DE102005018057A1

DE102005018057A1 - Mehrfachsensor Kamera

Info

Publication number: DE102005018057A1
Application number: DE102005018057A
Authority: DE
Inventors: Lin William
Original assignee: William Lin San Jose
Current assignee: William Lin San Jose
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02

Abstract

Die Offenbarung hat eine Mehrfachsensor-Kamera beschrieben. Die Kamera beinhaltet in einer Ausführungsform eine einzelne Linse, mehrere Bildsensoren, wobei jeder der mehreren Bildsensoren verschiedene Eigenschaften aufweist, und eine optische Vorrichtung, die zwischen der Linse und den mehreren Bildsensoren zum Lenken von Lichtstrahlen von der Linse auf einen der mehreren Bildsensoren positioniert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kameras und insbesondere eine Verwendung von zwei oder mehreren Bildsensoren mit einer einzelnen Linse, um Bilder mit verschiedenen Effekten zu erzeugen.

Hintergrund

Eine zeitgenössische Kamera umfasst für gewöhnlich eine Linse bzw. Objektiv und einen Bildsensor. Lichtstrahlen treten durch die Linse ein und werden im Allgemeinen auf den Bildsensor gelenkt. Der Bildsensor gibt als Reaktion auf die Lichtstrahlen elektronische Signale an ein elektronisches System aus, das die elektronischen Signale von dem Bildsensor aufzeichnen, anzeigen oder komprimieren kann. Momentan gibt es mehrere Arten von Bildsensoren, wie beispielsweise ladungsgekoppelte Baustein (CCD) Sensoren und die komplementären Metalloxid Halbleiter (CMOS) Sensoren. In der zeitgenössischen Kamera können entweder ein CCD oder ein CMOS Sensor verwendet werden. Weiterhin kann jede Art von Bildsensoren in zwei Gruppen, nämlich Farbbildsensoren und Schwarz-Weiß-Bildsensoren, aufgeteilt werden.

Viele der vorhandenen Kameras weisen nur einen einzelnen Bildsensor auf. Obwohl bei vielen Anwendungen Farbbilder bevorzugt werden, besteht eine Schwierigkeit der Farbbildsensoren darin, dass die Farbbildsensoren im Allgemeinen eine geringere optische Empfindlichkeit als die Schwarz-Weiß-Bildsensoren aufweisen. Die Farbbildsensoren können zur Tageszeit oder in einer gut beleuchtenden Umgebung scharfe Bilder erzeugen. Bei Nacht oder in einer dunklen Umgebung allerdings, können die Farbbildsensoren keine Bilder mit einer Schärfe erzeugen, wie diejenigen die von Schwarz-Weiß-Bildsensoren erzeugt werden.

Die vorhandenen CCD Farbsensoren werden weiterhin für gewöhnlich mit einem Infrarot filter betrieben, um Bilder mit einer lebensechten Farbe zu erzeugen. Da der Infrarotfilter das Infrarotlicht von den CCD Farbsensoren fernhält, ist es wirkungslos das natürliche Licht mit Infrarotlicht in einer dunklen Umgebung zu unterstützen, wenn Kameras mit den CCD Farbsensoren verwendet werden. Darüber hinaus kann selbst wenn der Infrarotfilter in Abhängigkeit von der Beleuchtungslage wahlweise entfernt werden kann, wie es in einer der von der Sony Corporation bereitgestellten Kameras ausgeführt ist, löst eine solche Ausführung nicht die Schwierigkeit der geringeren Sensitivität der CCD Farbsensoren.

Eine andere mögliche Lösung der vorstehenden Schwierigkeit besteht in der Bereitstellung von sowohl einer ersten Kamera mit einem Schwarz-Weiß-Bildsensor als auch einer zweiten Kamera mit einem Farbbildsensor. Daher kann man eine der Kameras in Abhängigkeit von der Beleuchtungslage wählen. Der Aufwand einer solchen Anordnung würde allerdings zu hoch sein, um einen großen praktischen Vorteil bereitzustellen.

Eine andere Art von vorhandenen Kameras beinhaltet drei Bildsensoren, wobei jeder davon zum Erfassen einer verschiedenen bzw. anderen Primärfarbe (beispielsweise rot, grün oder blau) ausgestaltet ist. Jeder der Farbbildsensoren erzeugt Signale der entsprechenden individuellen Primärfarbe. Die tatsächliche Farbe eines Bildpunkts wird unter Verwendung der Signale von allen drei Bildsensoren bestimmt. Mit anderen Worten werden die drei Farbbildsensoren zusammen verwendet, um ein einzelnes Bild zu erzeugen. Es ist nicht beabsichtigt, dass diese drei Farbbildsensoren individuell verwendet werden.

Übersicht

Eine Mehrfachsensorkamera wird offenbart. In einer Ausführungsform beinhaltet die Kamera eine einzelne Linse, mehrere Bildsensoren, wobei jeder der mehreren Bildsensoren verschiedene Eigenschaften aufweist, und eine optische Vorrichtung, die zwischen der Linse und den mehreren Bildsensoren zum Lenken von Lichtstrahlen von der Linse auf einen der mehreren Bildsensoren positioniert ist.

