Abtasten der Pixel und der Datenübermittelung abzuschließen, der Menge an Energie, die der Vorrichtung 60 zur Verfügung steht, und anderen Erwägungen abhängen.
Eine einfache Art, das Verfahren anzupassen kann sein, die maximale Rahmenrate der Bildgebungsvorrichtung so zu limitieren, daß sogar wenn die maximale Rahmenrate verwendet wird, genug Zeit für das Abtasten der Pixel und der Datenübermittlung während der Zeitspanne verbleiben wird.
Nun wird auf 9 Bezug genommen, welche eine schematische Darstellung ist, die dem Verständnis eines Verfahrens zur Zeitsteuerung der Beleuchtung und Bildgebungserfassung in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einer variablen Rahmenrate und einer variablen gesteuerten Beleuchtungsdauer dienlich ist.
Der erste Beleuchtungszyklus von 9 ist dem ersten Beleuchtungszyklus von 8 ähnlich, außer daß die Dauer der Beleuchtungszeitspanne 98 von 9 (dargestellt durch den mit 98 beschrifteten schraffierten Balken) länger ist als die Dauer der Beleuchtungszeitspanne 94 von 8. Der erste Beleuchtungszyklus von 9 beginnt zum Zeitpunkt T, endet zum Zeitpunkt T1 und besitzt eine Dauer ΔT1. Der Zeitpunkt T_M bezeichnet das Ende der maximal zulässigen Beleuchtungszeitspanne ΔT4. Der zweite Beleuchtungszyklus von 9 beginnt zum Zeitpunkt T1 und endet zum Zeitpunkt T3. Die Dauer des zweiten Bildgebungszyklus ΔT8 ist kürzer als die Dauer des ersten Bildgebungszyklus ΔT1 (ΔT8 < ΔT1). Die Dauer des zweiten Bildgebungszyklus ΔT8 entspricht der höchsten in der Bildgebungsvorrichtung verwendbaren Rahmenrate. Die Beleuchtungszeitspanne 100 des zweiten Bildgebungszyklus (dargestellt durch den mit 100 beschrifteten, schraffierten Balken von 9) wird durch die Beleuchtungssteuerungseinheit in Abhängigkeit der Lichtintensität zeitgesteuert, wie oben im Detail offenbart ist. Die Zeitspanne 102 (dargestellt durch den mit 102 beschrifteten, gepunkteten Balken) bezeichnet die Zeit ΔT9, die zum Abtasten der Pixel des Bildgebers und der Übermittlung der abgetasteten Rahmendaten erforderlich ist. T_M bezeichnet den Zeitpunkt des Endes der maximal zulässigen Beleuchtungszeitspanne, bezogen auf den Anfangszeitpunkt von jedem Beleuchtungszyklus. Wenn die Rahmenrate erhöht wird, bleibt daher sogar bei der höchst möglichen Rahmenrate genug Zeit, um die Pixel abzutasten und die Daten zu übermitteln.
Es wird darauf hingewiesen, daß typischerweise in einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung mit einer festen Rahmenrate, die zum Abtasten der Pixel eines CMOS-Sensors mit 64.000 Pixeln (wie beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, ein CMOS-Sensor, der in einer 256 × 256 Pixelanordnung angeordnet ist) und für das Übermitteln des analogen Datensignals an einen externen Empfänger/Rekorder erforderliche Zeit ungefähr 0,4 Sekunden betragen kann (unter der Annahme einer Abtast- und Datenübermittlungszeit von ungefähr 6 Mikrosekunden pro Pixel). Daher kann, unter der Annahme einer maximalen Beleuchtungszeitspanne von ungefähr 20–30 Millisekunden, die Rahmenrate auf nicht viel mehr als 2 Rahmen pro Sekunde erhöht werden. Andere Rahmenraten können verwendet werden.
Es kann jedoch möglich sein, die zum Abtasten der Pixel und zur Datenübermittelung erforderliche Zeit wesentlich zu verkürzen. Zum Beispiel kann es, indem die Taktrate der CMOS-Pixelanordnung erhöht wird, möglich sein, die zum Abtasten eines einzelnen erforderliche Zeit auf 3 Mikrosekunden oder sogar weniger zu reduzieren. Zusätzlich kann es möglich sein, die Datenübermittlungsrate des Senders 26 zu erhöhen, um die zum Abtasten der Pixelanordnung zur Übermittlung der Pixeldaten an den externen Empfänger/Rekorder erforderliche Gesamtzeit noch weiter herabzusetzen.
Daher können sowohl In-Vivo-Bildgebungsvorrichtungen mit einer variablen Rahmenrate als auch Vorrichtungen mit einer festen Rahmenrate implementiert werden, welche zu Rahmenraten von ungefähr 4–8 Rahmen pro Sekunde und sogar noch höher in der Lage sind.
Wenn das oben offenbarte Verfahren zum Abschalten der Beleuchtungseinheit, wenn der integrierte Ausgang der Lichterfassungseinheit einen Schwellenwert erreicht, der so angepaßt ist, daß eine gute durchschnittliche Bildqualität gewährleistet ist, implementiert ist, wäre es die Neigung des Entwicklers, die Beleuchtungseinheit (wie beispielsweise die Beleuchtungseinheit 63 von 3) nahe der maximal zur Verfügung stehenden Lichtausgangsleistung zu betreiben. Dies kann vorteilhaft sein aufgrund der verkürzten Dauer der erreichbaren Beleuchtungszeitspanne, welche die Bildklarheit durch eine Verringerung der bewegungsinduzierten Bildunschärfe verbessern kann.
Es ist vielleicht nicht immer möglich oder erwünscht, die Beleuchtungseinheit nahe der maximal möglichen Lichtausgangsleistung zu betreiben. Daher kann es erwünscht sein, den Betrieb der Beleuchtungseinheit 63 bei einer bestimmten Lichtausgangsleistung zu beginnen, welche niedriger ist als die maximale Lichtausgangsleistung der Beleuchtungseinheit 63.
In einem zweiten Beleuchtungssteuerungsverfahren kann die Beleuchtungseinheit 63 der 3 anfänglich, am Anfang eines jeden der Beleuchtungszyklen, bei einem ersten Lichtausgangspegels betrieben werden. Die Lichterfassungseinheit 67 kann zur Messung der Lichtmenge während einer kurzen Beleuchtungssamplingzeitspanne verwendet werden.
Nun wird Bezug genommen auf 10A, 10B und 10C. 10A ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das schematisch einen Bildgebungszyklus einer In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung unter Verwendung eines automatischen Beleuchtungssteuerungsverfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 10B ist ein beispielhaftes, schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Lichtintensität in Abhängig von der Zeit darstellt, das möglich ist, wenn das in 10A veranschaulichte Verfahren zur automatischen Beleuchtungssteuerung verwendet wird. 10C ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Lichtintensität in Abhängigkeit der Zeit darstellt, das möglich ist, wenn das in 10A veranschaulichte Verfahren zur automatischen Beleuchtungssteuerung verwendet wird.
In 10A, 10B und 10C stellt die horizontale Achse der Diagramme die Zeit in relativen Einheiten dar. In 10B und 10C stellt die vertikale Achse die Intensität I des durch die Beleuchtungseinheit 63 (3) ausgegebenen Lichts dar.
Das automatische Beleuchtungssteuerungsverfahren, das in 10A veranschaulicht ist, arbeitet, indem eine Beleuchtungssamplingzeitspanne 104, die in einer Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 eingeschlossen ist, verwendet wird. Ein Beleuchtungszyklus 110 schließt die Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 und eine Dunkelzeitspanne 112 ein. Die Beleuchtungseinheit 63 kann die Darmwand 76 während der Dauer der Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 beleuchten. Die Dunkelzeitspanne 112 kann zum Abtasten der Pixel des CMOS-Sensors 64 und zur Verarbeitung und Übermittlung der Bilddaten, wie oben im Detail offenbart, verwendet werden.
