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Dokumentenidentifikation DE102006028693A1 27.12.2007
Titel Videosystem für ein Spleißgerät und Verfahren zum Betreiben eines Videosystems für ein Spleißgerät
Anmelder CCS Technology, Inc., Wilmington, Del., US
Erfinder Kossat, Rainer, 83229 Aschau, DE;
Kilb, Jürgen, 55252 Mainz-Kastel, DE;
Heidler, Christian, 80337 München, DE;
Klahr, Martin, 55543 Bad Kreuznach, DE;
Heß, Simon, 81673 München, DE
Vertreter Epping Hermann Fischer, Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80339 München
DE-Anmeldedatum 22.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028693
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse H04N 5/262(2006.01)A, F, I, 20060622, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G02B 6/255(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   H04N 5/247(2006.01)A, L, I, 20060622, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Videosystem für ein Spleißgerät umfasst einen Prozessor (1) mit integrierter Kameraschnittstelle (11), eine erste und eine zweite Kamera (3, 4) sowie eine Auswahleinrichtung (2). Die Auswahleinrichtung (2) weist einen Schnittstellenausgang (29) auf, der mit der Kameraschnittstelle (11) gekoppelt ist, sowie einen ersten Schnittstelleneingang (21), der mit der ersten Kamera (3) gekoppelt ist, einen zweiten Schnittstelleneingang (22), der mit der zweiten Kamera (4) gekoppelt ist, und einen Steuereingang (28) zur Zuführung eines Auswahlsignals. Der erste oder der zweite Schnittstelleneingang (21, 22) ist in Abhängigkeit des Auswahlsignals mit dem Schnittstellenausgang (29) koppelbar.

Beschreibung[de]
Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Videosystem für ein Spleißgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Videosystems für ein Spleißgerät. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung des Videosystems.

Hintergrund der Erfindung

In einem Spleißgerät können Lichtwellenleiter wie zum Beispiel Glasfaserkabel gespleißt, also miteinander verbunden werden. Das Spleißgerät richtet die beiden Enden der zu spleißenden Glasfasern zueinander aus und verschmilzt sie thermisch, beispielsweise durch Verschweißen über einen Lichtbogen. Unter anderem zum Justieren der Glasfasern werden in Spleißgeräten Videosysteme mit einer oder mehreren Kameras eingesetzt. Dafür können Complementary Metall Oxyd Semiconductor, CMOS-Kameras verwendet werden, bei denen Bilddaten in digitaler Form vorliegen, oder auch Charge-coupled-device, CCD-Kameras. Wenn eine Kamera ein analoges Bildsignal liefert, wird dieses in der Regel über einen Analog-Digital-Umsetzer in ein digitales Bildformat umgewandelt.

Die Bilddaten der Kameras können in einem Mikroprozessor ausgewertet werden, um beispielsweise, eine Justierung der Glasfasern vorzunehmen. Dabei können zwei oder mehr Kameras eingesetzt werden, um eine Positionierung für drei Koordinatenachsen zu gewährleisten.

Die Kameras werden in der Regel über eine programmierbare Logik wie ein Programmable Logic Device, PLD, oder ein Field Programmable Gate Array, FPGA, an den Mikroprozessor angeschlossen. Die programmierbare Logik hat dabei die Aufgabe, eine Zeitsteuerung, englisch Timing, zu gewährleisten, die Bilddaten zwischenzuspeichern und einen Zugriff auf Zeilen und Spalten der Bilddaten zu ermöglichen. Daneben lassen sich unter anderem auch spezielle Kamerafunktionen steuern.

Ein FPGA für ein Videosystem wird beispielsweise angesprochen über einen 16 Bit breiten Datenbus und einen 24 Bit breiten Adressbus. Ähnlich wie bei einem Mikrocontroller können Befehle zur Ansteuerung eines FPGA in einem Speicher abgelegt werden, von wo sie bei Bedarf an den FPGA übertragen werden. Ein derartiger FPGA oder eine vergleichbare programmierbare Logik benötigt eine relativ hohe Anzahl von Leitungen, die beispielsweise auf einer Platine einen entsprechend großen Platzbedarf aufweisen. Ferner ist es für die Verarbeitung der Bilddaten nötig, für die programmierbare Logik eine Takterzeugung vorzusehen, entsprechend von Synchronisationssignalen der Kameras. Die zusätzlichen Taktsignale beeinträchtigen üblicherweise aber die elektromagnetische Verträglichkeit, EMV und erhöhen den Schaltungsaufwand.

