專利名稱：光源控制系統(tǒng),快門控制系統(tǒng),內(nèi)窺鏡處理器和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對光源或快門的控制，其目的為降低由通過線性曝光
獲取光學(xué)圖像的XY坐標(biāo)類型成像器件(例如，CMOS成像器件)獲 取的運(yùn)動目標(biāo)的運(yùn)動圖像中的失真。
背景技術(shù)：
具有位于插入管首端的成像器件的電子內(nèi)窺鏡是用于對運(yùn)動目標(biāo) 進(jìn)行拍照和/或錄像的裝置。過去的電子內(nèi)窺鏡中通常使用CCD成像器 件。另一方面，日本未審查專利公開號2002-58642提出了一種用于電 子內(nèi)窺鏡的CMOS成像器件，用以降低功耗及制造成本。
然而，由于CMOS成像器件一般通過線性曝光獲取光學(xué)圖像，因 此CMOS成像器件所獲取的快速運(yùn)動目標(biāo)的圖像存在失真的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種光源控制系統(tǒng)和快門控制系 統(tǒng)，用于降低由通過線性曝光獲取光學(xué)圖像的XY坐標(biāo)類型成像器件 (例如，CMOS成像器件)獲取的運(yùn)動目標(biāo)圖像中的失真。
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種具有探測器和控制器的光源控制系統(tǒng)。 如果XY坐標(biāo)類型成像器件被驅(qū)動生成圖像信號，則探測器探測輸出 周期。XY坐標(biāo)類型成像器件包括在第一和第二方向排列的多個像素。 圖像信號包括多個與所述像素相對應(yīng)的像素信號。像素信號根據(jù)信號 電荷而變化。像素根據(jù)在存儲周期接收到的光的量生成信號電荷。存 儲周期包括共同周期和可變周期。共同周期對于所有的像素行是同步 的。可變周期根據(jù)每個像素行變化。像素行包括排列在所述第一方向 上的像素。與排列在相同像素行中的像素相對應(yīng)的像素信號序列在共 同周期之后的輸出周期按像素行的順序輸出?？刂破骺刂乒庠丛谒?輸出周期中止照明光的發(fā)射。照明光照射在目標(biāo)上，其中該目標(biāo)的圖像被XY型成像器件獲取。
根據(jù)本發(fā)明所述，提出了一種具有探測器和控制器的快門控制系 統(tǒng)。如果XY坐標(biāo)類型成像器件被驅(qū)動生成圖像信號，則探測器探測
輸出周期。XY坐標(biāo)類型成像器件包括排列在第一和第二方向上的多個
像素。圖像信號包括相應(yīng)于像素的多個像素信號。該像素信號根據(jù)信 號電荷而變化。像素根據(jù)存儲周期接收到的光的量生成信號電荷。存 儲周期包括共同周期和可變周期。共同周期對所有的像素行是同步的。 可變周期根據(jù)每個像素行而變化。像素行包括排列在所述第一方向上 的像素。相應(yīng)于排列在相同像素行的像素的像素信號序列在共同周期 之后的輸出周期按像素行的順序輸出?？刂破骺刂瓶扉T，從而在輸出
周期阻擋照向XY坐標(biāo)類型成像器件的光。快門安裝在XY坐標(biāo)類型 成像器件的光接收表面上。


根據(jù)以下說明并參考附圖，可以更好的理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，
其中
圖1是具有本發(fā)明的第一實(shí)施例的光源控制系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2是光源單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3是成像器件的結(jié)構(gòu)框圖4是像素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖5是描述用于驅(qū)動成像器件的時序的時序圖，具體為構(gòu)成一場 圖像信號的像素信號的輸出操作的時序圖6是描述用于驅(qū)動成像器件和光源的時序的時序圖，具體為第
一實(shí)施例中的連續(xù)場圖像信號的輸出操作的時序圖7是在本發(fā)明的第二實(shí)施例中的具有快門控制系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；以及
圖8是描述用于驅(qū)動成像器件及開關(guān)快門的時序的時序圖，具體 為第二實(shí)施例中的連續(xù)場圖像信號的輸出操作的時序圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合圖中所示的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述。