Die Gesamtbeleuchtungszeitspanne des Bildgebungszyklus beginnt zum Zeitpunkt T und endet zum Zeitpunkt T_M. Der Zeitpunkt T_M ist bezüglich des Anfangszeitpunkts T des Bildgebungszyklus 110 fest und bezeichnet die maximal zulässige Beleuchtungszeit. Praktisch ausgedrückt kann der Zeitpunkt T_M so ausgewählt werden, daß die Möglichkeit einer Bildunschärfe, wie oben erklärt, reduziert wird. Zum Beispiel kann der Zeitpunkt T_M als 20 Millisekunden entfernt vom Anfangszeitpunkt T des Bildgebungszyklus 110 ausgewählt sein (mit anderen Worten kann die Dauer der Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 auf 30 Millisekunden eingestellt sein), aber andere, größere oder kleinere Werte des Zeitpunkts T_M und der Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 können ebenfalls verwendet werden.
Die Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 kann eine Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 und eine Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 einschließen. Die Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 beginnt zum Zeitpunkt T und endet zum Zeitpunkt T_S. Die Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 beginnt zum Zeitpunkt T_S und endet zum Zeitpunkt T_M.
In einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens kann die Dauer der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 bei ungefähr 2–5 Millisekunden eingestellt sein, jedoch können andere, größere oder kleinere Werte für die Dauer verwendet werden, in Abhängigkeit unter anderem vom Typ und von der Charakteristik der Lichterfassungseinheit 67, ihrer Lichtempfindlichkeit, ihres Signal-Rausch-Verhältnisses (S/N), der Intensität I₁, bei der die Beleuchtungseinheit 63 während der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 betrieben wird, sowie anderen Erwägungen bezüglich der Implementierung und Herstellung.
Nun zu 10B und 10C kommend, wird die Beleuchtungseinheit 63 während der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 so betrieben, daß sie die Lichtintensität I₁ beträgt. Die Lichterfassungseinheit 67 kann das von der Darmwand 76 reflektierte und gestreute Licht erfassen. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A kann das Intensitätssignal integrieren, um die Lichtmenge Q zu bestimmen, welche die Lichterfassungseinheit 67 während der Dauer der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 erreicht. Die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A kann dann aus dem Wert Q und aus der bekannten Dauer der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 die Lichtintensität I_N berechnen, bei der die Beleuchtungseinheit 63 für die Dauer der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 betrieben werden muß, um eine angemessene durchschnittliche Belichtung des CMOS-Sensors 64 bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird eine geschätzte empfangene Gesamtlichtmenge über einen Satz von Bildgebungszyklen im wesentlichen konstant gehalten bzw. innerhalb eines bestimmten Zielbereichs gehalten. Die Berechnung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem von einer festen Lichtmenge, von der erwünscht ist, daß sie empfangen oder eingesetzt wird, die während der Samplingzeitspanne 104 aufgezeichnete Lichtmenge subtrahiert wird und das Ergebnis durch eine feste Zeitspanne, die der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 entspricht, dividiert wird. Eine mögliche Weise, die Berechnung auszuführen, wäre die folgende Gleichung 1 zu verwenden: IN = (QT – Q)/ΔTMAIN Gleichung 1wobei
ΔT_MAIN die Dauer der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 ist, Q_T die Gesamtmenge an Licht ist, die in einem
Beleuchtungszyklus die Lichterfassungseinheit 67 erreichen muß, um eine angemessene, durchschnittliche Belichtung des CMOS-Sensors 64 zu gewährleisten, und
Q die Menge an Licht ist, die die Lichterfassungseinheit 67 während der Dauer einer Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 eines Beleuchtungszyklus erreicht.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Wert von Q_T empirisch bestimmt werden kann.
10B veranschaulicht schematisch ein Diagramm, das für einen beispielhaften Bildgebungszyklus die Intensität des durch die Beleuchtungseinheit 63 erzeugten Lichts in Abhängigkeit der Zeit zeigt. Während der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 besitzt die Lichtintensität einen Wert I₁. Nach dem Ende der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 kann die Lichtintensität I_N = I₂, wie oben in Gleichung 1 offenbart, oder durch Verwendung einer anderen geeigneten Art der analogen oder digitalen Berechnung berechnet werden.
Zum Beispiel kann, wenn die Berechnung digital durch die Steuerung/den Prozessor 36 von 2 durchgeführt wird, der Wert von I_N, verglichen mit der Dauer der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106, in einer sehr kurzen Zeit (wie beispielsweise weniger als einer Mikrosekunde) berechnet werden.
Wenn die Berechnung von I_N durch einen analogen Schaltkreis (nicht gezeigt), der in der Beleuchtungssteuerungseinheit 40 von 2 oder in der Beleuchtungssteuerungseinheit 40B von 6 oder in der Beleuchtungssteuerungseinheit 40A von
3 eingeschlossen sein kann, durchgeführt wird, kann die Berechnungszeit, im Vergleich zur Dauer der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106, ebenfalls kurz sein.
Nachdem die Berechnung von I₂ für den in 10B dargestellten Beleuchtungszyklus abgeschlossen ist, kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A die Intensität der Lichtausgangsleistung der Beleuchtungseinheit der Beleuchtungsvorrichtung I₂ ändern. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Menge an Strom erhöht wird, die von der LED-Treibereinheit 84 von 7 ausgegeben wird, oder indem die Menge an Strom erhöht wird, die von einer oder mehreren LED-Treibereinheiten (nicht im Detail gezeigt), die in der Beleuchtungssteuerungseinheit 40A eingeschlossen sein können, um die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D mit Strom zu versorgen, ausgegeben wird. Am Ende der Hauptbeleuchtungszeitspanne 108 (zum Zeitpunkt T_M) kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A die Beleuchtungseinheit 63 bis zum Zeitpunkt T₁, der der Anfang eines neuen Bildgebungszyklus (nicht gezeigt) ist, abschalten. Am Anfang des neuen Bildgebungszyklus wird die Lichtintensität erneut auf den Wert I₁ geschaltet und eine neue Beleuchtungssamplingzeitspanne beginnt.
10C veranschaulicht schematisch ein Diagramm, das die Intensität des durch die Beleuchtungseinheit 63 erzeugten Lichts für einen weiteren, anderen, beispielhaften Bildgebungszyklus zeigt. Die Beleuchtungsintensität I₁ wird, wie oben offenbart, während der gesamten Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 verwendet. In diesem Bildgebungszyklus ist jedoch der für die Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 gemessene Wert von Q höher als der für die Beleuchtungssamplingzeitspanne von 10B gemessene Wert von Q. Dies kann beispielsweise aufgrund einer Bewegung der Position der Bildgebungsvorrichtung 60 relativ zur Darmwand 76 vorkommen. Daher ist der berechnete Wert von I₃ niedriger als der Wert von I₂ des in 10B veranschaulichten Beleuchtungszyklus. Der Wert von I₃ ist auch niedriger als der Wert von I₁. Daher ist die Intensität des Lichts, das von der Beleuchtungseinheit 63 während der in 10C veranschaulichten Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 emittiert wird, niedriger als die Intensität des Lichts, das von der Beleuchtungseinheit 63 während der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 von 10C emittierten wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß wenn der berechnete Wert von I₃ gleich dem Wert von I₁ ist (Fall in 10B–10C nicht gezeigt), die Beleuchtungsintensität für die Dauer der Hauptbeleuchtungszeitspanne 108 bei dem anfänglichen Wert I₁ gehalten werden kann und keine Abänderung der Beleuchtungsintensität zum Zeitpunkt T_M durchgeführt wird.
Ein Vorteil des zweiten oben offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahrens kann darin liegen, daß es, wenigstens anfänglich, den Betrieb der Beleuchtungseinheit 63 bei ihrer maximalen Lichtintensitätsausgangsleistung umgeht. Dies kann für die Verbesserung der Leistung der Energiequellen, wie beispielsweise der Energiequelle(n) 25 von 1, dienlich sein und kann deren nutzbare Betriebsdauer verlängern. Es ist im Fachgebiet bekannt, daß viele Batterien und elektrochemische Zellen nicht optimal arbeiten, wenn sie nahe ihrer maximalen Stromausgangsleistung betrieben werden. Wenn das zweite Beleuchtungsverfahren angewendet wird, werden die Lichtquellen (wie beispielsweise die Lichtquellen 63A, 63B, 63C und 63D von 3) anfänglich bei einer Lichtintensität I₁ betrieben, die ein Bruchteil ihrer maximalen Lichtintensitätsausgangsleistung darstellen kann. Daher können, in Fällen, in denen festgestellt wird, daß die maximale Lichtintensitätsausgangsleistung nicht für die momentane Rahmenerfassung erforderlich ist, die Lichtquellen auf einem zweiten Lichtintensitätspegel (wie beispielsweise dem Lichtintensitätspegel I₃, der niedriger liegt als der Lichtintensitätspegel I₁) betrieben werden. Daher kann das zweite Beleuchtungssteuerungsverfahren den zum Betrieb der Beleuchtungseinheit 63 erforderliche, von den Batterien oder anderen Energiequellen der Beleuchtungsvorrichtung bezogenen Strom verringern, was die nutzbare Betriebsdauer der Batterien oder anderer in der Bildgebungsvorrichtung verwendeter Energiequellen verlängern kann.