Aufgabe der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Videosystem für ein Spleißgerät und ein Verfahren zum Betreiben des Videosystems aufzuzeigen, bei dem Bilddaten von mehreren Kameras mit reduziertem Schaltungsaufwand verarbeitet werden können. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung für das Videosystem anzugeben.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Videosystem für ein Spleißgerät einen Prozessor mit integrierter Kameraschnittstelle. Ferner sind eine erste und eine zweite Kamera vorgesehen. Eine Auswahleinrichtung weist einen Schnittstellenausgang auf, der mit der Kameraschnittstelle gekoppelt ist, sowie einen ersten Schnittstelleneingang, der mit der ersten Kamera gekoppelt ist, einen zweiten Schnittstelleneingang, der mit der zweiten Kamera gekoppelt ist, und einen Steuereingang zur Zuführung eines Auswahlsignals. Der erste oder der zweite Schnittstelleneingang ist in Abhängigkeit des Auswahlsignals mit dem Schnittstellenausgang koppelbar.

Durch das Vorsehen eines speziellen Prozessors mit integrierter Kameraschnittstelle und einer einfach zu realisierenden Auswahleinrichtung kann der Schaltungsaufwand des Videosystems für ein Spleißgerät deutlich reduziert werden.

Kurze Beschreibung von einigen Ansichten der Erfindung

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugszeichen.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Videosystems gemäß der Erfindung,

2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auswahleinrichtung,

3 ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Auswahleinrichtung mit angeschlossenen Kameras gemäß der Erfindung,

4 ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Auswahleinrichtung mit Kameras und Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung,

5 ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen,

6A eine erste beispielhafte Darstellung einer beleuchteten Lichtleitfaser,

6B eine zweite beispielhafte Darstellung einer beleuchteten Lichtleitfaser,

7 ein Ausführungsbeispiel einer Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung und

8 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm für eine Steuerung von Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Videosystems für ein Spleißgerät gemäß der Erfindung. Dabei sind ein Prozessor 1, eine Auswahleinrichtung 2 sowie eine erste und eine zweite Kamera 3, 4 vorgesehen. Die Kamera 3 ist mit einem Anschluss 31 an einen ersten Schnittstelleneingang 21 der Auswahleinrichtung 2 angeschlossen. Gleichermaßen ist die Kamera 4 mit einem Anschluss 41 an einen zweiten Schnittstelleneingang 22 der Auswahleinrichtung 2 gekoppelt. Ein Schnittstellenausgang 29 der Auswahleinrichtung 2 ist an eine Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 angeschlossen. Die Anschlussleitungen der Kameras 3, 4 und des Prozessors 1 an die Auswahleinrichtung 2 sind in dem Ausführungsbeispiel als Datenbus mit mehreren parallelen Datenleitungen ausgeführt.

Über einen Steuereingang 28 der Auswahleinrichtung 2 kann ein Auswahlsignal zugeführt werden, in dessen Abhängigkeit alternativ der erste Schnittstelleneingang 21 oder der zweite Schnittstelleneingang 22 mit dem Schnittstellenausgang 29 gekoppelt wird. Dadurch wird in diesem Ausführungsbeispiel entweder der Anschluss 31 der ersten Kamera 3 oder der Anschluss 41 der zweiten Kamera 4 mit der Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 gekoppelt. Das Auswahlsignal kann auch vom Prozessor 1 erzeugt werden.

Über die Kameraschnittstelle 11 können Bilddaten CAM empfangen werden. Dies kann beispielsweise in digitaler Form erfolgen, so dass die Bilddaten CAM in digitalisierter Form in den Prozessor eingelesen werden. Wenn Bildsignale CAM in analoger Form vorliegen, können diese beispielsweise über einen Analog-Digital-Wandler in eine digitalisierte Form umgesetzt werden, bevor sie der Kameraschnittstelle 11 zugeführt werden. Alternativ weist der Prozessor 1 eine Kameraschnittstelle 11 mit einem analogen Eingang für analoge Bildsignale CAM auf.