Andere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird besser anhand der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, welche jedoch nicht verstanden werden sollen die angefügten Ansprüche auf die gezeigten spezifischen Ausführungsformen zu beschränken, sondern ausschließlich zur Erklärung und zum Verständnis dienen.

1–3 zeigen eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

5 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

6–8 zeigen eine andere Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

9 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

10 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

11 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

12 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

13–16 zeigen eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

17 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

18 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

19 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

20 zeigt eine Ausführungsform einer Mehrfachsensorkamera.

Genaue Beschreibung
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details ausgeführt. Es ist allerdings klar, dass Ausführungsformen der Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. Bekannte Bestandteile, Strukturen und Verfahren wurden in anderen Beispielen nicht im Detail gezeigt, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht zu verwirren.
Eine Kamera beinhaltet in einer Ausführungsform mehrere Bildsensoren und eine einzelne Linse eingebaut in einem Gehäuse. Die Bildsensoren beinhalten verschiedene Arten von Bildsensoren. Die Bildsensoren können beispielsweise einen Farbbildsensor und einen Schwarz-Weiß-Bildsensor beinhalten. Die Bildsensoren können weiterhin einen oder mehrere CCD Sensoren und/oder CMOS Sensoren beinhalten. Die Lichtstrahlen von einem Bild werden entweder auf den Farb-CCD Bildsensor oder den Schwarz-Weiß-CCD Bildsensor unter Verwendung einer optischen Vorrichtung in der Kamera gelenkt. Wenn beispielsweise Bilder zur Tageszeit oder in einer gut beleuchtenden Umgebung aufgenommen werden, kann die optische Vorrichtung die Lichtstrahlen auf den Farb-CCD Sensor zum Erzeugen eines Farbbildes lenken. Wenn Bilder bei Nacht oder in einer dunklen Umgebung aufgenommen werden, kann die optische Vorrichtung die Lichtstrahlen auf den Schwarz-Weiß-CCD Sensor zum Erzeugen eines schärferen Schwarz-Weiß-Bildes lenken, das der Schwarz-Weiß-CCD Sensor für gewöhnlich sensitiver als der Farb-CCD Sensor ist.
Die 1–3 zeigen eine Ausführungsform einer Kamera. Die Kamera beinhaltet einen ersten Bildsensor 10 und einen zweiten Bildsensor 12. Der erste Bildsensor 10 kann beispielsweise ein Farb-CCD Sensor und der zweite Bildsensor 12 kann ein Schwarz-Weiß-CCD Sensor sein. Die Kamera beinhaltet weiterhin eine Linse 200 und eine optische Vorrichtung 20. Die optische Vorrichtung 20 kann in einer Ausführungsform eingestellt oder bewegt werden. Die optische Vorrichtung 20 kann beispielsweise durch einen mechanischen und/oder elektrischen Regler in der Kamera bewegt werden. Die optische Vorrichtung 20 kann weiterhin zum Reflektieren von Licht betrieben werden. Die optische Vorrichtung 20 beinhaltet in einer Ausführungsform einen Spiegel. Die optische Vorrichtung 20 ist zwischen der Linse 200 und den ersten und zweiten Bildsensoren 10 und 12 eingebaut.
Um Bilder während der Tageszeit oder in einer gut beleuchtenden Umgebung aufzunehmen kann die optische Vorrichtung 20 von der Bahn des Lichtstrahls derart wegbewegt werden, dass der Lichtstrahl nicht von dem ersten Bildsensor 10 abgehalten wird. Der Lichtstrahl fällt beispielsweise unmittelbar auf den ersten Bildsensor 10 in dem in 1 gezeigten Aufbau. Der erste Bildsensor 10 ist in einer Ausführungsform ein Farb-CCD Sensor und daher wird die Kamera als eine Farbkamera in diesem Aufbau zur Erzeugung von Farbbildern betrieben.
Hinsichtlich der 2, um Bilder bei Nacht oder in einer dunklen Umgebung aufzunehmen, kann die optische Vorrichtung 20 über einen vorbestimmten Winkel derart bewegt werden, dass die optische Vorrichtung 20 den Lichtstrahl auf den zweiten Bildsensor 12 reflektiert und den Lichtstrahl von dem ersten Bildsensor 10 abhält. Der zweite Bildsensor 12 kann einen Schwarz-Weiß-CCD Sensor beinhalten. Der Schwarz-Weiß-CCD Sensor ist sensitiver als der Farb-CCD Sensor und kann daher in der dunkleren Umgebung schärfere Bilder als der Farb-CCD Sensor erzeugen. Daher wird die Kamera als Schwarz-Weiß-Kamera in diesem Aufbau betrieben.