Fachleute werden erkennen, daß die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verwendung eines einzigen Lichterfassungselements und/oder einer einzigen Lichtquelle beschränkt sind.
Nun wird Bezug genommen auf 11, die eine schematische Darstellung ist, die eine Beleuchtungssteuerungseinheit einschließlich einer Mehrzahl von Lichterfassungseinheiten zur Steuerung einer Mehrzahl von Lichtquellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Beleuchtungssteuerungseinheit 120 schließt eine Mehrzahl von Lichterfassungseinheiten 122A, 122B,... 122N ein, die in geeigneter Weise mit einer Mehrzahl von Analog-zu-Digital-(A/D)-Wandlereinheiten 124A, 124B,... 124N verbunden sind. Die A/D-Wandlereinheiten sind in geeigneter Weise an eine Verarbeitungseinheit 126 angeschlossen. Die Verarbeitungseinheit 126 ist in geeigneter Weise an eine Mehrzahl von LED-Treibern 128A, 128B,... 128N angeschlossen, die in geeigneter Weise an eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N angeschlossen sind.
Signale, die die von den Lichterfassungseinheiten 122A, 122B, ... 122N erfasste Lichtintensität repräsentieren, werden in die A/D-Wandlereinheiten 124A, 124B,... 124N, welche digitalisierte Signale ausgeben, eingespeist. Die digitalisierten Signale können durch die Verarbeitungseinheit 126, die die Signale verarbeiten kann, empfangen werden. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit 136 die Integration der Signale durchführen, um die Menge an durch die Lichterfassungseinheiten 122A, 122B,... 122N erfasstem Licht zu berechnen. Die berechnete Lichtmenge kann die gesamte vereinigte Menge an durch alle Lichterfassungseinheiten 122A, 122B,... 122N zusammengenommen erfasstem Licht sein, oder kann die separat für jede individuelle Lichterfassungseinheit der Lichterfassungseinheiten 122A, 122B,... 122N berechneten individuellen Lichtmengen sein.
Die Verarbeitungseinheit 136 kann weiterhin die berechnete Lichtmenge oder die berechneten Lichtmengen verarbeiten, um Steuerungssignale an die LED-Treiber 128A, 128B,... 128N bereitzustellen, die ihrerseits die geeigneten Ströme an die LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N bereitstellen.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Beleuchtungssteuerungseinheit 120 von 11 unter Verwendung von verschiedenen Verarbeitungs- und Steuerungsverfahren betrieben werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können alle Lichterfassungseinheiten 122A, 122B,... 122N als ein einziges Lichterfassungselement verwendet werden, und die Berechnung wird unter Verwendung der vereinigten gesamten Lichtmenge durchgeführt, um gleichzeitig den Betrieb von allen LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N zusammen zu steuern. In dieser Ausführungsform kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 120 unter Verwendung des ersten, oben offenbarten und in 5, 8 und 9 veranschaulichten Beleuchtungssteuerungsverfahrens, das eine feste Beleuchtungsintensität einsetzt und den Endzeitpunkt der Beleuchtung berechnet, implementiert werden.
Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Beleuchtungssteuerungseinheit 120 unter Verwendung des zweiten, oben offenbarten und in 10A–10C veranschaulichten Beleuchtungssteuerungsverfahrens, das eine erste Beleuchtungsintensität I₁ in einer Beleuchtungssamplingzeitspanne einsetzt und eine zweite Lichtintensität I_N zur Verwendung in einer Hauptbeleuchtungszeitspanne, wie oben im Detail offenbart, berechnet, implementiert werden. In einem solchen Fall kann die während der gesamten Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 (siehe 10A–10C) verwendete Beleuchtungsintensität I₁ für alle LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N identisch sein, und die während der gesamten Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 (10A–10C) eingesetzten Beleuchtungsintensität I_N kann für alle LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N identisch sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jede der Lichterfassungseinheiten 122A, 122B, ... 122N als separate Lichterfassungseinheit verwendet werden, und die Berechnung kann unter Verwendung der individuellen, durch jede der Lichterfassungseinheiten 122A, 122B,... 122N erfassten Lichtmengen durchgeführt werden, um den Betrieb von jeder der LED-Lichtquellen 130A, 130B,...130N separat, differentiell zu steuern. In dieser zweiten Ausführungsform kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 120 unter Verwendung des ersten oben offenbarten und in 5, 8 und 9 veranschaulichten Beleuchtungssteuerungsverfahrens, das eine feste Beleuchtungsintensität für jeden der LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N einsetzt und den Endzeitpunkt der Beleuchtung für jeden den LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N separat berechnen kann, implementiert werden. Auf diese Weise können Sätze von Lichtquellen 130A, 130B,... 130N (wobei ein Satz eine einschließen kann) und Sätze von Sensoren 122A, 122B,... 122N paarweise einander zugeordnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die Beleuchtungssteuerungseinheit 120 alternativ unter Verwendung des zweiten oben offenbarten und in 10A–10C veranschaulichten Beleuchtungssteuerungsverfahrens, das eine erste Beleuchtungsintensität I₁ in einer Beleuchtungssamplingzeitspanne einsetzt und eine zweite Lichtintensität I_N zur Verwendung in einer Hauptbeleuchtungszeitspanne berechnet, wie oben im Detail offenbart, implementiert werden. In einem solchen Fall kann die Beleuchtungsintensität I₁ für alle LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N identisch sein, und die Beleuchtungsintensität I_N kann für alle LED-Lichtquellen 130A, 130B,... 130N identisch sein.
Typischerweise kann diese Ausführungsform in Fällen verwendet werden, in denen die Positionierung der Lichtquellen 130A, 130B,... 130N und der Lichterfassungseinheiten 122A, 122B, ... 122N in der Bildgebungsvorrichtung so konfiguriert ist, daß gewährleistet ist, daß eine angemessene, effiziente "lokale Steuerung" der Beleuchtung ermöglicht wird, und daß sich das Übersprechen zwischen verschiedenen Lichtquellen auf ein hinreichend niedriges Niveau beläuft, um eine angemessene lokale Steuerung der von einer oder mehreren der Lichtquellen 130A, 130B,... erzeugten Beleuchtungsintensität zuzulassen, indem die Signale von einer oder mehreren Lichterfassungseinheiten, die in einer Regelungsschleife mit den einen oder den mehreren Lichtquellen in Beziehung stehen, verarbeitet werden.
Nun wird Bezug genommen auf 12, die eine schematische Darstellung ist, die eine Frontansicht einer autonomen Bildgebungsvorrichtung mit vier Lichterfassungseinheiten und vier Lichtquellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Vorrichtung 150 schließt vier Lichtquellen 163A, 163B, 163C und 163D sowie vier Lichterfassungseinheiten 167A, 167B, 167C und 167D ein. Die Lichtquellen 163A, 163B, 163C und 163D können die oben offenbarten weißen LED-Quellen oder andere geeignete Lichtquellen sein. Die Lichterfassungseinheiten 167A, 167B, 167C und 167D sind an der Oberfläche der Blende 70 befestigt, die Öffnung 62 umringend. Der vordere Teil der Vorrichtung 150 kann vier Quadranten 170A, 170B, 170C und 170D einschließen. Die Vorrichtung 150 kann eine Beleuchtungssteuerungseinheit (in der Frontansicht von 12 nicht gezeigt) und alle optischen Komponenten, Bildgebungskomponenten, elektrische Schaltungen und Energiequelle(n) zur Bildverarbeitung und -übermittlung, wie oben im Detail offenbart und in den Zeichnungen/Figuren veranschaulicht (siehe 1, 2), einschließen.