Über die Kameraschnittstelle 11 können auch Steuersignale CTRL zur Steuerung einer jeweils über die Auswahleinrichtung 2 mit der Kameraschnittstelle 11 gekoppelten Kamera 3, 4 abgegeben werden. Durch die Steuersignale CTRL kann auf Funktionen der angeschlossenen Kamera zugegriffen werden. Beispielsweise können Empfindlichkeit, Verschlusszeiten, Schärfe oder andere Funktionen eingestellt werden. Ebenso ist es über die Steuersignale CTRL möglich, einen Bildausschnitt auszuwählen, der als Bildsignal übertragen werden soll, eine Spiegelung oder eine Drehung des Bildausschnitts in der Kamera vorzunehmen oder auch einen Weißabgleich in der Kamera durchführen zu lassen. Auch für die Steuersignale CTRL können mehrere Datenleitungen vorgesehen sein. Beispielsweise sind für die Steuersignale CTRL vier Datenleitungen und für die Bildsignale CAM zehn Datenleitungen vorgesehen.

Die Kameras 3, 4 können beispielsweise als CMOS-Kameras ausgeführt sein oder alternativ als CCD-Kameras. Es können auch Kameras mit anderen Technologien eingesetzt werden, so lange jeweils ein Bildsignal in einem für die Kameraschnittstelle 11 geeigneten Format abgegeben oder in das geeignete Format umgewandelt werden kann. Als Prozessor 1 kann beispielsweise ein XScale® Prozessor von Intel® eingesetzt werden, der chipintern über eine entsprechende Kameraschnittstelle 11 verfügt. Auf dem Prozessor 1 wird ansonsten das Betriebssystem ausgeführt, das unter anderem eine grafische Benutzeroberfläche mit Menüs und Bildschirmmeldungen bereitstellen kann. Ferner läuft auf dem Prozessor 1 ein Steuerprogramm für den Spleißprozess.

Der Prozessor 1 kann ein monolithisch integrierter Baustein sein, bei dem die Kameraschnittstelle 11 und der Prozessor gemeinsam auf dem gleichen Chip integriert sind. Die Auswahleinrichtung 2 kann dabei außerhalb des Prozessors angeordnet sein, beispielsweise auf einem weiteren Chip. Alternativ kann ein Prozessor 1 vorgesehen werden, bei dem die Auswahleinrichtung 2 in den Prozessor 1 integriert ist.

Bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Videosystems in einem Positionierungssystem für Lichtleitfasern in einem Spleißgerät sind die Kameras 3, 4 vorgesehen zur Beobachtung der zu spleißenden Fasern. Dies dient unter anderem dazu, die Fasern vor dem eigentlichen Spleißvorgang entsprechend auszurichten. Die Fasern können beispielsweise Glasfasern oder Kunststofffasern sein. Um die Ausrichtung korrekt vornehmen zu können, ist es notwendig, eine Lage der Fasern im Spleißgerät dreidimensional auszuwerten. Dafür ist es erforderlich, zwei oder mehr Kameras, die entsprechend angeordnet sind, einzusetzen. Das Videosystem wird auch zur Erkennung von Fasern im Spleißgerät eingesetzt. Ebenso kann eine optische Prüfung von Fasern vorgenommen werden, zum Beispiel bezüglich einer Verschmutzung der Fasern, einer Oberfläche der Endflächen der Fasern oder einem Winkel der Endflächen. Weiterhin kann durch das Videosystem eine optische Prüfung des Spleißergebnisses durchgeführt werden.

Beim Betreiben des Videosystems wird ein Bildsignal von einer ersten Kamera 3 und ein Bildsignal von einer zweiten Kamera 4 empfangen. In Abhängigkeit eines Auswahlsignals am Steuereingang 28 wird eine Kamera aus der ersten oder der zweiten Kamera 3, 4 ausgewählt. Das Bildsignal CAM der ausgewählten Kamera wird schließlich an die Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 weitergeleitet. Dabei können auch von der Kameraschnittstelle Steuersignale CTRL empfangen und an die ausgewählte Kamera weitergeleitet werden. Durch die Steuersignale CTRL können neben den oben beschriebenen Möglichkeiten eine Ansteuerung der jeweils ausgewählten Kamera durchgeführt werden und/oder ein Auslesevorgang eines Bildes aus der Kamera als Bildsignal CAM eingeleitet werden. Somit lässt sich durch eines der Steuersignale CTRL ein Auslesezeitpunkt beziehungsweise Übertragungszeitpunkt eines von der Kamera 3, 4 aufgenommenen Bildes steuern.