在圖1中，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10包括內(nèi)窺鏡處理器20、電子內(nèi)窺鏡30 和監(jiān)控器11 。該內(nèi)窺鏡處理器20與連接到電子內(nèi)窺鏡30和監(jiān)控器11 。
內(nèi)窺鏡處理器20發(fā)射照明光照射到所需目標(biāo)。被照射的目標(biāo)被電 子內(nèi)窺鏡30拍照和/或錄像，然后電子內(nèi)窺鏡30生成圖像信號。該圖 像信號被發(fā)送到內(nèi)窺鏡處理器20。
內(nèi)窺鏡處理器20對接收到的圖像信號作預(yù)定的信號處理。經(jīng)過預(yù) 定信號處理的圖像信號被發(fā)送到監(jiān)控器11，在監(jiān)視器11中顯示與接收 到的圖像信號對應(yīng)的圖像。
內(nèi)窺鏡處理器20包括光源單元40、圖像信號處理電路21、時鐘 發(fā)生器22和系統(tǒng)控制器23 (探測器)，以及其他部件。如下所述，光 源單元40發(fā)射照明光，用于向光導(dǎo)31的入射端發(fā)射照明光，照射特 定目標(biāo)。此外，如下所述，圖像信號處理電路21對圖像信號進(jìn)行預(yù)定 的信號處理。此外，時鐘發(fā)生器22對內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10中的部件的某些 操作安排時序。此外，系統(tǒng)控制器23控制內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10中所有部件 的操作。
通過將內(nèi)窺鏡處理器20連接到電子內(nèi)窺鏡30，使得光源單元40 和安裝在內(nèi)窺鏡30中的光導(dǎo)31可被光學(xué)連接。此外，通過將內(nèi)窺鏡 處理器20連接到電子內(nèi)窺鏡30，使得在圖像信號處理電路21與安裝 在電子內(nèi)窺鏡30中的成像器件32之間，以及時鐘發(fā)生器22與成像器 件32之間建立了電連接。
如圖2所示，光源單元40包括燈41、轉(zhuǎn)動快門42、聚光透鏡43、 電源電路44、馬達(dá)45、快門驅(qū)動器46 (控制器)，和其他部件。
燈41是例如氙氣燈或鹵素?zé)?，并發(fā)射白光。轉(zhuǎn)動快門42和聚光 透鏡43安裝在從燈41照向光導(dǎo)31的入射端的白光的光路上。
轉(zhuǎn)動快門42為圓盤形，并具有孔徑區(qū)和阻擋區(qū)。當(dāng)白光應(yīng)從光源 單元40射出時，將孔徑區(qū)插入白光的光路。另一方面，當(dāng)白光的發(fā)射 應(yīng)被中止時，將阻擋區(qū)插入白光的光路，從而阻擋白光。轉(zhuǎn)動快門42 由馬達(dá)45驅(qū)動。白光的發(fā)射與發(fā)射中止之間的切換周期通過控制馬達(dá) 45的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)?？扉T驅(qū)動器46控制馬達(dá)45，從而使馬達(dá)45驅(qū)動轉(zhuǎn)動快門42?？?門驅(qū)動器46根據(jù)分別發(fā)送自時鐘發(fā)生器22和系統(tǒng)控制器23的時鐘信 號和輸出周期探測信號來控制馬達(dá)，見下文中的具體描述。
燈41發(fā)射的白光被聚光透鏡43聚集，并被引導(dǎo)到光導(dǎo)31的入射 端。電源電路44為燈41提供電源。系統(tǒng)控制器23控制由電源電路44 提供給燈41的用來為燈41供電的電源的通斷。
接下來，詳細(xì)描述電子內(nèi)窺鏡30的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，電子內(nèi)窺 鏡30包括光導(dǎo)31、成像器件32、擴(kuò)散透鏡33、物鏡34和其他部件。
光導(dǎo)31的入射端安裝在用于將電子內(nèi)窺鏡30連接到內(nèi)窺鏡處理 器20的連接器(未畫出)中。而另一端，以下稱為輸出端，被安裝在 電子內(nèi)窺鏡30的插入管35的首端。如上文所述，光源單元40射出的 白光到達(dá)光導(dǎo)31的入射端。然后光被傳送到輸出端。傳送到輸出端的 光通過發(fā)散透鏡33照射插入管35的首端附近的外圍區(qū)域。
被白光照射的目標(biāo)的反射光的光學(xué)圖像通過物鏡34到達(dá)成像器件 32的光接收表面。時鐘信號和場信號從時鐘發(fā)生器22發(fā)射到成像器件 32?；跁r鐘信號和場信號，成像器件32生成與到達(dá)光接收表面的光 學(xué)圖像對應(yīng)的圖像信號。