Die 3 zeigt eine andere Position an der die optische Vorrichtung 20 platziert werden kann, damit der erste Bildsensor 10 den Lichtstrahl von der Linse 200 empfängt.
Die 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine optische Vorrichtung 20, einen ersten und zweiten Bildsensor 10 und 20 und eine Linse 200. Hinsichtlich der 4 weist die optische Vorrichtung 20 eine reflektierende Oberfläche auf, die zwischen dem ersten und zweiten Bildsensor 10 und 20 positioniert ist. Die optische Vorrichtung 20 kann um einen ersten vorbestimmten Winkel gedreht werden, um den Lichtstrahl auf den ersten Bildsensor 10 zu reflektieren. Die optische Vorrichtung 20 kann ebenfalls um einen zweiten vorbestimmten Winkel gedreht werden, um den Lichtstrahl auf den zweiten Bildsensor 12 zu reflektieren. In einer Ausführungsform ist einer der Bildsensoren 10 und 12 ein Farbsensor und der andere ein Schwarz-Weiß-Sensor. Durch Bewegen der optischen Vorrichtung 20, um den Lichtstrahl auf ausschließlich einen der Bildsensoren 10 und 12 zu lenken, kann ein Benutzer einen Betrieb der Kamera als eine Farbkamera oder als eine Schwarz-Weiß-Kamera auswählen.
Die 5 zeigt eine Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200, einen ersten und einen zweiten Bildsensor 10 und 12 und ein Prisma 20a. Das Prisma 20a ist zwischen den Bildsensoren 10 und 12 positioniert. Indem das Prisma 20a bewegt wird können einige oder alle der Lichtstrahlen durch die Linse 200 auf einen der Bildsensoren 10 und 12 reflektiert werden. Wird beispielsweise das Prisma an der mit der durchgezogenen Linie angezeigten Stellung platziert, wird der Lichtstrahl auf den ersten Bildsensor 10 reflektiert. Wird das Prisma gleichermaßen an der mit der gepunkteten Linie angezeigten Stellung platziert, wird der Lichtstrahl auf den zweiten Bildsensor 12 reflektiert.
In einer Ausführungsform können die Bildsensoren 10 und 12 einen Farb-CMOS Sensor und einen Schwarz-Weiß-CMOS Sensor beinhalten. Die Bildsensoren 10 und 12 können alternativ einen Farb-CCD Sensor und einen Schwarz-Weiß-CCD Sensor beinalten. Es sollte klar sein, dass die Bildsensoren 10 und 12 verschiedene Kombinationen von verschiedenen Arten von Bildsensoren beinhalten können, um unter einem breiten Bereich an Bedingungen scharfe Bilder zu erzeugen.
Die 6–8 zeigen eine andere Ausführungsform einer Kamera gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200, einen ersten und einen zweiten Bildsensor 10 und 12 und eine optische Vorrichtung 22. Die optische Vorrichtung 22 kann einen vorbestimmten Anteil des Lichtstrahls von der Linse 200 reflektieren und einen anderen vorbestimmten Anteil des Lichtstrahls brechen. Die optische Vorrichtung 22 beinhaltet in einer Ausführungsform einen Infrarotfilter mit einer reflektierenden Oberfläche.
Hinsichtlich der 6 ist die optische Vorrichtung 22 unterhalb der Linse 200 während der Tageszeit oder in einer gut beleuchtenden Umgebung platziert. Der Lichtstrahl von der Linse 200 geht bzw. passiert durch die optische Vorrichtung 22 und fällt auf den ersten Bildsensor 10. Der erste Bildsensor 10 kann ein Farb-CCD Sensor sein. Die Kamera kann unter diesen Umständen als eine Farbkamera zur Erzeugung von Farbbildern betrieben werden.
Bei Nacht oder in einer dunklen Umgebung ist es vorzuziehen den Schwarz-Weiß-Sensor zu verwenden, da der Schwarz-Weiß-Sensor für gewöhnlich sensitiver als der Farbsensor ist. In einer Ausführungsform ist der zweite Bildsensor ein Schwarz-Weiß-Sensor. Die optische Vorrichtung 22 reflektiert den Lichtstrahl von der Linse 200 auf den zweiten Bildsensor 12, wenn die optische Vorrichtung 22, wie in 7 gezeigt, zu einer zweiten Position bewegt wird. Die Kamera kann daher unter diesen Umständen als eine Schwarz-Weiß-Kamera zur Erzeugung von Schwarz-Weiß-Bildern betrieben werden, die im Allgemeinen schärfer als die durch den Farbsensor erzeugten Farbbilder sind.
Die 8 zeigt eine andere Art zum Bedienen der Kamera. Indem die optische Vorrichtung 22 außerhalb der Bahn des Lichtstrahls von der Linse 200 platziert wird, kann der Lichtstrahl auf den ersten Bildsensor 10 fallen. Wie vorstehend angemerkt kann die optische Vorrichtung 22 einen Infrarotfilter beinhalten. Da der Lichtstrahl nicht durch die optische Vorrichtung 22 in 8 geht, verbleibt die Infrarotkomponente des Lichtstrahls mit dem Lichtstrahl, wenn der erste Bildsensor 10 den Lichtstrahl empfängt. Daher kann der erste Bildsensor 10 ein Bild mit Infraroteffekt aufnehmen. In einer Ausführungsform ist der erste Bildsensor 10 ein Farb-CCD Sensor. Der Aufbau in 8 ermöglicht dem Farb-CCD Sensor eine Erzeugung von nicht gefilterten Farbbildern.