Die Quadranten sind schematisch durch die Bereiche 170A, 170B, 170C und 170D zwischen den unterbrochenen Linien dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung 150 vier unabhängige lokale Regelungsschleifen einschließen. Zum Beispiel können die Lichtquelle 163A und die Lichterfassungseinheit 167A, welche innerhalb des Quadranten 170A positioniert sind, in geeigneter Weise an die Beleuchtungssteuerungseinheit (nicht gezeigt) angeschlossen sein, auf eine Art und Weise, die der Kopplung der Lichtquellen 38A–38N und der Lichterfassungseinheiten) 42 an die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 von 2 ähnlich ist. Das Signal von der Lichterfassungseinheit 167A kann zur Steuerung der Beleuchtungsparameter der Lichtquelle 163A unter Verwendung eines der oben offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahren verwendet werden, wobei eine lokale Regelungsschleife für den Quadranten 170A gebildet wird.
Auf ähnliche Weise kann das Signal von der Lichterfassungseinheit 167B zur Steuerung der Beleuchtungsparameter der Lichtquelle 163B unter Verwendung eines der oben offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahren verwendet werden, wobei eine lokale Regelungsschleife für den Quadranten 170E gebildet wird, das Signal von der Lichterfassungseinheit 167C kann zur Steuerung der Beleuchtungsparameter der Lichtquelle 163C unter Verwendung eines der oben offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahren verwendet werden, wobei eine lokale Regelungsschleife für den Quadranten 170C gebildet wird, und das Signal von der Lichterfassungseinheit 167D kann zur Steuerung der Beleuchtungsparameter der Lichtquelle 163D unter Verwendung eines der oben offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahren verwendet werden, wobei eine lokale Regelungsschleife für den Quadranten 170D gebildet wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß es zu einem Übersprechen oder gegenseitiger Abhängigkeit zwischen den verschiedenen lokalen Regelungsschleifen kommen kann, da in der Praxis ein Teil des von der Lichtquelle 163A erzeugten Lichts von der Darmwand reflektiert oder gestreut werden kann, und die Lichterfassungseinheiten 167B, 167C und 167D, welche einen Teil der anderen lokalen Regelungsschleifen für die anderen Quadranten 170B, 170C und 170C bilden, erreichen kann.
Die Anordnung der Positionen der Lichterfassungseinheiten 167A, 167B, 167C und 167D und der Lichtquellen 163A, 163B, 163C und 163D innerhalb der Vorrichtung 150 kann so konzipiert werden, daß ein solches Übersprechen vermindert wird.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann es möglich sein, Verarbeitungsverfahren, wie beispielsweise "fuzzy logic"-Verfahren oder Implementierungen neuronaler Netzwerke, zu verwenden, um den Betrieb der verschiedenen lokalen Regelungsschleifen zu verknüpfen. In solchen Implementierungen können die verschiedenen lokalen Regelungsschleifen so zusammengekoppelt sein, daß Information von einer der Lichterfassungseinheiten die Steuerung der Beleuchtungsintensität von Lichtquellen in anderen lokalen Regelungsschleifen beeinflussen kann.
Es wird darauf hingewiesen, daß während die in 12 veranschaulichte Bildgebungsvorrichtung 150 vier Lichtquellen und vier Lichterfassungseinheiten einschließt, die Zahl der Lichtquellen variieren kann und die Bildgebungsvorrichtung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einer anderen Anzahl (mehr oder weniger als vier) von Lichtquellen hergestellt werden kann. In ähnlicher Weise kann die Anzahl der Lichterfassungseinheiten ebenfalls variieren und jede geeignete oder praktische Anzahl von Lichterfassungseinheiten kann verwendet werden. Es wird des weiteren darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Lichterfassungseinheiten in einer Vorrichtung nicht mit der Anzahl der in der Vorrichtung enthaltenen Lichtquellen identisch sein muß. Daher kann beispielsweise eine Vorrichtung mit drei Lichterfassungseinheiten und sechs Lichtquellen hergestellt werden. Oder es kann in einem anderen Beispiel eine Vorrichtung mit zehn Lichterfassungseinheiten und neun Lichtquellen hergestellt werden.
Die Faktoren, welche die Anzahl von Lichtquellen und die Anzahl von Lichterfassungseinheiten bestimmen, können unter anderem die geometrische (zweidimensionale und dreidimensionale) Anordnung der Lichtquellen und der Lichterfassungseinheiten innerhalb der Vorrichtung und ihre Anordnung relativ zueinander, die Größe und verfügbare Energie der Lichtquellen, die Größe und Empfindlichkeit der Lichterfassungseinheiten, Herstellungs- und Verkabelungsabwägungen einschließen.
Die Anzahl der lokalen Regelungsschleifen kann unter anderem auch durch den gewünschten Grad der Einheitlichkeit der Beleuchtung, den Grad an Übersprechen zwischen den verschiedenen lokalen Regelungsschleifen, die Verarbeitungsleistung der verfügbaren Beleuchtungssteuerungseinheit und andere Herstellungserwägungen bestimmt sein.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bemerkt, daß es auch möglich ist, Beleuchtungssteuerung zu erreichen, indem eine oder mehrere der lichtempfindlichen Pixel des Bildgebers selbst, anstelle von oder zusätzlich zu der Verwendung von zweckbestimmten bzw. dedizierten Lichterfassungseinheit(en), welche nicht Teil des Bildgebers sind, verwendet werden. Zusätzlich kann es möglich sein, spezielle lichterfassende Elemente zu verwenden, die in die Pixelanordnung auf der Oberfläche des CMOS-Bildgeber-ICs integriert sind.
Zum Beispiel können in Bildgebern mit einem Bildgeber des CMOS-Typs manche der Pixel des CMOS-Bildgebers zur Steuerung der Beleuchtung verwendet werden, oder es können alternativ eigens angefertigte lichtempfindliche Elemente (wie beispielsweise analoge Fotodioden oder dergleichen) innerhalb der Pixelanordnung des Bildgebers gebildet sein.
Nun wird Bezug genommen auf 13, die eine Draufsicht ist, die die Anordnung von Pixeln auf der Oberfläche eines zur Beleuchtungssteuerung verwendbaren CMOS-Bildgebers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht. Es wird darauf hingewiesen, daß die Pixelanordnung in 13 nur schematisch veranschaulicht ist und daß die eigentliche physikalische Anordnung der Schaltungen auf dem Bildgeber nicht gezeigt ist.
Die Oberfläche des CMOS-Bildgebers 160 ist schematisch durch eine 12 × 12 Anordnung umfassend 144 quadratische Pixel dargestellt. Die regulären Pixel 160P sind schematisch durch die weißen Quadrate dargestellt. Der CMOS-Bildgeber enthält auch sechzehn Steuerungspixel 160C, welche schematisch durch die schraffierten Quadrate dargestellt sind.
Es wird darauf hingewiesen, daß während die Anzahl von Pixeln in dem CMOS-Bildgeber 160 lediglich der Einfachheit und der Klarheit der Darstellung willen willkürlich als 144 ausgewählt wurde, die Anzahl der Pixel größer oder kleiner sein kann, wenn dies gewünscht ist. Typischerweise kann eine größere Anzahl von Pixeln verwendet werden, um eine angemessene Bildauflösung bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine 256 × 256-Pixelanordnung für die Bildgebung des GI-Trakts geeignet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Steuerungspixel 160C die regulären CMOS-Bildgeberpixel sein, die dazu bestimmt sind, als Steuerungspixel betrieben zu werden. Gemäß dieser Ausführungsform können die Steuerungspixel 160C zu einer anderen Zeit als die regulären Bildgebungspixel 160P abgetastet/gescannt werden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß sie anhand eines regulären CMOS-Pixelanordnungsbildgebers implementiert werden kann.