Da eine zeitliche Steuerung der Auswahleinrichtung 2 über das Auswahlsignal erfolgen kann, ist es im Gegensatz zu bisherigen Lösungen bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Videosystems nicht notwendig, eine Takterzeugung für die Auswahleinrichtung 2 vorzusehen. Eine Synchronisierung kann beispielsweise direkt zwischen Prozessor 1 und ausgewählter Kamera 3, 4 erfolgen. Timingprobleme können somit verringert beziehungsweise vermieden werden.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Auswahleinrichtung 2 gemäß der Erfindung, wie sie beispielsweise im Ausführungsbeispiel in 1 eingesetzt werden kann. Die Auswahleinrichtung 2 weist Anschlüsse 21a bis 21n für den ersten Schnittstelleneingang 21 sowie Anschlüsse 22a bis 22n für den zweiten Schnittstelleneingang 22 auf. Die Zahl der Anschlüsse 21a bis 21n beziehungsweise 22a bis 22n hängt von der Anzahl der Datenleitungen zur Übertragung der Bilddaten beziehungsweise des Bildsignals und der Zahl der Leitungen für die Übertragung der Steuersignale ab.

Weiterhin sind Anschlüsse 29a bis 29n für den Schnittstellenausgang 29 vorgesehen. Die Anschlüsse 29a bis 29n sind über Schalter S1a bis S1n, die gemeinsam geschaltet werden, mit den Anschlüssen 21a bis 21n koppelbar. Alternativ können die Anschlüsse 29a bis 29n über Schalter S2a bis S2n mit den Anschlüssen 22a bis 22n gekoppelt werden. Auch die Schalter S2a bis S2n werden gemeinsam angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt dabei über das Auswahlsignal am Steuereingang 28. Somit können Bilddaten beziehungsweise Bildsignale CAM oder Steuersignale CTRL von und zu den angeschlossenen Kameras an und von der an den Anschlüssen 29a bis 29n angeschlossenen Kameraschnittstelle 11 übertragen werden.

Die Schalter S1a bis S1n sowie S2a bis S2n können beispielsweise durch Bipolar- oder Feldeffekttransistoren oder andere elektronisch schaltbaren Elemente ausgeführt werden. Die Funktion der Auswahleinrichtung 2 kann auch durch einen programmierbaren Logikschaltkreis wie einen FPGA gebildet sein. Als programmierbarer Logikschaltkreis kann auch ein PLD eingesetzt werden.

Bei Verwendung eines FPGA kann dieser jedoch sehr einfach aufgebaut sein, da unter anderem eine Takterzeugung für einen synchronen Betrieb der Auswahleinrichtung 2 nicht notwendig ist. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Lösung ist es auch nicht unbedingt nötig, einen Speicherbaustein für den FPGA vorzusehen, in dem Bilddaten zwischengespeichert werden können, da die Bilddaten direkt von der ausgewählten Kamera an die Kameraschnittstelle 11 übertragen werden. Zudem ist der Programmieraufwand für eine Programmierung des FPGA im Betrieb verringert. Dies führt auch insgesamt zu einem niedrigeren Stromverbrauch einer als FPGA ausgebildeten Auswahleinrichtung 2. Da auch die bei der herkömmlichen Lösung notwendigen Datenleitungen und Adressleitungen für den FPGA entfallen können, sinkt auch der Platzbedarf für die Leitungen auf einer Platine. Die Beeinträchtigung der EMV durch Taktsignale ist ebenfalls verringert.

3 zeigt in einem beispielhaften Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer Auswahleinrichtung 2 mit angeschlossenen Kameras gemäß der Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche dritte Kamera 8 mit einem Anschluss 81 vorgesehen. Die weitere Kamera 8 ist an einen weiteren Schnittstelleneingang 23 der Auswahleinrichtung 2 angeschlossen. Analog zum ersten und zweiten Schnittstelleneingang 21, 22 ist auch der weitere Schnittstelleneingang 23 in Abhängigkeit des Auswahlsignals am Steuereingang 28 mit dem Schnittstellenausgang 29 koppelbar. Beispielsweise wird von der Kamera 8 ein weiteres Bildsignal empfangen. Beim Auswählen einer Kamera in Abhängigkeit des Auswahlsignals kann auch die weitere Kamera 8 ausgewählt werden und ihr Bildsignal über den Schnittstellenausgang 29 an die hier nicht gezeigte Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 weitergeleitet werden.