Zusammengefasst kann die in den 6–8 gezeigte Kamera mindestens drei verschiedene Arten von Bildern, nämlich Schwarz-Weiß-Bilder, Farbbilder mit Infraroteffekt und Farbbilder ohne Infraroteffekt erzeugen. Ein Benutzer kann die gleiche Kamera zur Aufnahme von Bildern unter verschiedenen Bedingungen einfach durch Wahl des geeigneten Bildsensors in der Kamera zum Empfang von Lichtstrahlen verwenden.
Wie vorstehend erörtert kann die optische Vorrichtung (beispielsweise die optischen Vorrichtungen 20, 22, usw.) zu verschiedenen Positionen bewegt werden, um die Bahn des Lichtstrahls derart einzustellen, dass der Lichtstrahl auf verschiedenen Bildsensoren in der Kamera gelenkt werden kann. Die optische Vorrichtung kann alternativ ortsfest verbleiben, während ein elektronischer Regler die optischen Signale von einem der in der Kamera eingebauten Bildsensoren wählt, um Bilder mit verschiedenen Effekten zu erzeugen. Die 9 zeigt ein derartiges Beispiel.
Hinsichtlich der 9 beinhaltet die Kamera eine Linse 200, einen elektronischen Regler 24a, einen ersten und einen zweiten Bildsensor 10 und 12 und eine optische Vorrichtung 24. Der elektronische Regler 24a ist sowohl mit dem ersten und dem zweiten Bildsensor 10 und 12 verbunden. Der erste Bildsensor 10 ist in einer Ausführungsform ein Farb-CCD Sensor und der zweite Bildsensor 12 ist ein Schwarz-Weiß-Bildsensor. Die optische Vorrichtung 24 kann aus einem halbdurchsichtigen Material derart hergestellt sein, dass die optische Vorrichtung 24 Farbkomponenten von Lichtstrahlen (beispielsweise Infrarot) filtern kann, einen vorbestimmten Anteil einfallender Lichtstrahlen durchgehen lässt und einen anderen vorbestimmten Anteil einfallender Lichtstrahlen zur gleichen Zeit reflektiert. Der erste und zweite Bildsensor 10 und 12 kann verschiedene Arten von Bildsensoren beinhalten. Der erste Bildsensor 10 kann beispielsweise einen Farb-CCD Sensor beinhalten und der zweite Bildsensor 12 kann einen Schwarz-Weiß-CCD Sensor beinhalten. Ein vorbestimmter Anteil des Lichtstrahls geht durch die optische Vorrichtung 24 und fällt auf den ersten Bildsensor 10. Der erste Bildsensor 10 kann Signale eines Farbbildes ausgeben. Die optische Vorrichtung 24 reflektiert weiterhin einen anderen vorbestimmten Anteil des Lichtstrahls derart auf den zweiten Bildsensor 12, dass der zweite Bildsensor 12 Signale einer Schwarz-Weiß-Version des Bildes ausgeben kann.
Der elektronische Regler 24a kann wie vorstehend erwähnt die Signale von entweder dem Farb-CCD Sensor 10 oder die Signale von dem Schwarz-Weiß-CCD Sensor 12 auswählen. Da der elektronische Regler 24a die Signale von einem der Bildsensoren 10 und 12 auswählen kann, ist es nicht nötig die optische Vorrichtung 24 zu bewegen, um den Lichtstrahl auf einen bestimmten Bildsensor zu lenken. Folglich ist es weniger wahrscheinlich einen mechanischen Fehler einzubringen, der die Präzision der Kamera beeinflussen kann.
Die 10 zeigt eine andere Ausführungsform einer Kamera gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kamera beinhaltet ein bewegliches undurchsichtiges Paneel bzw. Platte 25 und einen ortsfesten Filter 26. Der Filter 26 wird in einer Ausführungsform betrieben, um einen Hauptanteil (beispielsweise ungefähr 90%) des einfallenden Lichtstrahls durchzulassen und einen Nebenanteil (beispielsweise ungefähr 10%) des Lichtstrahls zu reflektieren. Das undurchsichtige Paneel 25 kann, wie in der 10 gezeigt, von dem Filter 26 wegbewegt werden, wenn Bilder während der Tageszeit oder in einer gut beleuchtenden Umgebung aufgenommen werden. Daher geht ein Hauptanteil der Lichtstrahlen durch die Linse 200 durch den Filter 26 und fällt auf den ersten Bildsensor 10 (beispielsweise ein Farb-CCD Sensor). Die Kamera wird unter diesen Umständen als eine Farbkamera zur Ausgabe von Farbbildern betrieben.
Das undurchsichtige Teil 25 wird derart in Richtung des Filters 26 bewegt, dass der der Lichtstrahl von dem Bildsensor 10 (wie es mit der gepunkteten Linie in 10 gezeigt ist) abgehalten wird, wenn Bilder bei Nacht oder in einer dunklen Umgebung aufgenommen werden. Da das undurchsichtige Paneel 25 den Lichtstrahl am Durchtritt durch den Filter 26 auf den ersten Bildsensor 10 hindert, wird der Lichtstrahl statt dessen auf den Bildsensor 12 (beispielsweise ein Schwarz-Weiß-CCD Sensor) reflektiert. Die Kamera kann daher unter diesen Umständen als eine Schwarz-Weiß-Kamera zur Ausgabe von Schwarz-Weiß-Bildern betrieben werden.