成像器件32是CMOS成像器件，即XY坐標(biāo)類型成像器件的一種。 如圖3所示，多個像素50排列在成像器件32的光接收表面的網(wǎng)格上。 每個像素50根據(jù)該像素50接收到的光的量生成像素信號。像素信號 按順序一個接一個地通過輸出模塊32o輸出。圖像信號由在單個場周 期輸出的像素信號組成，單個場周期為場信號的一個周期的一半。通 過行選擇電路32r和列選擇電路32c選擇應(yīng)該順序輸出像素信號的像素 50。
以下通過圖4描述每個像素50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。像素50包括光電二 極管(PD) 51、浮置擴(kuò)散單元(FD) 52、傳輸晶體管53、復(fù)位晶體管 54、放大晶體管55和行選擇晶體管56。
根據(jù)PD 51的光電轉(zhuǎn)換接收和存儲的光的量，生成信號電荷。當(dāng) 傳輸晶體管53被開啟時，所存儲的信號電荷被發(fā)送到FD 52。 FD52 是電容器，其上的電位根據(jù)所存儲的信號電荷變化。
當(dāng)復(fù)位晶體管54被開啟時，F(xiàn)D52被復(fù)位。此后，存儲在FD52
9中的信號電荷流向電源，以下稱為Vdd。然后，F(xiàn)D52的電位被復(fù)位到 Vdd的電位。
放大晶體管55根據(jù)FD52的電位，通過調(diào)節(jié)輸出阻抗，將電壓信 號輸出到行選擇晶體管56。
垂直輸出線32v沿每列像素50安裝。垂直輸出線32v連接到所有 排列在相同列的像素上。當(dāng)行選擇晶體管56被開啟時，將電壓信號輸 出到垂直輸出線32v上。通過分別開啟每個行選擇晶體管56，可分別 從連接到相同垂直輸出線32v的像素50輸出電壓信號。
垂直輸出線32v分別連接到CDS/SH電路32cds。在復(fù)位FD 52 之后，F(xiàn)D52的電位包含復(fù)位噪聲。與復(fù)位后接收到的信號電荷對應(yīng)的 電壓信號包含復(fù)位噪聲。CDS/SH電路32cds通過相關(guān)雙采樣，消除 電壓信號中所包含的復(fù)位噪聲，然后根據(jù)PD 51存儲的信號電荷輸出 電壓信號作為像素信號。
CDS/SH電路32cds通過列選擇晶體管32cs連接到水平輸出線 32h。通過按順序一個接一個地開啟列選擇晶體管32cs，所有列中的 CDS/SH電路32cds生成的像素信號可通過水平輸出線32h和輸出模塊 32o分別輸出到圖像信號處理電路21。
傳輸信號線(未畫出)沿每行像素50安裝。傳輸信號線被連接到 給定行中所排列的所有像素中的傳輸晶體管53上。傳輸信號，以下稱 為cpT，被傳送到所有傳輸信號線上。cpT具有高狀態(tài)和低狀態(tài)。發(fā)送 到傳輸信號線的每一行的cpT，對于每一行在不同時間被設(shè)置為高狀態(tài)。 當(dāng)cpT被設(shè)置為高狀態(tài)時，傳輸晶體管53被開啟，因此傳輸晶體管53 導(dǎo)通。
復(fù)位信號線(未畫出)沿每行像素50安裝。復(fù)位信號線連接到給 定行中所排列的所有像素中的復(fù)位晶體管54上。復(fù)位信號，以下稱為 cpR，被發(fā)送到所有復(fù)位信號線。(pR具有高狀態(tài)和低狀態(tài)。被發(fā)送到復(fù) 位信號線的每一行的cpR，對于每一行在不同時間被設(shè)置為高狀態(tài)。當(dāng) cpR被設(shè)置為高狀態(tài)時，復(fù)位晶體管54被開啟，使得復(fù)位晶體管54導(dǎo) 通。
行選擇信號線(未畫出)沿像素50的每行安裝。行傳輸信號線被 連接到給定行中所排列的所有像素中的行選擇晶體管56上。行選擇信號，以下稱為cpSL，被發(fā)送到所有行選擇信號線。cpSL具有高狀態(tài)和 低狀態(tài)。被發(fā)送到行選擇信號線的每一行的(pSL，對于每一行在不同 時間被設(shè)置為高狀態(tài)。當(dāng)cpSL被設(shè)置為高狀態(tài)時，行選擇晶體管56被 開啟，使得行選擇晶體管56導(dǎo)通。
列選擇信號，以下稱為cpSC，被分別發(fā)送到列選擇晶體管32cs。 當(dāng)cpSC被設(shè)置為高狀態(tài)時，列選擇晶體管32cs被開啟，使得列選擇晶 體管32cs導(dǎo)通。
行選擇電路32r將cpT、 cpR和cpSL輸出到傳輸信號線、復(fù)位信號 線和行選擇信號線，用來控制復(fù)位晶體管54和行選擇晶體管56的操 作。此外，行選擇電路32r控制CDS/SH電路32cds的相關(guān)雙采樣操作。 列選擇電路32c將(pSC輸出到列選擇晶體管32cs，用來控制列選擇晶 體管32cs的開關(guān)操作。