Dadurch wird es in dem Spleißgerät möglich, auch weitere Bilddaten aus der Beobachtung der zu spleißenden Fasern auszuwerten. Der Schaltungsaufwand in der Auswahleinrichtung 2 wird dabei nur unwesentlich erhöht.

4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Auswahleinrichtung 2, Kameras 3, 4 und Beleuchtungsquellen 5, 6. Ein Prozessor 1 mit Kameraschnittstelle 11 ist aus Übersichtsgründen in 4 nicht dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist für die Kamera 3 eine Beleuchtungsquelle 5 und für die Kamera 4 die Beleuchtungsquelle 6 vorgesehen. Die Beleuchtungsquellen 5, 6 sind als Leuchtdioden, englisch Light Emitting Diodes, LED ausgeführt. Es können jedoch auch andere Leuchtmittel als Beleuchtungsquellen 5, 6 vorgesehen werden.

Die Auswahleinrichtung 2 weist einen ersten und einen zweiten Steuerausgang 210, 220 zur Ansteuerung der Beleuchtungsquellen 5, 6 auf. Dabei ist der erste Steuerausgang 210 mit einer Versorgungseinrichtung 51 für die Beleuchtungsquelle 5 gekoppelt. Analog dazu ist der zweite Steuerausgang 220 mit einer Versorgungseinrichtung 61 für die Beleuchtungsquelle 6 gekoppelt. Durch entsprechende Signale an den Steuerausgängen 210, 220 können die Beleuchtungsquellen 5, 6 ein- beziehungsweise ausgeschaltet werden. Dadurch ist es möglich, jeweils eine der Beleuchtungsquellen 5, 6 einzuschalten, um eine Beleuchtung für die jeweilige Kamera 3, 4 zu gewährleisten. Es ist also möglich, jeweils nur die Beleuchtungsquelle für die durch das Auswahlsignal ausgewählte Kamera einzuschalten. Somit werden die Beleuchtungsquellen in Abhängigkeit des Auswahlsignals für die Kameras angesteuert, von denen Bildsignale empfangen werden.

Die Versorgungseinrichtungen 51, 61 dienen beispielsweise einer Spannungsversorgung oder einer Stromversorgung der Leuchtdioden 5, 6.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen. Dabei sind als Beleuchtungsquellen 5, 6 Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe vorgesehen, gekennzeichnet durch eine unterschiedliche Schraffur der Leuchtdioden 5, 6. In der Anordnung wird eine Lichtleitfaser 7 beleuchtet. Ferner sind Objektive 33, 43 zur Abbildung des Objekts, also der Lichtleitfaser 7, auf eine Kamerachipfläche der Kameras 3, 4 sowie Farbfilter 32, 42 vorgesehen. Die Kameraachsen der Kameras 3 und 4 liegen vorzugsweise etwa im rechten Winkel zueinander. Die Farbfilter 32, 42 lassen nur Wellenlängen durch, die im Bereich des Lichtes der jeweiligen Beleuchtungsquelle 5, 6 der jeweiligen Achse liegen. Dies ist zur Verdeutlichung durch eine entsprechende Schraffur der Farbfilter 32, 42 gekennzeichnet. Durch den Einsatz von unterschiedlich farbigen Leuchtdioden 5, 6 mit den entsprechenden Farbfiltern 32, 42 auf den zwei optischen Achsen wird verhindert, dass Licht der jeweils anderen Leuchtdiode eine Bildstörung bei der nicht zugehörigen Kamera erzeugt, beispielsweise durch Störlicht auf der Chipfläche der Kamera. Dadurch können die beiden farbigen Leuchtdioden 5, 6 gleichzeitig eingeschaltet bleiben.

Die 6A und 6B zeigen beispielhafte Darstellungen von beleuchteten Lichtleitfasern 7. In 6A ist bestimmungsgemäß, beispielsweise durch den Einsatz der Farbfilter 32, 42 der Kern der Faser 7 mit Licht 71 beleuchtet. Ohne eine entsprechende Filterung könnte es bei der Beleuchtung der Faser 7 zum Auftreten eines Störlichts 72 kommen, wie in 6B dargestellt.