Wieder auf 10A zurückkommend, kann das Zeitsteuerungsdiagramm von 10A auch zur Veranschaulichung des automatischen Beleuchtungssteuerungsverfahrens unter Verwendung von Steuerungspixeln verwendet werden. Das Verfahren kann betrieben werden, indem ein schnelles Abtasten der Steuerungspixel 160C am Anfang eines jeden Bildgebungszyklus 110 eingesetzt wird. Die Beleuchtungseinheit (nicht gezeigt) kann am Anfang des Bildgebungszyklus 110 (zum Zeitpunkt T) angeschaltet werden. Das Abtasten der Steuerungspixel 160C kann ähnlich dem Abtasten der regulären Pixel 160P durchgeführt werden, außer daß das Abtasten aller Steuerungspixel 160C innerhalb der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 erfolgt. Die Steuerungspixel 160C können seriell innerhalb der Dauer der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 abgetastet werden. Dies ist möglich aufgrund der Fähigkeit, jeden gewünschten Pixel in einer CMOS-Pixelanordnung wahlfrei abzutasten, indem, wie im Fachgebiet bekannt ist, die Pixelauslesezeilen (nicht gezeigt) in geeigneter Weise adressiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß da die Steuerungspixel 160C seriell (eines nach dem anderen) abgetastet werden, das zuerst belichtete Steuerungspixel für eine kürzere Zeitspanne belichtet worden ist als die Kontrollpixel, die als nächstes abgetastet werden. Daher wird jedes Steuerungspixel abgetastet, nachdem es für eine unterschiedliche Belichtungszeitspanne belichtet worden ist.
Wenn man annimmt, daß sich die von der Darmwand reflektierte Lichtintensität während der Dauer der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 nicht wesentlich ändert, kann es möglich sein, diese sich inkrementell erhöhende Pixelbelichtungszeit zu kompensieren, indem man die durchschnittliche, gemessene Lichtintensität für alle Steuerungspixel 160C oder die berechnete, durchschnittliche Lichtmenge, die alle Steuerungspixel 160C erreicht, rechnerisch korrigiert. Zum Beispiel kann ein gewichteter Durchschnitt der Pixelintensitäten berechnet werden.
Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Beleuchtungseinheit 63 nach dem Ende der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 abgeschaltet werden (das Abschalten ist in 10A nicht gezeigt). Dieses Abschalten kann das Abtasten der Steuerungspixel 160C ermöglichen, während die Pixel 160C keinem Licht ausgesetzt sind, und kann daher die oben beschriebene inkrementelle Belichtung der Steuerungspixel verhindern.
Nachdem das Abtasten/Scannen (Auslesen) aller Steuerungspixel 1260C abgeschlossen ist und die abgetasteten Steuerungspixelsignalwerte verarbeitet wurden (durch analoge oder digitale Berechnung oder Verarbeitung), kann der Wert der erforderlichen Beleuchtungsintensität der Hauptbeleuchtungszeitspanne durch die Beleuchtungssteuerungseinheit 40A (oder durch die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 von 2) berechnet werden.
Die Berechnung der erforderlichen Beleuchtungsintensität oder des der LED-Treibereinheit 84 abverlangten Stroms kann wie oben offenbart unter Verwendung des bekannten Werts von I₁ (siehe 10B) durchgeführt werden und kann, muß jedoch nicht, die Dauer der Zeitspanne, in der die Beleuchtungseinheit 63 abgeschaltet war, berücksichtigen. (Diese Dauer kann näherungsweise aus der bekannten Zeit bekannt sein, die erforderlich ist, um die Steuerungspixel 160C abzutasten, und aus der ungefähren Zeit, die zur Datenverarbeitung und/oder für die Berechnungen erforderlich ist.) Die Beleuchtungseinheit 63 kann dann bis Ende der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 zum Zeitpunkt T_M unter Verwendung des berechneten Stromwerts angeschaltet werden (das Anschalten ist der Klarheit der Veranschaulichung willen in 10A nicht gezeigt), um den erforderlichen Beleuchtungsintensitätswert I₂ (siehe 10B) zu erzeugen.
Es wird darauf hingewiesen, daß wenn die Anzahl der Steuerungspixel 160C klein ist, die zum Abtasten der Steuerungspixel 160C erforderliche Zeit im Vergleich zur Gesamtdauer der Gesamtbeleuchtungszeitspanne 108 kurz sein kann. Zum Beispiel kann, wenn die Abtastzeit für das Abtasten eines einzelnen Steuerungspixels ungefähr 6 Mikrosekunden beträgt, das Abtasten von 16 Steuerungspixeln ungefähr 96 Mikrosekunden benötigen. Da die zur Berechnung der erforderlichen Lichtintensität benötigte Zeit auch kurz sein kann (wenige Mikrosekunden oder einige zehn Mikrosekunden können erforderlich sein), kann die Zeitspanne, während der die Beleuchtungseinheit 63 am Ende der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 abgeschaltet ist, einen kleinen Bruchteil der Hauptbeleuchtungszeitspanne 108 umfassen, die sich typischerweise auf 20–30 Millisekunden belaufen kann.
Es kann auch möglich sein, einen gewichteten Durchschnitt zu berechnen, wobei die für jedes Pixel gelesene Intensität, in Abhängigkeit der Position des jeweiligen Steuerungspixels innerhalb der gesamten Pixelanordnung 160, unterschiedlich gewichtet werden kann. Solche Wichtungsverfahren können eingesetzt werden, um eine zentrumsgewichtete Intensitätswichtung, wie im Fachgebiet bekannt ist, oder jede andere Art von gewichteter Messung, die im Fachgebiet bekannt ist, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, rand- (oder Peripherie-) gewichtete Wichtung oder jede andere geeignete im Fachgebiet bekannte Art der Wichtung zu erhalten. Solche Berechnungen zum Kompensieren oder zur Wichtung können durch eine Beleuchtungssteuerungseinheit (nicht gezeigt), die in der Bildgebungsvorrichtung enthalten ist, durchgeführt werden, oder durch jede geeignete Verarbeitungseinheit (nicht gezeigt) oder Steuerungseinheit (nicht gezeigt), die in der Bildgebungsvorrichtung enthalten sind, in welcher der in 13 veranschaulichte CMOS-Bildgeber 160 enthalten ist.
Daher kann, wenn eine Mittelungs- oder Wichtungsberechnung eingesetzt wird, nachdem das Auslesen der Steuerungspixel und jede Art von Kompensierungs- oder Wichtungsberechnung beendet ist, die Beleuchtungssteuerungseinheit (nicht gezeigt) den Wert der gewichteten (und/oder kompensierten) durch die Steuerungspixel 160C abgetasteten Lichtmenge berechnen und diesen Wert zur Berechnung des Werts von I₂ verwenden.
Es wird darauf hingewiesen, daß das Verhältnis der Anzahl der Steuerungspixel 160C zu den regulären Pixeln 160P eine kleine Zahl sein sollte. Das Verhältnis von 16/144, das veranschaulicht ist, ist nur beispielhaft angegeben (um der Klarheit der Veranschaulichung willen). In praktischen Implementierungen kann sich das Verhältnis hiervon unterscheiden, unter anderem in Abhängigkeit von der Gesamtzahl der Pixel in der CMOS-Anordnung auf dem Bildgeber und von der Anzahl der verwendeten Steuerungspixel. Zum Beispiel kann es in einer typischen 256 × 256 CMOS-Pixelanordnung zweckmäßig sein, 16–128 Pixel als Beleuchtungssteuerungspixel für Beleuchtungssteuerungszwecke zu verwenden. Die Anzahl der Steuerungspixel in der 256 × 256 CMOS-Pixelanordnung kann jedoch auch kleiner als 16 Steuerungspixel oder größer als 128 Steuerungspixel sein.
Im allgemeinen kann die Anzahl an Steuerungspixeln und das Verhältnis von Steuerungspixeln zu regulären Pixeln unter anderem von der Gesamtzahl der auf der Pixelanordnung des Bildgebers zur Verfügung stehenden Pixel, von der Pixelabtastgeschwindigkeit des jeweiligen Bildgebers, von der Anzahl an Steuerungspixeln, die in der Praxis während der für das Abtasten veranschlagten Zeit abgetastet werden können, und von der Dauer der Beleuchtungssamplingzeitspanne abhängig sein.