行選擇電路32r和列選擇電路32c根據(jù)時鐘發(fā)生器22發(fā)出的時鐘 信號和場信號控制開關(guān)操作和相關(guān)雙采樣操作。
在場周期輸出的像素信號序列作為像素信號發(fā)送到圖像信號處理 電路21。圖像信號處理電路21對接收到的圖像信號作預(yù)定的信號處理。
此外，針對第一行和第m行中的像素50的cpSL，以下稱為cpSLl 和cpSLm，被通過圖像信號處理單元21傳送到系統(tǒng)控制器23，其中在 每個場周期，第一行和第m行像素信號分別被第一個和最后一個輸出。 從cpSLl被置為高狀態(tài)開始直到cpSLm被從高狀態(tài)置為低狀態(tài)，系統(tǒng)控 制器23將輸出周期探測信號發(fā)送到快門驅(qū)動器46。
下面參考圖5，描述成像器件32輸出一場圖像信號的操作。
在時刻tl，給第一行中的像素50的cpR，以下稱為cpRl，被設(shè)為 高狀態(tài)，然后，排列在第一行的像素50中的復(fù)位晶體管54被開啟。 通過開啟復(fù)位晶體管54， FD52復(fù)位。
在緊隨FD52復(fù)位之后的時刻t2， cpSLl被設(shè)為高狀態(tài)，然后，第 一行中的像素50可輸出像素信號。cpSLl保持在高狀態(tài)，直到完成第 一行中的像素50的所有像素信號的輸出，此時給第n列的像素50的 cpSC，以下稱為cpSCn，被設(shè)為高狀態(tài)。
在時刻t3，預(yù)保持信號，以下稱為(pSHP被設(shè)為高狀態(tài)，然后，
ii第一行中的所有像素50中的復(fù)位FD 52的電位被對應(yīng)每列的CDS/SH 電路32cds采樣并保持。
在時刻t4，第一行中的像素50的cpT,以下稱為cpTl，被設(shè)為高 狀態(tài)，然后，由第一行中的像素50中的PD51存貯的信號電荷被發(fā)送 到FD52。
在時刻t5，數(shù)據(jù)保持信號，以下稱為cpSHD被設(shè)為高狀態(tài)，然后， 接收第一行中所有像素50的信號電荷的FD 52的電位被CDS/SH電路 32cds采樣并保持。CDS/SH電路32cds具有減法電路，該減法電路通 過從接收信號電荷的FD 52的電位中減去復(fù)位FD 52的電位，生成像 素信號。然后能夠從CDS/SH電路32cds輸出所生成的像素信號。
在時刻t6，第一列的cpSC，以下稱為cpSCl，被設(shè)為高狀態(tài)。然后， 第一列的列選擇晶體管32cs導(dǎo)通，第一列中的CDS/SH電路32cds所 保持的像素信號被通過水平輸出線32h和輸出模塊32o輸出到圖像信 號處理電路21。
在輸出第一列中的像素信號之后，第二列的(pSC，以下稱為cpSC2， 被設(shè)為高狀態(tài)。然后，第二列中的CDS/SH電路32cds所保持的像素信 號被通過水平輸出線32h和輸出模塊32o輸出到圖像信號處理電路21 。 接下來，所有列中的每列的(pSC—個接一個地被設(shè)為高狀態(tài)，第一行 中的每一列的像素信號被一個接一個地輸出。
在時刻t7， cpSCn被設(shè)為高狀態(tài)。然后從第n列，也就是最后一列 的CDS/SH電路32cds輸出像素信號，完成了第一行中所有像素50的 像素信號的輸出。此外，同時，cpSLl被設(shè)為低狀態(tài)。
在輸出第一行像素信號之后，第二行中的像素50的cpR，以下稱 為cpR2，被設(shè)為高狀態(tài)，然后，開始輸出第二行的像素信號。從第二 行中的像素50輸出像素信號的操作，與時刻tl到t7所執(zhí)行的操作相 同(見周期P1)。
據(jù)此，按照與時刻tl到t6所執(zhí)行的一樣的操作，通過將每一行的 cpT、 cpR和(pSL設(shè)置為高狀態(tài)，將所有行中的像素信號輸出。
第m行，即最后一行的像素信號在周期P2被輸出，此時cpSLm保 持在高狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝恍械阶詈笠恍兄兴械南袼匦盘柖急惠敵鰰r，就 完成了圖像信號的一場的輸出。
12下面參考圖6描述成像器件32和光源單元40輸出連續(xù)場圖像信 號的操作。
時鐘發(fā)生器22以1/30秒為周期生成場信號，并將其發(fā)送到成像器 件32和光源單元40。如上所述，將場信號一個周期的一半，即場信號 高狀態(tài)或低狀態(tài)期間的周期，定義為場周期。