7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kameraanordnung mit Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die Leuchtdioden 5, 6 nur zu für die Kameras 3, 4 notwendigen Zeitpunkten eingeschaltet. Beispielsweise wird die Leuchtdiode 5 nur während des Zeitraums der Aufnahme eines Bildes mit der Kamera 3 eingeschaltet, während die Leuchtdiode 6 nur während einer Aufnahme eines Bildes mit der Kamera 4 eingeschaltet wird. Dadurch wird vermieden, dass das Licht der Leuchtdiode 6 ein Bild der Kamera 3 und das Licht der Leuchtdiode 5 ein Bild der Kamera 4 störend beeinflusst. Durch das Ausschalten der nicht benötigten Beleuchtungsquelle wird zudem in der erfindungsgemäßen Anordnung Strom gespart.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Steuerung der Beleuchtungsquellen kann somit auf Farbfilter und verschiedenfarbige Leuchtdioden beziehungsweise Beleuchtungsquellen verzichtet werden. Es können somit auch Beleuchtungsquellen mit identischer Strahlungsbandbreite im optischen Spektrum eingesetzt werden. Dadurch wird ermöglicht, dass auch breitbandige Strahlungsquellen wie weiße Leuchtdioden eingesetzt werden können und Zusatzkosten durch die Farbfilter sowie unterschiedlich farbige Leuchtdioden vermieden werden können.

Die Ausblendung von störendem Reflexlicht einer nicht zugeordneten Beleuchtungsquelle beruht dabei auf einem Zeitmultiplexverfahren. Weil nur die der jeweils aktiven Kamera zugeordnete Beleuchtungsquelle eingeschaltet wird, kann von der zweiten Beleuchtungsquelle kein Störlicht in diese Kamera gelangen. Bei der Ansteuerung der Beleuchtungsquellen ist jedoch die Auslesetechnik der verwendeten Kameras beziehungsweise Kamerachips zu beachten.

Bei Kameras mit einem globalem Verschluss, englisch Global Shutter, findet die Belichtung aller Pixel im gleichen Zeitintervall statt. Wenn dieser Belichtungszeitraum beendet ist, werden alle Pixel des Kamerachips gleichzeitig inaktiv. Beispielsweise werden die bis dahin erzeugten Ladungen in einen optisch abgedeckten Bereich übertragen, etwa bei einem CCD-Chip. Die gleichzeitig übertragenen Pixel stellen somit die an den Prozessor zu übertragenden Bilddaten dar. Eine Beleuchtung kann entsprechend den Belichtungszeiträumen der jeweils angesteuerten Kamera vorgenommen werden.

Bei Kameras mit einem rollenden Verschluss, englisch Rolling Shutter, läuft eine so genannte Abtastlinie, englisch Scan Line, die einer horizontalen Bildzeile entspricht, zeitlich kontinuierlich in vertikaler Richtung über die Sensorfläche oder Chipfläche. Die Pixel der Sensorfläche, die auf der Abtastlinie liegen, werden ausgelesen und danach zurückgesetzt beziehungsweise gelöscht. Die übrigen Pixel, also sowohl überhalb als auch unterhalb der Abtastlinie sind lichtempfindlich. Dies ist bei der Beleuchtung beziehungsweise der Steuerung der Beleuchtung zu berücksichtigen.

Da die Chipfläche bei Kameras mit rollendem Verschluss nie vollständig inaktiv ist, könnte bei kontinuierlicher Beleuchtung auch das Streulicht der jeweils anderen Lichtquelle aufgenommen und beim nächsten ausgelesenen Einzelbild einen störenden Einfluss hinterlassen. Daher erfolgt bei der Steuerung der Beleuchtung von Kameras mit rollendem Verschluss derart, dass die Bildbelichtung nur während einer Austastlücke der Kamera vorgenommen wird. Die Beleuchtung erfolgt somit für die gesamte abzutastende Bildfläche der jeweils ausgewählten Kamera. Das Bild der jeweils anderen Kamera wird nicht beeinflusst, da dass in diesem Zeitraum von der anderen Kamera abgetastete Bild nicht an die Kameraschnittstelle 11 des Prozessors 1 übertragen wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Prinzip werden die Bilder der Kameras 3, 4 abwechselnd an den Prozessor 1 weitergeleitet. Dadurch kommt es bei der Übertragung der Bildsignale zu einer effektiven Halbierung der Bildrate der einzelnen Kameras 3, 4, weil nur jedes zweite Bild einer Kamera übertragen wird. Eine Bildrate bei der Erzeugung der Bildsignale in den Kameras 3, 4 kann davon unberührt bleiben.