Ein Vorteil der Ausführungsformen, die automatische Beleuchtungssteuerungsverfahren einsetzen, in welchen manche der Pixel der CMOS-Bildgeber-Pixelanordnung (wie beispielsweise das in 13 veranschaulichte Beispiel) ist, daß im Gegensatz zu lichtempfindlichen Sensoren, die außerhalb der Oberfläche des Bildgebers angebracht sein können (wie beispielsweise die Lichterfassungseinheit 67 von 3), die Steuerungspixel 160C tatsächlich die Lichtmenge, die die Oberfläche des Bildgebers erreicht, abtasten, da sie auch auf der Oberfläche des Bildgebers angebrachte Bildgebungspixel sind. Dies kann unter anderem aufgrund einer höheren Genauigkeit der Lichterfassung vorteilhaft sein und kann auch das Erfordernis eines genauen Anbringens der Lichterfassungseinheit an einer optimalen Stelle im optischen System eliminieren; zusätzlich können die Steuerungspixel eine Signal-Rausch-Charakteristik und Temperaturabhängigkeitseigenschaften besitzen, die jenen der anderen (Nicht-Steuerungs-) Pixel des Bildgebers ähnlich sind.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Steuerungspixeln ist, daß keine externen Lichterfassungseinheiten benötigt werden, wodurch die Kosten der Bildgebungsvorrichtung reduziert werden können und deren Montage vereinfacht werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, daß in einem CMOS-Bildgeber, wie beispielsweise dem Bildgeber 160, das Abtasten der Steuerungspixel 160C nach der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 die Pixel nicht zurücksetzt. Daher tasten die Steuerungspixel 160C während der Hauptbeleuchtungszeitspanne 106 weiterhin das Licht ab und werden nach dem Zeitpunkt T_M zusammen mit allen anderen regulären Pixeln 160P des Bildgebers 160 abgetastet. Das erfaßte Bild schließt somit die volle Pixelinformation ein, da die Steuerungspixel 160C und die regulären Pixel 160P für dieselbe Dauer belichtet worden sind. Die Bildqualität oder Auflösung wird daher durch die Verwendung der Steuerungspixel 160C zur Steuerung der Beleuchtung nicht wesentlich beeinflußt.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß während die Anordnung der Steuerungspixel 160C auf dem Bildgeber 160 bezüglich des Mittelpunkts des Bildgebers symmetrisch ist, jede andere geeignete Anordnung der Pixel verwendet werden kann. Die Zahl und Verteilung der Steuerungspixel auf dem Bildgeber 160 kann je nach der verwendeten Art des Mittelns geändert oder angepaßt werden.
Des weiteren können Steuerungspixel zu Gruppen gruppiert werden, um bereitzustellen, welche einzeln verarbeitet werden können, um eine lokale Beleuchtungssteuerung in Bildgebern, die eine Mehrzahl von separat steuerbaren Lichtquellen einsetzen, zu ermöglichen.
Nun wird Bezug genommen auf 14, die eine schematische Draufsicht der Pixel eines CMOS-Bildgebers ist, und eine beispielhafte Verteilung von Steuerungspixelgruppen veranschaulicht, die dazu geeignet sind, bei der lokalen Beleuchtungssteuerung in einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden.
Der veranschaulichte Bildgeber 170 ist eine 20 × 20 Pixelanordnung mit 400 Pixeln. Die Steuerungspixel sind schematisch durch die schraffierten Quadrate 170A, 170B, 170C und 170C dargestellt, und die verbleibenden Pixel des Bildgebers sind schematisch durch die nicht-schraffierten Quadrate 170P dargestellt. Vier Gruppen von Steuerungspixeln sind auf dem Bildgeber 170 veranschaulicht.
Die erste Pixelgruppe schließt vier Steuerungspixel 170A ein, die innerhalb des oberen linken Quadranten auf der Oberfläche des Bildgebers 170 angeordnet sind. Die zweite Pixelgruppe schließt vier Steuerungspixel 170B ein, die innerhalb des oberen rechten Quadranten auf der Oberfläche des Bildgebers 170 angeordnet sind. Die dritte Pixelgruppe schließt vier Steuerungspixel 170C ein, die innerhalb des unteren rechten Quadranten auf der Oberfläche des Bildgebers 170 angeordnet sind. Die vierte Pixelgruppe schließt vier Steuerungspixel 170B ein, die innerhalb des oberen linken, untersten Quadranten auf der Oberfläche des Bildgebers 170 angeordnet sind.
Wenn der Bildgeber 170 in einer autonomen Bildgebungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Lichtquellen (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, die Vorrichtung 150 von 12) angeordnet ist, kann jede der vier Gruppen von Steuerungspixeln 170A, 170B, 170C und 170D wie oben offenbart abgetastet und verarbeitet werden, um Daten zur lokalen Steuerung des Beleuchtungspegels bereitzustellen, das jeden der vier Quadranten des Bildgebers 170 erreicht. Die abgetasteten Daten für jedes der Pixel innerhalb jeder der vier Gruppen kann verarbeitet werden, um einen gewünschten Wert der Beleuchtungsintensität für den jeweiligen Quadranten des Bildgebers zu berechnen. Die Verfahren zur Steuerung der Beleuchtung, die separate lokale Regelungsschleifen verwenden, können den oben offenbarten Verfahren bezüglich der Vorrichtung 150 von 12 ähnlich sein, außer daß in der Vorrichtung 150 die Lichterfassungseinheiten Einheiten außerhalb des Bildgebers sind, und in der Vorrichtung 170 die zum Erfassen verwendeten Steuerungspixel Bildgeberpixel sind, die integrale Bestandteile des Bildgebers 170 sind.
Die Steuerungspixel verwendenden Beleuchtungssteuerungsverfahren können implementiert sein, indem das Verfahren mit geschlossener Schleife zur Beendigung der Beleuchtung, wenn das integrierte Signal des Sensors, einen Schwellenwert erreicht, verwendet wird, wie oben offenbart, oder sie können implementiert sein, indem eine anfängliche Beleuchtungsintensität in einer Beleuchtungssamplingzeitspanne verwendet wird und indem die Beleuchtungsintensität (wenn nötig) gemäß eines aus dem Abtasten der Steuerungspixel, berechneten oder bestimmten Wert angepaßt oder modifiziert wird, wie oben offenbart.
Die Signale oder Daten (welche die Ladung der Pixel wiedergeben) der Pixelgruppen können unter Verwendung von Mittelungsverfahren oder gewichteten Mittelungsverfahren, um zentrumsgewichtete oder peripheriegewichtete Mittelungen durchzuführen, oder gemäß jedem anderem im Fachgebiet bekannten Mittelungs- oder Verarbeitungsverfahren, verarbeitet werden. Die Ergebnisse der Verarbeitung können wie oben offenbart zur Steuerung der Lichtquellen (wie beispielsweise der vier Lichtquellen, die in einer Anordnung in die Bildgebungsvorrichtung eingebracht sind, die der Anordnung der vier Lichtquellen 163A, 163B, 163C und 163D von 12 ähnlich ist) verwendet werden.
Fachleute werden verstehen, daß die Anzahl an Steuerungspixeln und die Verteilung der Steuerungspixel auf der Oberfläche des Bildgebers unter anderem je nach der gewünschten Art der Mittelung, der gewünschten Anzahl der lokalen Beleuchtungssteuerungsgruppen, der Anzahl und Position der in der Bildgebungsvorrichtung zur Verfügung stehenden Lichtquellen, der Rechnerleistung, die der zur Verfügung stehenden Verarbeitungseinheit zur Verfügung steht, der Geschwindigkeit der Beleuchtungssteuerungseinheit und anderer Entwicklungserwägungen, variiert werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Steuerungspixel 160C der 13 speziell angefertigte Pixel sein, die anders als die regulären Pixel 160P aufgebaut sind. Gemäß dieser Ausführungsform können die Steuerungspixel 160C als analoge Fotodioden mit geeigneten Auslese- oder Abtastschaltungen (nicht gezeigt), wie im Fachgebiet bekannt ist, angefertigt sein. In dieser Implementierung kann ein speziell angefertigter, individuell angepaßter CMOS-Bildgeber zum Einsatz kommen, in dem die analogen, als Steuerungspixel 160C dienenden Fotodioden gleichzeitig gelesen werden können, was vorteilhaft sein kann, da die Auslese- oder Abtastzeit kürzer sein kann als die Zeit, die erforderlich ist, um die gleiche Anzahl von Steuerungspixeln, die in einer regulären CMOS-Pixelanordnung mit einer gleichmäßigen Konstruktion der Pixel implementiert ist, sequentiell abzutasten.