場周期分為共同周期和輸出周期(見圖6底部)。場信號在高狀態(tài) 和低狀態(tài)之間切換的點(diǎn)被定義為共同周期的開始時刻。從共同周期結(jié) 束到場信號下一次在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間切換的時刻之間的周期被定 義為輸出周期。
在輸出周期，所有行的像素信號按順序一個接一個地輸出。第一 行的像素信號在cpSLl保持在高狀態(tài)的周期內(nèi)輸出，如圖6所示，與圖 5所示相同。在圖5和圖6中cpSLl保持在高狀態(tài)的周期是相等的。此 外，從第二行到第m行的像素信號也分別在cpSL2-cpSLm保持在高狀 態(tài)的周期輸出，如圖6所示。
如上文所述，通過使傳輸晶體管53導(dǎo)通，將PD51存儲的信號電 荷傳輸?shù)紽D 52。當(dāng)傳輸晶體管53的導(dǎo)通狀態(tài)中止時，PD 51開始生 成并存儲信號電荷。因此，每一行的傳輸晶體管53的導(dǎo)通狀態(tài)保持中 止的周期，就是相應(yīng)行的信號電荷保持生成并存儲的存儲周期(見存 儲周期)。所有行中信號電荷傳輸?shù)紽D52的時刻不同。因此，所有行 的存儲周期不同。在圖6中，cpSL保持在高狀態(tài)的時刻被視為cpT保持 在高狀態(tài)的時刻。
在第一場周期中，在完成第一行像素信號的輸出之后的輸出周期 的一部分周期，被定義為第一行的可變周期(見"P3")。第一行的可變 周期和第一行的可變周期之后的共同周期的組合，是第一行中像素50 的存儲周期。根據(jù)第一行中的像素50在存儲周期收到的光的量，在第 一行所有像素50中生成并存儲信號電荷。該信號電荷將作為第二場周 期的第一行的像素信號輸出。
在第一場周期中，在完成第二行的像素信號的輸出之后的輸出周 期的一部分周期，被定義為第二行的第一可變周期(見"P4'")。在第二 場周期中，在開始輸出第二行的像素信號之前的輸出周期的一部分周 期，被定義為第二行的第二可變周期(見"P4"")。第二行的第一可變周期，第二行的第一可變周期之后的共同周期以及第二行的第二可變周
期的組合，是第二行中像素50的存儲周期。根據(jù)第二行中像素50在 存儲周期接收到的光的量，在第二行中的所有像素50中生成并存儲信 號電荷。信號電荷將作為第二場周期的第二行的像素信號被輸出。
與第一行和第二行一樣，共同周期與輸出周期在該共同周期之前 和/或之后的部分的組合，被定義為每一行的存儲周期。某行的輸出周 期的部分與其他行的輸出周期的部分不同，并且在與其他行不同的時 刻開始和結(jié)束該行的輸出。
轉(zhuǎn)動快門42被驅(qū)動從而使光源單元40只在共同周期發(fā)射白光脈 沖(見"光源單元"一欄)。此外，根據(jù)系統(tǒng)控制器23發(fā)送的輸出周期 探測信號來驅(qū)動轉(zhuǎn)動快門42，從而在輸出周期內(nèi)中止光源單元40的發(fā) 射。
因此，由來自目標(biāo)的反射光所生成的光圖像僅在共同周期被所有 成像器件32中的像素50獲得，其中盡管每行的存儲周期不同，但所 有行的共同周期在給定的場周期中相同。因此，實(shí)際上所有行中的像 素在相同的共同周期中生成并存儲信號電荷。
在上述第一實(shí)施例中，在除了照明光外沒有其它光投射到目標(biāo)上 的情況下，例如在典型的利用電子內(nèi)窺鏡觀察的情況下，可使基于照 明光的光實(shí)際被所有像素50接收的周期和時刻一致。因此，如果應(yīng)由 CMOS成像器件獲得運(yùn)動物體的光學(xué)圖像，則運(yùn)動物體的圖像中的失 真將被減少。
如果對白光脈沖照射的目標(biāo)進(jìn)行拍照和/或錄像，而不控制該照明 光照射在目標(biāo)上的周期，與上述第一實(shí)施例相比，白光發(fā)射脈沖的行 數(shù)可能不同。如果照射到每行的脈沖的數(shù)量不同，那么照射到行上的 光的累積量也會不同。為了解決這個問題，在上述第一實(shí)施例中，使 用來照射行的脈沖的數(shù)量一致，這樣，也使得對于所有行的照明光的 總量一致。因此，可以避免由于顯示圖像中各行的照明光總量不同造 成的各行照射不均勻。
接下來，描述第二實(shí)施例中的快門控制系統(tǒng)。第二實(shí)施例與第--實(shí)施例之間的主要區(qū)別是，在非共同周期內(nèi)阻止光入射到成像器件的 光接收表面的方法。主要根據(jù)不同于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)對第二實(shí)施例進(jìn)行描述。這里，采用相同的附圖標(biāo)記代表與第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)對 應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