Die 11 zeigt eine andere Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200, einen ersten und einen zweiten Bildsensor 10 und 12, einen Filter 26 und ein undurch sichtiges Paneel 25a. Das undurchsichtige Paneel 25a kann mit dem Filter 26 an einem Ende, wie in der 11 gezeigt, derart verbunden sein, dass das undurchsichtige Paneel 25a auf oder von dem Filter 26 weg gedreht werden kann. Das undurchsichtige Paneel 25 kann derart von dem Filter 26 weg gedreht werden, dass der Lichtstrahl von der Linse durch den Filter 26 gehen kann, um auf den ersten Bildsensor 10 (beispielsweise eine Farb-CCD Sensor) zu fallen, um Bilder während der Tageszeit oder in einer gut beleuchtenden Umgebung aufzunehmen. Die Kamera kann unter diesen Umständen als ein Farbkamera zur Ausgabe von Farbbildern betrieben werden. Das undurchsichtige Paneel 25a kann auf den Filter 26 (wie in 11 mit der gepunkteten Linie gezeigt) gedreht werden, um den Lichtstrahl am Durchtritt durch den Filter 26 auf den ersten Bildsensor 10 zu hindern, um Bilder bei Nacht oder in einer dunklen Umgebung aufzunehmen. Der Lichtstrahl wird stattdessen auf den zweiten Bildsensor 12 (beispielsweise ein Schwarz-Weiß-CCD Sensor) reflektiert. Die Kamera kann in diesem Aufbau als eine Schwarz-Weiß-Kamera zur Ausgabe von Schwarz-Weiß-Bildern betrieben werden.
Die 12 zeigt eine andere Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200, einen ersten und einen zweiten Bildsensor 10 und 12, einen Filter 26 und ein Flüssigkristallanzeige (LCD) Paneel 25b. Das LCD Paneel 25b kann als Reaktion auf eine elektrische Steuersignaleingabe in das LCD Paneel 25b es Lichtstrahlen ermöglichen Lichtstrahlen durchzulassen oder abzuhalten. Der Lichtstrahl con der Linse 200 geht durch den Filter 26 und anschließend durch das LCD Paneel 25b zu dem ersten Bildsensor 10 (beispielsweise ein Farb-CCD Sensor), wenn das LCD Paneel 25b es Lichtstrahlen ermöglicht durchzugehen. Die Kamera wird unter diesen Umständen als eine Farbkamera zur Ausgabe von Farbbildern betrieben. Der Lichtstrahl von der Linse 200 wird von dem ersten Bildsensor 10 abgehalten, wenn das LCD Paneel 25b Lichtstrahlen abhält. Daher kann ausschließlich der zweite Bildsensor 12 den Lichtstrahl erfassen, da der Lichtstrahl auf den zweiten Bildsensor 12 reflektiert wird. Der zweite Bildsensor 12 ist in einer Ausführungsform ein Schwarz-Weiß-CCD Sensor. Die Kamera kann daher in diesem Aufbau als eine Schwarz-Weiß-Kamera zur Ausgabe von Schwarz-Weiß-Bildern betrieben werden.
In den in den 10–12 gezeigten Ausführungsformen kann die Bahn des Lichtstrahls durch Bewegen des undurchsichtigen Paneels (beispielsweise Paneele 25, 25a oder 25b) ohne Bewegen des Filters 26 geändert oder eingestellt werden. Indem der Filter 26 ortsfest gehalten wird, kann die Präzision der Kamera verbessert werden.
Die 13–16 zeigen eine Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet einen ersten, einen zweiten und einen dritten Bildsensor 10, 12 und 14, eine Linse 200 und einen Filter 22. Der Filter 22 kann einen ersten vorbestimmten Anteil von einfallendem Licht reflektieren und einen zweiten vorbestimmten Anteil des einfallenden Lichts brechen. Der Filter 22 ist in einer Ausführungsform ein Infrarotfilter. Hinsichtlich der 13 ist der Filter 22 vor dem dritten Bildsensor 14, ohne die anderen zwei Bildsensoren 10 und 12 zu beeinflussen, platziert. Der Lichtstrahl durch die Linse 200 fällt unmittelbar auf den ersten Bildsensor 10 (beispielsweise ein Farb-CCD Sensor). Die Kamera kann in diesem Aufbau als ein Farbkamera ohne ein Infrarotfiltern betrieben werden.
Unter anderen Umständen, wie beispielsweise verschiedenen Lichtintensitäten, kann man auf einen anderen Bildsensor in der Kamera durch Einstellen der Position oder des Winkels des Filters 22 umschalten. Der Filter 22 kann beispielsweise zu einer ersten vorbestimmten Position zwischen der Linse 200 und dem ersten Bildsensor 10 bewegt werden, um den Lichtstrahl, wie es in 14 gezeigt ist, auf den zweiten Bildsensor 12 zu reflektieren. Der zweite Bildsensor 12 kann einen Schwarz-Weiß-CCD Sensor beinhalten. Die Kamera wird bei dieser Gegebenheit als eine Schwarz-Weiß-Kamera betrieben.