Es wird darauf hingewiesen, daß wenn analoge Fotodioden oder andere bekannte Arten von zweckbestimmten Sensoren in die CMOS-Pixelanordnung der Bildgebungsvorrichtung integriert werden, das erfaßte Bild "fehlende" Bildpixel enthalten wird, da die Fläche, auf der die analoge Fotodiode eingebracht ist, nicht zusammen mit den regulären CMOS-Anordnungspixeln abgetastet wird. Die Bilddaten werden daher "fehlende Pixel" enthalten. Wenn jedoch eine kleine Anzahl von analogen Fotodioden oder anderen zweckbestimmten Steuerungspixeln in der CMOS-Pixelanordnung enthalten ist, müssen die fehlenden Pixel nicht zu einer wesentlichen Verschlechterung der Bildqualität führen. Zusätzlich können solche zweckbestimmten, analogen Fotodioden oder andere Steuerungspixel innerhalb der Pixelanordnung verteilt sein und hinreichend weit auseinandergelegen sein, daß die Bildqualität nur geringfügig durch die fehlenden Bildpixel beeinflußt wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß während die Beleuchtungssteuerungsverfahren zur Verwendung in einer autonomen Bildgebungsvorrichtung, wie beispielsweise der Vorrichtung 10A von 1, offenbart sind, diese Beleuchtungssteuerungsverfahren auch mit oder ohne Anpassungen in anderen In-Vivo-Bildgebungsvorrichtungen mit einem Bildgeber und einer Beleuchtungseinheit eingesetzt werden können, wie beispielsweise in Endoskopen oder in katheterartigen Vorrichtungen mit Bildgebungssensoranordnungen oder in Vorrichtungen zur Durchführung von In-Vivo-Bildgebungen, die durch einen Arbeitskanal eines Endoskops einführbar sind, oder dergleichen.
Des weiteren können die hierin offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahren in Standbildkameras und in Videokameras, die einen geeigneten Bildgeber enthalten, wie beispielsweise einen CMOS-Bildgeber, und die eine Beleuchtungsquelle enthalten oder an diese operativ angeschlossen sind, eingesetzt werden.
Des weiteren kann die Verwendung von in einem CMOS-Pixelanordnungsbildgeber implementierten Steuerungspixeln, unter Verwendung von ausgewählten regulären Pixeln als Steuerungspixel, oder unter Verwendung von speziell angefertigten Steuerungspixeln, wie beispielsweise den analogen Fotodioden oder dergleichen, zur Steuerung der Beleuchtung einer Blitzlichteinheit oder einer anderen Beleuchtungseinheit, die in die Kamera integriert oder bezüglich der Kamera extern und operativ an diese angeschlossen sein kann, verwendet werden.
Die Vorteile der Verwendung von Steuerungspixeln, die Teil des CMOS-Bildgebers der Kamera sind, können unter anderem die Einfachheit der Konstruktion und des Betriebs, die Fähigkeit eine Mehrzahl von gesteuert austauschbaren Mittelungsverfahren, einschließlich gewichteter Mittelungsverfahren, und Gewichtungsverfahren, wie oben im Detail offenbart, zu implementieren und verwenden, sowie eine erhöhte Genauigkeit der Beleuchtungssteuerung einschließen.
Des weiteren kann in spezialisierten Kameras, die unter Bedingungen betrieben werden, in welchen die in der Kamera enthaltene oder operativ an diese angeschlossene Lichtquelle die einzige Quelle an verfügbarer Beleuchtung ist (wie beispielsweise in Kameras, die auf dem Grund des Ozeans betrieben werden, oder in Kameras, die dazu vorgesehen sind, Überwachung oder Beobachtung in schwer zugänglichen Gebieten, die normalerweise dunkel sind, durchzuführen), die Verwendung von oben offenbarten Beleuchtungssteuerungsverfahren die Verwendung von verschlußlosen Kameras ermöglichen, was auf vorteilhafte Weise die Zuverlässigkeit solcher Vorrichtungen erhöhen, ihre Kosten reduzieren und ihre Konstruktion und ihren Betrieb vereinfachen kann.
Es wird darauf hingewiesen, daß während in den oben offenbarten Ausführungsformen der Erfindung die Zahl und die Anordnung der Steuerungspixel fest ist, die Zahl und/oder die geometrische Konfiguration (Anordnung) der Steuerungspixel gemäß einer anderen verschiedenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dynamisch verändert oder gesteuert werden kann. Zum Beispiel kann, wenn man kurz auf 2 Bezug nimmt, die Lichterfassungseinheit(en) 42 ein oder mehrere Steuerungspixel einer CMOS-Pixelanordnung darstellen, und die Beleuchtungssteuerungseinheit 40 und/oder die Steuerungs-/Prozessoreinheit 36 können dazu konfiguriert sein, die Anzahl der in einem Bildgebungserfassungszyklus verwendeten Steuerungspixel zu verändern und/oder die Anordnung der Steuerungspixel auf der Pixelanordnung der Bildgebungseinheit 32 zu ändern.
Eine solche Änderung der Steuerungspixelzahl und/oder -anordnung kann in einem nicht-beschränkenden Beispiel durchgeführt werden, indem die Zahl und/oder Anordnung der Pixel, die ausgewählt wurden, um als Steuerungspixel während der Beleuchtungssamplingzeitspanne 104 (10A) abgetastet zu werden, verändert wird. Eine solche Änderung kann die Verwendung von verschiedenen Mittelungsanordnungen und -verfahren ermöglichen und kann die Änderung von verschiedenen Gewichtungsverfahren für verschiedene Bildgebungszyklen ermöglichen.
Zusätzlich kann es unter Verwendung einer dynamisch steuerbaren Steuerpixelkonfiguration möglich sein, zwei oder mehr Beleuchtungssamplingzeitspannen innerhalb eines einzigen Beleuchtungszyklus zu implementieren und eine andere Pixelanzahl oder -konfiguration für jede dieser zwei oder mehr Beleuchtungssamplingzeitspannen zu verwenden.
Es kann auch möglich sein, die Anzahl und/oder Konfiguration der Steuerungspixel durch drahtlos an die Telemetrieeinheit 34 (2) übermittelte Anweisungen fernzusteuern, in welchem Fall die Telemetrieeinheit als Sender-Empfängereinheit konfiguriert sein kann, die in der Lage ist, Daten zu übermitteln und durch eine externe Sendereinheit (in 2 nicht gezeigt) an sie übermittelte Steuerungsdaten zu empfangen.
Es wird darauf hingewiesen, daß während alle oben offenbarten Ausführungsformen auf der Modifikation des von der Beleuchtungseinheit (wie beispielsweise die Beleuchtungseinheit 63 von 3) abgegebenen Lichts auf der Grundlage der Messung und Verarbeitung der Lichtmenge, die die lichterfassenden Elemente (wie beispielsweise die Lichterfassungseinheit 67 von 3 oder die Lichterfassungseinheiten 42 von 2 oder die Steuerungspixel 160C von 13) erreicht, basierten, ein anderer Ansatz verwendet werden kann. Es kann möglich sein, die Verstärkung der Pixelverstärker (nicht abgebildet) des Bildgebers auf der Grundlage der Ergebnisse der Messung der Lichtmenge, die die Lichterfassungseinheit oder -einheften (wie beispielsweise die Lichterfassungseinheit 67 oder die Steuerungspixel 160C oder dergleichen) erreicht, zu verändern. In einer solchen Ausführungsform kann die Beleuchtungseinheit der Bildgebungsvorrichtung(en) (wie beispielsweise die Beleuchtungseinheit 63 von 3 oder die Beleuchtungseinheit 38 von 2) für eine feste Zeitspanne bei einer festen Beleuchtungsintensität betrieben werden, und das die Lichterfassungseinheit(en) oder die Steuerungspixel der Bildgebungsvorrichtung erreichende Licht wird gemessen. Die Verstärkung oder Empfindlichkeit der Pixelverstärker des Bildgebers kann dann abgeändert werden, um angemessene Bildgebung zu erreichen. Zum Beispiel, wenn während der Beleuchtungssamplingzeitspanne zu wenig Licht die Lichterfassungseinheit(en) erreicht, kann die Verstärkung der Pixelverstärker erhöht werden, um eine Unterbelichtung zu verhindern. Wenn während der Beleuchtungssamplingzeitspanne zu viel Licht die Lichterfassungseinheit(en) erreicht, kann die Verstärkung der Pixelverstärker erniedrigt werden, um eine Überbelichtung zu verhindern. Wenn die die Lichterfassungseinheit(en) während der Beleuchtungssamplingzeitspanne erreichende Lichtmenge ausreichend ist, um eine angemessene Belichtung zu gewährleisten, wird die Verstärkung der Pixelverstärker nicht verändert.