如圖7所述，內(nèi)窺鏡處理器200包括光源單元40、圖像信號處理 電路21、時鐘發(fā)生器22、系統(tǒng)控制器23 (控制器)和其他部件，如第 一實(shí)施例中所述。
光源單元40向光導(dǎo)31的入射端發(fā)射白光照射在目標(biāo)上，如第一 實(shí)施例所述。此外，圖像信號處理電路21對接收到的圖像信號進(jìn)行預(yù) 定的信號處理，如第一實(shí)施例所述。此外，時鐘發(fā)生器22為內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)100的部件的某些操作安排時序，如第一實(shí)施例所述。此外，系統(tǒng) 控制器23控制內(nèi)窺鏡100中所有部件的操作。
光源單元40的結(jié)構(gòu)和功能與第一實(shí)施例中的相同。然而，與第一 實(shí)施例不同的是，快門驅(qū)動器46不接收來自系統(tǒng)控制器23的輸出周 期探測信號。
電子內(nèi)窺鏡300包括光導(dǎo)31、成像器件32、擴(kuò)散透鏡33、物鏡 34、如第一實(shí)施例所述。此外，與第一實(shí)施例不同的是，電子內(nèi)窺鏡 300具有快門36。
快門36是液晶器件，安裝在成像器件32的光接收表面上?？扉T 36可將到達(dá)光接收表面的光在傳送與阻擋之間進(jìn)行切換。系統(tǒng)控制器 23控制快門36的切換操作。
成像器件32如第一實(shí)施例中一樣被驅(qū)動，然后，圖像信號被生成 并傳送到圖像信號處理電路21。(pSLl和(pSLm通過圖像信號處理電路 21被傳送到系統(tǒng)控制器23，如第一實(shí)施例所述。系統(tǒng)控制器23命令 快門36阻擋光，從cpSLl被切換至高狀態(tài)開始直至cpSLm被從高狀態(tài) 切換至低狀態(tài)。
下面將參考圖8，描述成像器件32和快門36在輸出連續(xù)場圖像信 號時的操作。成像器件32輸出一場圖像信號的操作與第一實(shí)施例中的 操作相同(見圖5)。
場周期被分為共同周期和輸出周期，如第一實(shí)施例所述。場信號 在高狀態(tài)與低狀態(tài)之間切換的時刻被定義為共同周期的開始時刻，如 第一實(shí)施例所述。從共同周期的結(jié)束時刻到場信號下一次在高狀態(tài)與 低狀態(tài)之間切換的時刻之間的周期，被定義為輸出周期，如第一實(shí)施
15例所述。
共同周期與輸出周期在該共同周期之前和/或之后的部分的組合， 被定義為每一行的存儲周期，如第一實(shí)施例所述。根據(jù)相應(yīng)行的像素
50在存儲周期中接收到光的量，在該相應(yīng)行的所有像素50中生成并存 儲信號電荷。在輸出周期，當(dāng)相應(yīng)行的cpSL被設(shè)為高狀態(tài)時，由PD51 存儲的信號電荷被傳輸并最終作為像素信號輸出。
與第一實(shí)施例不同的是，轉(zhuǎn)動快門42被驅(qū)動，從而使光源單元40 不僅在共同周期而且也在輸出周期發(fā)射白光脈沖(見"光源單元"行)。
在共同周期，快門36被命令使光學(xué)圖像通過。另一方面，如上文 所述，在輸出周期，快門36被命令阻擋光學(xué)圖像。因此，目標(biāo)的反射 光的光學(xué)圖像僅在共同周期到達(dá)成像器件32的所有像素50，其中盡管 各行的存儲周期不同，但在給定的場周期中所有行的共同周期相同。 因此，信號電荷實(shí)際上在相同的共同周期中被所有行的像素生成并存 儲。
在第二實(shí)施例中，當(dāng)XY坐標(biāo)類型成像器件，例如CMOS成像器 件被命令獲取運(yùn)動物體的光學(xué)圖像時，可使光通過線曝光實(shí)際被所有 像素50接收的周期和時刻一致。
此外，即使對被白光脈沖照射的目標(biāo)進(jìn)行拍照和/或錄像，而不對 照明光照射到物體上的周期進(jìn)行控制，仍可避免由于顯示圖像中的各 行的照明光的總量不同造成的各行照射不均勻，如第一實(shí)施例所述。
在上述第一和第二實(shí)施例中采用了能夠發(fā)射光脈沖的光源單元。 然而，也可以采用任何其他光源。在第一實(shí)施例中，采用能被開啟和 關(guān)閉的光源單元，通過在輸出周期中止光的發(fā)射，也能夠獲得相同的 效果。例如，可采用發(fā)光二極管作為光源。在第二實(shí)施例中，由于快 門36可對去往光接收表面的光學(xué)圖像在傳送與阻擋之間切換，因此可 采用不止一個可被開啟和關(guān)閉的光源。