Der Filter 22 kann weiterhin, wie in der 15 gezeigt, zu einer zweiten vorbestimmten Position unterhalb der Linse 200 bewegt werden. Der Filter 22 filtert in dieser Position den Lichtstrahl zum Entfernen der Infrarotkomponenten von dem Lichtstrahl bevor der Lichtstrahl zu dem ersten Bildsensor 10 geht. Die Kamera wird bei dieser Gegebenheit als eine Farbkamera mit Infrarotfilter betrieben.
Der Filter 22 kann alternativ, wie in 16 gezeigt, ebenso zu einer dritten vorbestimmten Position bewegt werden. Der Filter 22 reflektiert in dieser Position den Lichtstrahl von der Linse 200 auf den dritten Bildsensor 14. In Abhängigkeit von den Eigenschaften des dritten Bildsensors 14, kann die Kamera in diesem Aufbau als eine Farb- oder Schwarz-Weiß-Kamera betrieben werden. Daher kann die in den 14–16 gezeigte Kamera mindestens vier verschiedene Funktionen bereitstellen.
Die 17 zeigt eine andere Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Bildsensor 10, 12 und 14, ein Prisma 27 und drei Paneele 28, 29 und 30. Die Paneele 28–30 können aus Licht-Abhaltenden Materialien hergestellt sein. Einige oder alle der Paneele 28–30 können alternativ LCD Paneele sein. Die Paneele 28–30 können bei verschiedenen Umgebungs- und Lichtbedingungen mit dem Prisma 27 betrieben werden, um den Lichtstrahl von der Linse 200 auf einen der Bildsensoren 10, 12 oder 14 zum Erzeugen einer bestimmten Bildart zu lenken.
In einer Ausführungsform können die Paneele 28, 29 und 30 von dem Prisma 27 derart wegbewegt werden, dass der Lichtstrahl von der Linse 200 durch das Prisma 27 treten kann, um auf den ersten Bildsensor 10 zu fallen. Die Paneele 29 und 30 können alternativ auf oder nahe bei den Oberflächen des Prismas platziert werden, das dem ersten und dritten Bildsensor 10 und 14 zugewandt ist, um Lichtstrahlen am Erreichen des ersten und dritten Bildsensors 10 und 14 zu hindern. Ausschließlich der zweite Bildsensor 12 kann den von dem Paneel 29 reflektierten Lichtstrahl empfangen. Die Paneele 28 und 30 können gleichermaßen auf oder nahe bei den Oberflächen des Prismas platziert werden, das dem ersten und zweiten Bildsensor 10 und 12 zugewandt ist, um Lichtstrahlen am Erreichen des ersten und zweiten Bildsensors 10 und 12 derart zu hindern, dass ausschließlich der dritte Bildsensor 14 den von dem Paneel 28 reflektierten Lichtstrahl empfangen kann. Der den Lichtstrahl von der Linse 200 empfangende Bildsensor (einer der Bildsensoren 10, 12 und 14) kann Signale des Bildes gemäß den Eigenschaften des entsprechenden Bildsensors ausgeben.
Man kann weiterhin zwei oder mehr der Panelle 28, 29 und 30 von dem Prisma 27 entfernen, um es mehr als einem der Bildsensoren 10, 12 und 14 zu ermöglichen einen Anteil des Lichtstrahls von der Linse 200 zu empfangen. Die durch den (die) Bildsensor(en), der (die) den Lichtstrahl empfängt (empfangen), erzeugten Signale können zum Erzeugen mehrfacher Bilder mit verschiedenen Effekten verwendet werden.
Die Paneele 28, 29 und 30 können, wie vorstehend angemerkt, einen oder mehrere LCD Paneele beinhalten. Das LCD Paneel kann elektronisch gesteuert werden, um Licht abzuhalten oder durchtreten zu lassen. Das Herstellen des LCD Paneels zum Durchtreten Lassen von Licht entspricht daher funktionsgemäß im Wesentlichen einem Bewegen des Paneels weg von dem Prisma 27 in dem vorstehenden Beispiel. Das Herstellen des LCD Paneels zum Abhalten von Licht entspricht gleichermaßen funktionsgemäß im Wesentlichen einem Bewegen des Paneels auf oder nahe zu der entsprechenden Oberfläche des Prismas 27 in dem vorstehenden Beispiel.
Einige Ausführungsformen können unter Anwendung des vorstehend erörterten Verfahrens mehr als drei Bildsensoren beinhalten, um der Kamera ein Erzeugen von Bildern mit verschiedenen Effekten zu ermöglichen. Die Bildsensoren können weiterhin parallel zueinander oder in verschiedenen Aufbauten angeordnet sein. Die 18 und 19 zeigen zwei Beispiele zum Veranschaulichen dieses Konzepts.
Hinsichtlich der 18 beinhaltet die Kamera eine Linse 200, einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Bildsensor 32, 34, 36 und 38. Die Bildsensoren 32–38 sind quadratisch mit der Linse 200 im Mittelpunkt des Quadrats angeordnet. Die 19 zeigt eine andere Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200 und sechs Bildsensoren 41–46, die kreisförmig mit der Linse 200 im Mittelpunkt des Kreises angeordnet sind.