Es wird darauf hingewiesen, daß in manchen Fällen eine solche automatische Steuerung der Verstärkung unter Umständen zu Veränderungen im Signal-Rausch-(S/N)-Verhältnis des Bildgebers führen kann. Zum Beispiel kann eine Erhöhung der Verstärkung der Pixelverstärker in CMOS-Pixelanordnungsbildgebern zu einem niedrigeren S/N-Verhältnis führen.
In 15A ist eine Folge von Schritten eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet. In alternativen Ausführungsformen können andere Schritte und andere Folgen von Schritten verwendet werden.
Im Schritt 500 schaltet eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, eine Lichtquelle ein.
Im Schritt 510 zeichnet die Vorrichtung die von der Vorrichtung oder einem Sensor empfangene Lichtmenge auf. Dies kann beispielsweise ein Sensor auf der Vorrichtung oder möglicherweise ein externer Sensor sein.
Im Schritt 520 bestimmt die Vorrichtung die aufgezeichnete Lichtmenge.
Im Schritt 530, wenn die aufgezeichnete Lichtmenge unter einem Schwellenwert liegt, wiederholt die Vorrichtung/das Verfahren den Schritt 520; wenn nicht, fährt das Verfahren mit Schritt 540 fort.
Im Schritt 540 wiederholt das Verfahren Schritt 500, da typischerweise die Vorrichtung während einer Reihe von Bildgebungszeitspannen arbeitet. Jedoch muß das Verfahren keine Wiederholung machen.
In 15B ist eine Folge von Schritten eines Verfahrens gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet. In weiteren Ausführungsformen können andere Schritte und andere Folgen von Schritten verwendet werden.
Im Schritt 600 schaltet eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, eine Lichtquelle bei einer ersten Intensität ein. Das Licht wird typischerweise für eine erste feste Zeitspanne, z.B. eine Samplingzeitspanne, betrieben.
Im Schritt 610 zeichnet die Vorrichtung die Lichtmenge auf, die während die Lichtquelle bei der ersten Intensität betrieben wird, von der Vorrichtung oder einem Sensor empfangenen wird. Aufgezeichnet werden kann zum Beispiel das von einem Sensor auf der Vorrichtung oder möglicherweise einem externen Sensor empfangene Licht.
Im Schritt 620 bestimmt die Vorrichtung die Intensität für den Betrieb des Lichts während einer zweiten Zeitspanne. Diese Bestimmung kann zum Beispiel so ausgelegt sein, eine Wahrscheinlichkeit sicherzustellen, daß während sowohl der ersten als auch der zweiten Zeitspanne die gesamte empfangene Lichtmenge innerhalb eines bestimmten Bereichs oder nahe einem bestimmten Ziel liegt.
Im Schritt 630 wird das Licht bei der zweiten Intensität betrieben. Das Licht wird typischerweise für eine zweite feste Zeitspanne betrieben.
Im Schritt 640 wiederholt das Verfahren den Schritt 600, da typischerweise die Vorrichtung über eine Reihe von Bildgebungszeitspannen hinweg arbeitet. Jedoch muß das Verfahren keine Wiederholung machen.
Fachleute werden verstehen, daß während die Erfindung unter Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, viele Abwandlungen, Modifikationen und andere Anwendungen der Erfindung, die sich innerhalb des Umfangs und des Geistes der Erfindung bewegen, erfolgen können.

Claims

Schluckbare Kapsel (30) zur In-Vivo-Bildgebung des Gastrointestinaltrakts, umfassend: – eine Lichtquelle (38) zur Beleuchtung des Gastrointestinaltrakts; – einen Bildgeber (32) zur Bildgebung des Gastrointestinaltrakts; und – eine Steuerung (40, 120), wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um die Lichtquelle (38) bei zumindest einer ersten und einer zweiten Lichtintensität zu betreiben, auf der Grundlage einer aufgezeichneten Lichtmenge.
Schluckbare Kapsel nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um die Lichtmenge auf der Grundlage eines Signals aus dem Bildgeber (32) aufzuzeichnen.
Schluckbare Kapsel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aufgezeichnete Lichtmenge kumulativ ist.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Lichtsensor (42), wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um die reflektierte Lichtmenge auf der Grundlage eines Signals aus dem Lichtsensor (42) aufzuzeichnen.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend einen Sender (34).
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtquelle (38) eine LED (63E, 130A; 130B; 130N) enthält.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lichtquelle (38) eine Vielzahl von diskreten Lichtquellen (38A, 38B, 38N; 163A, 163B, 163C, 163D) enthält.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend eine Vielzahl von diskreten Lichtsensoren (167A, 167B, 167C, 167D; 170A, 170, 170C, 170D), wobei die Lichtquelle (38) eine Vielzahl von diskreten Lichtquellen (38A, 38B, 38N; 163A, 163B, 163C, 163D) enthält, jede einer Vielzahl von Sätzen von Lichtsensoren (167A, 167B, 167C, 167D; 170A, 170B, 170C, 170D) paarweise einem Satz unter einer Vielzahl von Sätzen von diskreten Lichtquellen (38A, 38B, 38N; 163A, 163B, 163C, 163D) zugeordnet ist, wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um für jedes Paar aus Lichtsensorsatz und Lichtquellensatz den Satz von Lichtquellen bei einer ersten Intensität zu betreiben, die zum Lichtsensorsatz reflektierte Lichtmenge aufzuzeichnen, und, auf der Grundlage der aufgezeichneten Lichtmenge, den Satz von Lichtquellen bei einer zweiten Intensität betreibt.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerung (40, 120) konfiguriert ist, um die zweite Lichtintensität so zu berechnen, dass eine geschätzte Gesamtlichtmenge, die während einer Bildgebungsperiode empfangen wird, über einen Satz von Bildgebungsperioden im wesentlichen konstant ist.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um die zweite Lichtintensität dadurch zu berechnen, dass eine aufgezeichnete Lichtmenge von einer festen Lichtmenge abgezogen wird, und das Resultat durch eine feste Zeitperiode dividiert wird.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerung (40; 120) konfiguriert ist, um die Lichtquelle (38) während einer ersten festen Periode bei der ersten Intensität zu betreiben, und die Lichtquelle (38) während einer zweiten festen Periode bei der zweiten Lichtintensität zu betreiben.
Schluckbare Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend sechs LEDs.
Autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, umfassend: – eine Lichtquelle (38) zur Beleuchtung des Gastrointestinaltrakts, – einen Bildgeber (32) zur Bildgebung des Gastrointestinaltrakts, umfassend eine Anordnung (160; 170) von lichtempfindlichen Pixeln, wobei die autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung eingerichtet ist, um eine Beleuchtungssteuerung unter Verwendung von einem oder mehr lichtempfindlicher Pixel des Bildgebers (32) durchzuführen.
Autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Anordnung (160; 170) von lichtempfindlichen Pixeln Steuerungspixel (160C; 170A, 170B, 170C, 170D) für die Beleuchtungssteuerung und reguläre Bildgebungspixel (160P; 170P) umfasst, und die autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung eingerichtet ist, um die Steuerungspixel (160C; 170A, 170B, 170C, 170D) zu einer anderen Zeit abzutasten als die regulären Bildgebungspixel (160P; 170P).
Autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung, umfassend: – eine Lichtquelle (38) zur Beleuchtung des Gastrointestinaltrakts, – einen Bildgeber (32) zur Bildgebung des Gastrointestinaltrakts, umfassend eine Anordnung (160; 170) von lichtempfindlichen Pixeln, wobei die autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung eingerichtet ist, um eine Beleuchtungssteuerung unter Verwendung von einem oder mehr zweckbestimmter Lichterfassungselemente durchzuführen.
Autonome In-Vivo-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Lichterfassungselemente in der Anordnung (160; 170) von lichtempfindlichen Pixeln des Bildgebers (32) integriert sind.