光源單元40分別被安裝在上述第一和第二實(shí)施例中的內(nèi)窺鏡處理 器20和200中。然而，光源單元40可以是與內(nèi)窺鏡處理器20和200 分開的另一個裝置。
內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中采用了第一實(shí)施例中的光源控制系統(tǒng)和第二實(shí)施例 中的快門控制系統(tǒng)。光源控制系統(tǒng)和快門控制系統(tǒng)也可用于其他圖像獲取裝置。例如，在利用光源單元對黑暗場景拍照和/錄像的照相機(jī)中 采用光源控制系統(tǒng)可以獲得相同的效果。此外，即便在常規(guī)照相機(jī)中 采用該快門控制單元也能獲得相同的效果。
在上述第一和第二實(shí)施例中，像素50被排列在網(wǎng)格中。然而，像 素50也可以排列在彼此不同的第一和第二方向上，只要與排列在第一
方向上的給定行中的像素50對應(yīng)的像素信號序列按照第一方向上的行
的順序輸出即可。此外，在上述第一和第二實(shí)施例中，與給定行中的 像素對應(yīng)的像素信號序列按行的順序輸出。然而，與給定列中的像素 對應(yīng)的像素信號序列也可按列的順序輸出。
上述第一和第二實(shí)施例中采用了 CMOS成像器件。然而，通過任 何其他XY坐標(biāo)類型成像器件也可獲得相同的效果。
盡管本文結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但顯而易見的是，本 領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明范圍的基礎(chǔ)上可作很多修正和變化。
權(quán)利要求
1、一種光源控制系統(tǒng)，包括探測器，如果XY坐標(biāo)類型成像器件被驅(qū)動以生成圖像信號，該探測器探測輸出周期，所述XY坐標(biāo)類型成像器件包括排列在第一和第二方向上的多個像素，所述圖像信號包括與所述像素對應(yīng)的多個像素信號，所述像素信號根據(jù)信號電荷而變化，所述像素根據(jù)在存儲周期接收到的光的量生成所述信號電荷，所述存儲周期包括共同周期和可變周期，所述共同周期對所有的像素行同步，所述可變周期根據(jù)每個像素行變化，所述像素行包括排列在所述第一方向上的所述像素，與排列在所述相同像素行的所述像素對應(yīng)的所述像素信號序列，在所述共同周期之后的所述輸出周期內(nèi)按照所述像素行的順序輸出；以及控制器，用于控制光源在所述輸出周期中止照明光的發(fā)射，所述照明光照射在目標(biāo)上，其中該目標(biāo)的圖像被所述XY類型成像器件獲得。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制系統(tǒng)，其中所述控制器命令所 述光源發(fā)射所述照明光的脈沖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源控制系統(tǒng)，其中所述XY坐標(biāo)類型 成像器件安裝在電子內(nèi)窺鏡中。
4、 一種快門控制系統(tǒng)，包括探測器，如果XY坐標(biāo)類型成像器件被驅(qū)動以生成圖像信號，則 該探測器探測輸出周期，所述XY類型成像器件包括排列在第一和第 二方向上的多個像素，所述圖像信號包括與所述像素對應(yīng)的多個像素 信號，所述像素信號根據(jù)信號電荷變化，所述像素根據(jù)在存儲周期接 收到的光的量生成所述信號電荷，所述存儲周期包括共同周期和可變 周期，所述共同周期對所有像素行同步，所述可變周期根據(jù)每個所述 像素行變化，所述像素行包括排列在所述第一方向上的所述像素，與 排列在所述相同像素行的所述像素對應(yīng)的所述像素信號的序列，在所述共同周期之后的所述輸出周期按所述像素行的順序輸出；以及控制器，該控制器控制快門在所述輸出周期阻擋射向所述XY坐 標(biāo)類型成像器件的光，所述快門安裝在所述XY坐標(biāo)類型成像器件的 光接收表面上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的快門控制系統(tǒng)，其中所述XY類型成像 器件安裝在電子內(nèi)窺鏡中。
6、 一種內(nèi)窺鏡處理器，包括第一控制器，該第一控制器控制XY坐標(biāo)類型成像器件生成圖像 信號，所述XY類型成像器件包括排列在第一和第二方向上的多個像 素，所述圖像信號包括與所述像素對應(yīng)的多個像素信號，所述像素信 號根據(jù)信號電荷變化，所述像素根據(jù)存儲周期接收到的光的量生成所 述信號電荷，所述存儲周期包括共同周期和可變周期，所述共同周期 對所有像素行同步，所述可變周期根據(jù)每個所述像素行變化，所述像 素行包括排列在所述第一方向上的所述像素，與排列在所述相同像素 行的所述像素對應(yīng)的所述像素信號的序列，在所述共同周期之后的所 述輸出周期按所述像素行的順序輸出；以及第二控制器，該第二控制器控制光源在所述輸出周期中止照明光 的發(fā)射，所述照明光照在目標(biāo)上，其中目標(biāo)的圖像被所述XY類型成 像器件獲得。