Die 20 zeigt eine Ausführungsform der Kamera. Die Kamera beinhaltet eine Linse 200, einen ersten und zweiten Bildsensor 10 und 12 und eine optische Vorrichtung 40. Die optische Vorrichtung 40 ist gegenüber der Linse 200 eingebaut. Der erste und zweite Bildsensor 10 und 12 ist auf der gleichen Seite wie die Linse 200 befestigt. Die optische Vorrichtung 40 kann in einem vorbestimmten Winkel eingestellt sein, um den Lichtstrahl von der Linse 200 auf den ersten Bildsensor 10, wie in 20 gezeigt, zu reflektieren. Die optische Vorrichtung 40 kann gleichermaßen in einem anderen vorbestimmten Winkel eingestellt sein, um den Lichtstrahl von der Linse 200 auf den zweiten Bildsensor 12 zu reflektieren. Die optische Vorrichtung 40 kann einen Spiegel beinhalten. Die optische Vorrichtung kann alternativ ein Prisma beinhalten. Andere Ausführungsformen der Kamera können zusätzliche Bildsensoren beinhalten, die in der Kamera eingebaut sind. Die optische Vorrichtung 40 kann bewegt werden, wie beispielsweise um einen vorbestimmten Winkel gedreht werden, um den Lichtstrahl durch die Linse 200 auf einen der Bildsensoren zu reflektieren, der Signale von dem aufgenommenen Bild ausgibt. Die Position und/oder der Winkel der optischen Vorrichtung 40 können geändert werden, um den Lichtstrahl auf irgendeinen der Bildsensoren zu lenken, um Bilder mit gewissen vorbestimmten Effekten zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann die optische Vorrichtung (beispielsweise die optischen Vorrichtungen 20, 20a, 22, 24, 26, usw.) gedreht, seitlich bewegt, usw. werden, um den Lichtstrahl durch die Linse 200 auf einen vorbestimmten Bildsensor zu lenken, um Bilder mit gewissen vorbestimmten Effekten zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann die optische Vorrichtung (beispielsweise die optischen Vorrichtungen 20, 20a, 22, 24, 26, usw.) unter Verwendung eines Reglers bewegt oder eingestellt werden.
Die Bildsensoren (beispielsweise die Bildsensoren 10, 12, usw.) verbleiben in einigen Ausführungsformen während des Betriebs der Kamera ortsfest, während die optische Vorrichtung (beispielsweise die optische Vorrichtung 20, 20a, 22, usw.) bewegt oder eingestellt wird, um die Bahnen der in die Kamera durch die Linse eintretenden Lichtstrahlen zu ändern. Ein Vorteil eines ortsfesten Haltens der Bildsensoren liegt in einem Vermeiden eines Einführens eines mechanischen Fehlers, der den vorbestimmten Fokus der Kamera beeinflussen kann, und daher sicherzustellen, dass die aufgenommenen Bilder scharf sind.
Weiterhin können elektronische Schaltkreise in einigen Ausführungsformen verwendet werden, um die Signale von einem oder mehreren der Bildsensoren (beispielsweise CCD Sensor, CMOS Sensor, usw.) in verschiedenen Anwendungen auszuwählen. Die optische Vorrichtung wird durch Verwenden des elektronischen Schaltkreises zur Auswahl der Signale nicht bewegt. Daher können die mechanischen Fehler vermieden werden, die durch körperliches Bewegen der optischen Vorrichtung in der Kamera eingeführt werden. Die Qualität des aufgenommenen Bildes kann daher verbessert werden.
In einer Ausführungsform können die Bildsensoren (beispielsweise CCD Sensoren, CMOS Sensoren) in der Kamera bewegt werden, um den Lichtstrahl durch die Linse zu empfangen. Die Bildsensoren können beispielsweise horizontal, vertikal, usw. bewegt werden.
Die Bildsensoren können in einer Ausführungsform Bildsensoren mit den gleichen Eigenschaften beinhalten. Beispielsweise können alle die Bildsensoren in einer Ausführungsform der Kamera Farb-CCD Sensoren sein. Alternativ können alle die Bildsensoren Schwarz-Weiß-CCD Sensoren sein. Alle die Bildsensoren können weiterhin in einer Ausführungsform CMOS Sensoren sein. Die Bildsensoren in einigen Ausführungsformen können alternativ Bildsensoren von verschiedenen Arten mit verschiedenen Eigenschaften beinhalten. Eine Ausführungsform kann beispielsweise sowohl Farb- als auch Schwarz-Weiß-Sensoren beinhalten. Eine Ausführungsform kann sowohl CCD als auch CMOS Sensoren beinhalten. Eine andere Ausführungsform kann einen Farb-CCD Sensor und einen Schwarz-Weiß-CMOS Sensor beinhalten.
Die Kamera kann durch Verwenden einer einzelnen Linse mit mehrfachen Bildsensoren in der gleichen Kamera einen breiten Bereich an Funktionen für verschiedene Anwendungen kostengünstig bereitstellen. Die Größe der Multi-Sensor Kamera kann weiterhin verringert werden, da ausschließlich eine einzelne Linse in der Kamera eingebaut ist.
Die vorstehende Diskussion beschreibt lediglich einige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird aus einer derartigen Diskussion, den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen einfach erkennen, dass viele Änderungen vorgenommen werden können ohne sich vom Sinn und Bereich der Erfindung zu entfernen.