8 zeigt ein beispielhaftes Signal-Zeitdiagramm für Steuerungen der Beleuchtungsquellen gemäß der Erfindung. Ein Signal VSYNC stellt ein Synchronisationssignal für eine Bildabtastung dar. Bei einem hohen Pegel des Signals VSYNC weisen die Kameras eine Abtastlücke auf, das heißt, während dieses Zeitraumes findet keine Abtastung des Bildes statt.

Für die Beleuchtung von Kameras 3, 4 mit globalem Verschluss können an den Steuerausgängen 210, 220 Signale gemäß in 8 gezeigten Signalen ICONT1 und ICONT2 abgegeben werden. Dadurch werden die Beleuchtungsquellen 5, 6 abwechselnd kontinuierlich während eines Belichtungszeitraumes für die jeweilige Kamera eingeschaltet.

Bei einer Kamera mit rollendem Verschluss können die Signale an den Steuerausgängen 210, 220 in 8 gezeigten Signalen IP1 und IP2 entsprechen. Die Signale IP1 und IP2 weisen einen hohen Pegel auf, der synchron mit dem Synchronisierungssignal VSYNC ist, wobei nur jeweils jeder zweite Impuls des Signals VSYNC auf die Signale IP1 und IP2 abgebildet ist. Das Synchronisationssignal VSYNC ist für beide Kameras im Wesentlichen gleich. Ein Abtasten des Bildes mit der Abtastlinie erfolgt in dem auf den jeweiligen Beleuchtungspuls folgenden Abtastzeitraum. Da nur jedes zweite abgetastete Bild auch an den Prozessor 1 übertragen wird, erfolgt die Beleuchtung somit jeweils nur für das jeweilige Bild für die jeweilige Kamera.

Bei dieser pulsförmigen Beleuchtung muss die Leuchtstärke der Beleuchtungsquellen oder Leuchtdioden größer sein als bei einer kontinuierlichen Ansteuerung, da im Zeitraum des Pulses des Signals VSYNC die gesamte zur ausreichenden Belichtung nötigen Lichtenergie auf den Sensor beziehungsweise die Chipfläche treffen sollte. Da es bei Leuchtdioden möglich ist, bei entsprechendem Puls-Pause-Verhältnis kurzzeitig eine wesentlich höhere Helligkeit zu erreichen als nominal angegeben, lässt sich eine solche Ansteuerung ohne erheblichen Mehraufwand realisieren. Dabei spricht man auch von einer Übersteuerung der Leuchtdiode.

Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip wird es möglich, mit geringem Schaltungsaufwand eine Ansteuerung von zwei oder mehreren Kameras mit zugehöriger Beleuchtungssteuerung zu realisieren.

Die Beleuchtungssteuerung gemäß der Erfindung könnte jedoch auch eigenständig für andere Beleuchtungsszenarien zur Kamerabeleuchtung eingesetzt werden.

Weiterhin könnte für eine besonders preisgünstige Variante eines Spleißgeräts ein Kamerasystem eingesetzt werden, das nur eine Kamera aufweist, die mit einem Prozessor mit integrierter Kameraschnittstelle verbunden ist. Auch ein derartiges Kamerasystem hätte den Vorteil, dass keine externe Takterzeugung in einem separaten FPGA und kein zusätzlicher Speicher für das FPGA erforderlich sind. Auf eine Beleuchtungssteuerung könnte in diesem Fall ebenfalls verzichtet werden.

1
Prozessor
2
Auswahleinrichtung
3, 4, 8
Kamera
5, 6
Beleuchtungsquelle, LED
7
Lichtleitfaser
11
Kameraschnittstelle
21, 22, 23
Schnittstelleneingang
22a, 22n, 21a, 21n
Schnittstelleneingang
29, 29a, 29n
Schnittstellenausgang
28
Steuereingang
210, 220
Steuerausgang
31, 41
Anschluss Kamera
32, 42
Filter
33, 43
Objektiv
51, 61
Versorgung Beleuchtung
71
Licht
72
Störlicht
S1a, S1n, S2a, S2n
Schalter
VSYNC
Synchronisationssignal
IP1, IP2
Steuersignal
ICONT1, ICONT2
Steuersignal
CAM
Kamerasignal
CTRL
Steuersignal