7、 一種內(nèi)窺鏡處理器，包括第一控制器，該第一控制器控制XY坐標(biāo)類型成像器件生成圖像 信號，所述XY類型成像器件包括排列在第一和第二方向上的多個像 素，所述圖像信號包括與所述像素對應(yīng)的多個像素信號，所述像素信 號根據(jù)信號電荷變化，所述像素根據(jù)存儲周期接收到的光的量生成所 述信號電荷，所述存儲周期包括共同周期和可變周期，所述共同周期 對所有像素行同步，所述可變周期根據(jù)每個所述像素行變化，所述像 素行包括排列在所述第一方向上的所述像素，與排列在所述相同像素 行的所述像素對應(yīng)的所述像素信號的序列，在所述共同周期之后的所述輸出周期按所述像素行的順序輸出；以及第二控制器，該第二控制器控制快門在所述輸出周期阻擋射向所述XY坐標(biāo)類型成像器件的光，所述快門安裝在所述XY坐標(biāo)類型成 像器件的光接收表面上。
8、 一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括電子內(nèi)窺鏡，其中包括XY坐標(biāo)類型成像器件，所述XY坐標(biāo)類 型成像器件包括多個排列在第一和第二方向上的像素；第一控制器，該第一控制器控制所述XY坐標(biāo)類型成像器件生成 圖像信號，所述圖像信號包括與所述像素對應(yīng)的多個像素信號，所述 像素信號根據(jù)信號電荷變化，所述像素根據(jù)存儲周期接收到的光的量 生成所述信號電荷，所述存儲周期包括共同周期和可變周期，所述共 同周期對所有像素行同步，所述可變周期根據(jù)每個所述像素行變化， 所述像素行包括排列在所述第一方向上的所述像素，與排列在所述相 同像素行的所述像素對應(yīng)的所述像素信號的序列，在所述共同周期之 后的所述輸出周期按所述像素行的順序輸出；光源，該光源發(fā)射照明光照射在目標(biāo)上，該目標(biāo)的圖像被所述XY 類型成像器件獲得，所述光源能夠在開啟和關(guān)閉之間切換；以及第二控制器，該控制器控制光源在所述輸出周期中止照明光的發(fā)射。
9、 一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括電子內(nèi)窺鏡，其中包括XY坐標(biāo)類型成像器件，所述XY坐標(biāo)類 型成像器件包括多個排列在第一和第二方向上的像素；第一控制器，該第一控制器控制所述XY坐標(biāo)類型成像器件生成 圖像信號，所述圖像信號包括與所述像素對應(yīng)的多個像素信號，所述 像素信號根據(jù)信號電荷變化，所述像素根據(jù)存儲周期接收到的光的量 生成所述信號電荷，所述存儲周期包括共同周期和可變周期，所述共 同周期對所有像素行同步，所述可變周期根據(jù)每個所述像素行變化， 所述像素行包括排列在所述第一方向上的所述像素，與排列在所述相 同像素行的所述像素對應(yīng)的所述像素信號的序列，在所述共同周期之后的所述輸出周期按所述像素行的順序輸出；快門，該快門安裝在所述XY成像器件的光接收表面上，所述快 門能夠在阻擋與不阻擋射向所述XY坐標(biāo)類型成像器件的光之間切換; 以及第二控制器，該第二控制器控制所述快門在所述輸出周期阻擋射 向所述XY坐標(biāo)類型成像器件的光。
全文摘要
本發(fā)明提供了光源控制系統(tǒng)、快門控制系統(tǒng)、內(nèi)窺鏡處理器和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。提出了一種具有探測器和控制器的光源控制系統(tǒng)。該探測器探測輸出周期。XY坐標(biāo)類型成像器件生成包含多個像素信號的圖像信號。像素信號根據(jù)信號電荷變化。像素根據(jù)存儲周期中接收到的光的量生成信號電荷。存儲周期包括共同周期和可變周期。共同周期對所有像素行同步?？勺冎芷趯τ谂帕性诘谝环较虻拿總€像素行不同。與排列在相同像素行的像素相應(yīng)的像素信號，在輸出周期按照像素行的順序輸出?？刂破骺刂乒庠丛谳敵鲋芷谥兄拐彰鞴獾陌l(fā)射。
文檔編號H04N5/238GK101452113SQ20081018279
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者入山典子, 谷信博 申請人:Hoya株式會社