Claims

Kamera umfassend: eine einzelne Linse; mehrere Bildsensoren, wobei jeder der mehreren Bildsensoren verschiedene Eigenschaften aufweist; und eine optische Vorrichtung, die zwischen der Linse und den mehreren Bildsensoren positioniert ist, um Lichtstrahlen von der Linse auf einen der mehreren Bildsensoren zu lenken.
Kamera nach Anspruch 1, worin die optische Vorrichtung einen Körper mit mehreren Oberflächen umfasst, wobei mindestens eine der mehreren Oberflächen betrieben werden kann, um einen vorbestimmten Anteil der Lichtstrahlen von der Linse zu einem der mehreren Bildsensoren zu reflektieren.
Kamera nach Anspruch 1, worin die optische Vorrichtung einen aus einem lichtbrechenden Mittel hergestellten Körper umfasst, um einen vorbestimmten Anteil der Lichtstrahlen von der Linse zu einem der mehreren Bildsensoren zu brechen.
Kamera nach Anspruch 1, worin die optische Vorrichtung einen Körper und ein Paneel umfasst, wobei das Paneel zum Verhindern des Durchgangs der Lichtstrahlen durch den Körper betrieben werden kann, während der Körper ortsfest verbleibt.
Kamera nach Anspruch 4, worin das Paneel ein Flüssigkristallanzeige- (LCD) Paneel umfasst.
Kamera nach Anspruch 4, worin das Paneel ein bewegliches undurchsichtiges Paneel ist.
Kamera nach Anspruch 1, worin die optische Vorrichtung einen ersten vorbestimmten Anteil der Lichtstrahlen von der Linse auf einen ersten der mehreren Bildsensoren reflektiert und einen zweiten vorbestimmten Anteil der Lichtstrahlen zu einem zweiten der mehreren Bildsensoren durchgehen lässt.
Kamera nach Anspruch 1, weiterhin eine Steuervorrichtung zum Bewegen der optischen Vorrichtung umfassend, um die Lichtstrahlen auf einen vorbestimmten der mehreren Bildsensoren zu lenken.
Kamera nach Anspruch 1, weiterhin einen elektronischen Regler zur Auswahl von Signalen umfassend, die von einem der mehreren Bildsensoren ausgegeben werden.
Kamera nach Anspruch 1, worin die optische Vorrichtung einen Infrarotfilter umfasst.
Kamera nach Anspruch 1, worin die optische Vorrichtung ein Prisma umfasst.
Kamera nach Anspruch 1, worin die mehreren Bildsensoren mindestens einen Farbbildsensor und mindestens einen Schwarz-Weiß-Bildsensor umfassen.
Kamera nach Anspruch 1, worin die mehreren Bildsensoren mindestens einen komplementären Metalloxid Halbleiter (CMOS) Sensor und mindestens einen ladungsgekoppelten Baustein (CCD) Sensor umfassen.
Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes unter Verwendung einer Kamera, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Lichtstrahlen durch eine in der Kamera befestigte einzelne Linse; und Einstellen von Bahnen der Lichtstrahlen, um die Lichtstrahlen ausschließlich auf einen der in der Kamera eingebauten mehreren Bildsensoren zu lenken, wobei jeder der mehreren Bildsensoren verschiedene Eigenschaften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Einstellen der Bahnen der Lichtstrahlen ein Bewegen einer optischen Vorrichtung zu einer vorbestimmten Position beinhaltet, die dem einen Bildsensor entspricht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Einstellen der Bahnen der Lichtstrahlen weiterhin ein Reflektieren der Lichtstrahlen durch die optische Vorrichtung auf den einen Bildsensor beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Einstellen der Bahnen der Lichtstrahlen weiterhin ein Brechen der Lichtstrahlen unter Verwendung der optischen Vorrichtung derart beinhaltet, dass die Lichtstrahlen durch die optische Vorrichtung auf den einen Bildsensor gelenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin ein Filtern der Lichtstrahlen umfassend, um eine vorbestimmte Komponente der Lichtstrahlen zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei Filtern der Lichtstrahlen ein Entfernen einer Infrarotkomponente von den Lichtstrahlen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin ein Auswählen von Bildsignalen von einem der mehreren Bildsensoren umfassend.
Kamera umfassend: Mittel zum Empfangen von Lichtstrahlen durch eine in der Kamera befestigte einzelne Linse; und Mittel zum Einstellen von Bahnen der Lichtstrahlen, um die Lichtstrahlen auf einen von in der Kamera eingebauten mehreren Bildsensoren zu lenken, wobei jeder der mehreren Bildsensoren verschiedene Eigenschaften aufweist.
Kamera nach Anspruch 21, worin das Mittel zum Einstellen von Bahnen der Lichtstrahlen beinhaltet: Mittel zum Auswählen von Bildsignalen von einem der mehreren Bildsensoren.