Anspruch[de]
Videosystem für ein Spleißgerät, umfassend

– einen Prozessor (1) mit integrierter Kameraschnittstelle (11);

– eine erste und eine zweite Kamera (3, 4); und

– eine Auswahleinrichtung (2), aufweisend einen Schnittstellenausgang (29), der mit der Kameraschnittstelle (11) gekoppelt ist, einen ersten Schnittstelleneingang (21), der mit der ersten Kamera (3) gekoppelt ist, einen zweiten Schnittstelleneingang (22), der mit der zweiten Kamera (4) gekoppelt ist, und einen Steuereingang (28) zur Zuführung eines Auswahlsignals, in dessen Abhängigkeit der erste oder der zweite Schnittstelleneingang (21, 22) mit dem Schnittstellenausgang (29) koppelbar ist.
Videosystem nach Anspruch 1, bei dem wenigstens eine weitere Kamera (8) vorgesehen ist und die Auswahleinrichtung (2) wenigstens einen weiteren Schnittstelleneingang (23) aufweist, der in Abhängigkeit des Auswahlsignals mit dem Schnittstellenausgang (29) koppelbar ist. Videosystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem über die Kameraschnittstelle (11) Bilddaten empfangen und Steuersignale zur Steuerung einer jeweils über die Auswahleinrichtung (2) angeschlossenen Kamera (3, 4) abgegeben werden können. Videosystem nach Anspruch 3, bei dem durch die Steuersignale an der jeweils angeschlossenen Kamera (3, 4) eine Empfindlichkeit eingestellt oder ein Bildausschnitt ausgewählt oder eine Drehung oder eine Spiegelung des Bildausschnitts ausgewählt werden kann. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Auswahlsignal vom Prozessor (1) erzeugbar ist. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Auswahleinrichtung (2) einen ersten und wenigstens einen zweiten Steuerausgang (210, 220) zur Ansteuerung von Beleuchtungsquellen (5, 6) für die angeschlossenen Kameras aufweist. Videosystem nach Anspruch 6, bei dem die Beleuchtungsquellen (5, 6) durch Leuchtdioden gebildet werden. Videosystem nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Ansteuerung der Beleuchtungsquellen (5, 6) derart erfolgt, dass die Beleuchtungsquellen (5, 6) jeweils während einer Abtastlücke der jeweiligen Kamera eingeschaltet sind. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Auswahleinrichtung (2) durch einen programmierbaren Logikschaltkreis gebildet ist. Verfahren zum Betreiben eines Videosystems für ein Spleißgerät, umfassend die Schritte:

– Empfangen eines Bildsignals von einer ersten Kamera (3);

– Empfangen eines Bildsignals von einer zweiten Kamera (4);

– Auswählen einer Kamera aus der ersten oder der zweiten Kamera (3, 4) in Abhängigkeit eines Auswahlsignals; und

– Weiterleiten des Bildsignals der ausgewählten Kamera an eine integrierte Kameraschnittstelle (11) eines Prozessors (1).
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Steuersignale von der Kameraschnittstelle (11) empfangen und an die ausgewählte Kamera weitergeleitet werden. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem durch die Steuersignale an der ausgewählten Kamera eine Empfindlichkeit eingestellt oder ein Bildausschnitt ausgewählt oder eine Drehung oder eine Spiegelung des Bildausschnitts ausgewählt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem wenigstens ein weiteres Bildsignal von einer wenigstens einen weiteren Kamera (8) empfangen und beim Auswählen der Kamera in Abhängigkeit des Auswahlsignals auch aus der wenigstens einen weiteren Kamera (8) ausgewählt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das Auswahlsignal vom Prozessor (1) erzeugt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem in Abhängigkeit des Auswahlsignals Beleuchtungsquellen (5, 6) für die Kameras, von denen Bildsignale empfangen werden, angesteuert werden. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem beim Ansteuern die Beleuchtungsquellen (5, 6) jeweils während einer Abtastlücke der ausgewählten Kamera eingeschaltet sind. Verwendung eines Videosystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Positionierungssystem für Lichtleitfasern in einem Spleißgerät zum Verbinden von mindestens zwei Enden von jeweiligen Lichtleitfasern.






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