DE102007026337B4

DE102007026337B4 - Digitale Kamera

Info

Publication number: DE102007026337B4
Application number: DE102007026337.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Khanh Tran Quoc
Original assignee: Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: GB2449982A; GB0810175D0; US20080303927A1; GB2449982B; DE102007026337A1

Abstract

Digitale Kamera, insbesondere digitale Filmkamera, zum Aufnehmen von Bildern, mit einem ersten Sensor (11), einem zweiten Sensor (13) und einem Strahlteiler (15), um empfangenes Licht auf den ersten Sensor (11) und den zweiten Sensor (13) zu lenken, welche Sensoren (11, 13) jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen (21, 23) zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten (EE, EZ) umfassen, wobei die Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) den Sensorelementen (23) des zweiten Sensors (13) derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren (11, 13) und der Strahlteiler (15) derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) unterschiedliche Empfangssignalwerte (EE, EZ) erzeugen, wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung (27) vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte (EE, EZ) von wenigstens einigen (21a, 21d) der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13) mit einem jeweiligen Schwellwert (SE, SZ) vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert (EE) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder den Empfangssignalwert (EZ) des zugeordneten Sensorelementes (23) oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes (A) auszuwählen, und wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, bei einem Empfangssignalwert (EE, EZ) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13), welcher den Schwellwert (SE, SZ) überschreitet, den jeweiligen Ausgabewert (A) auf Grundlage des Empfangssignalwertes (EZ) des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass infolge des Vergleichs eines Empfangssignalwertes (EE) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) mit dem jeweiligen Schwellwert (SE) die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes auf Grundlage der Gleichung A = SE + a × (EZ – SZ) erfolgt, wobei A dem Ausgabewert, SE dem Schwellwert, a einer Konstanten größer 0 und kleiner 1, EZ dem Empfangssignalwert des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13), und SZ demjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) entspricht, bei dem der Empfangssignalwert (EE) des zugeordneten Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) dem Schwellwert (SE) entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Kamera, insbesondere digitale Filmkamera, zum Aufnehmen von Bildern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren.
Eine digitale Kamera mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 12 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 18 sind aus der US 2006/0291849 A1 bekannt.
Ein Sensorelement eines Sensors einer digitalen Kamera, beispielsweise ein CCD-Sensorelement oder ein CMOS-Sensorelement, erzeugt Ladungen, die ein Maß für die auf das jeweilige Sensorelement auftreffende Lichtmenge, d. h. die jeweilige Belichtung darstellen. Hierbei existieren jedoch durch Rauschen und Sättigung bedingte Grenzen. Besonders niedrige Lichtmengen und besonders hohe Lichtmengen können nicht mehr unterschieden werden, so dass der Dynamikumfang des Sensors einer digitalen Kamera begrenzt ist. Reale Kontrastumfänge eines Motivs oder einer Szene können somit von der digitalen Kamera nicht immer mit der gewünschten Differenzierung – d. h. Helligkeitsauflösung – erfasst werden.
Zur Erhöhung des Dynamikumfangs einer digitalen Kamera ist es bekannt, für jedes Bild nacheinander mehrere Einzelbilder aufzunehmen, die mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen werden, und die Einzelbilder anschließend zusammenzusetzen, beispielsweise durch Überlagerung ausgewählter Bildausschnitte aus den verschiedenen Einzelbildern der Belichtungsreihe. Da die mehreren Einzelbilder jedoch nacheinander aufgenommen werden und zwischendurch der Sensor der digitalen Kamera ausgelesen werden muss, können bei bewegten Motiven räumliche Verfälschungseffekte auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, welche es erlaubt, Bilder von Motiven oder Szenen mit größerer Helligkeitsauflösung aufzunehmen. Ferner soll eine verbesserte Farbinterpolation ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Erfindungsaspekt durch eine digitale Kamera mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine solche digitale Kamera umfasst einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und einen Strahlteiler, um empfangenes Licht auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor zu lenken, welche Sensoren jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten umfassen, wobei die Sensorelemente des ersten Sensors den Sensorelementen des zweiten Sensors derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren und der Strahlteiler derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente unterschiedliche Empfangssignalwerte erzeugen, und wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte von wenigstens einigen der Sensorelemente des ersten Sensors oder des zweiten Sensors mit einem jeweiligen Schwellwert vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors oder den Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente des zweiten Sensors zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes auswählt. Dabei ist die Auswerte- und Steuereinrichtung dazu ausgebildet, bei einem Empfangssignalwert eines Sensorelementes des ersten Sensors oder des zweiten Sensors, welcher den Schwellwert überschreitet, den jeweiligen Ausgabewert auf Grundlage des Empfangssignalwertes des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors zu erzeugen. Die digitale Kamera gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass infolge des Vergleichs eines Empfangssignalwertes eines Sensorelementes des ersten Sensors mit dem jeweiligen Schwellwert die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes auf Grundlage der Gleichung A = S_E + a × (E_Z – S_Z) erfolgt, wobei A dem Ausgabewert, S_E dem Schwellwert, a einer Konstanten größer 0 und kleiner 1, E_Z dem Empfangssignalwert des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors, und S_Z demjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors entspricht, bei dem der Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes des ersten Sensors dem Schwellwert entspricht.
Ferner wird die Aufgabe gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt durch eine digitale Kamera mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Eine solche digitale Kamera umfasst einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und einen Strahlteiler, um empfangenes Licht auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor zu lenken, welche Sensoren jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten umfassen, wobei die Sensorelemente des ersten Sensors den Sensorelementen des zweiten Sensors derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren und der Strahlteiler derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente unterschiedliche Empfangssignalwerte erzeugen, und wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte von wenigstens einigen der Sensorelemente des ersten Sensors oder des zweiten Sensors mit einem jeweiligen Schwellwert vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors oder den Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente des zweiten Sensors zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes auswählt. Dabei ist die Auswerte- und Steuereinrichtung dazu ausgebildet, bei einem Empfangssignalwert eines Sensorelementes des ersten Sensors oder des zweiten Sensors, welcher den Schwellwert überschreitet, den jeweiligen Ausgabewert auf Grundlage des Empfangssignalwertes des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors zu erzeugen. Die digitale Kamera gemäß Anspruch 2 zeichnet sich dadurch aus, dass infolge des Vergleichs eines Empfangssignalwertes eines Sensorelementes oder mehrerer Sensorelemente des zweiten Sensors mit dem jeweiligen Schwellwert die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes auf Grundlage der Gleichung A = S_E + a × (E_Z – S_Z) erfolgt, wobei A dem Ausgabewert, S_Z dem Schwellwert, a einer Konstanten größer 0 und kleiner 1, E_Z dem Empfangssignalwert des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors, und S_E demjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors entspricht, bei dem der Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors dem Schwellwert entspricht.
Weiterhin wird die Aufgabe gemäß einem dritten Erfindungsaspekt durch eine digitale Kamera mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Eine solche digitale Kamera umfasst einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und einen Strahlteiler, um empfangenes Licht auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor zu lenken, welche Sensoren jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten umfassen, wobei die Sensorelemente des ersten Sensors den Sensorelementen des zweiten Sensors derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren und der Strahlteiler derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente unterschiedliche Empfangssignalwerte erzeugen, und wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte von wenigstens einigen der Sensorelemente des ersten Sensors oder des zweiten Sensors mit einem jeweiligen Schwellwert vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors oder den Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente des zweiten Sensors zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes auszuwählen, wobei der erste Sensor als ein Farbsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen, wobei der zweite Sensor als ein Monochromsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen, und wobei der zweite Sensor eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor. Die digitale Kamera gemäß Anspruch 12 zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerte- und Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, auf Grundlage der Empfangssignalwerte des höher auflösenden zweiten Sensors Kantenstrukturen in dem jeweiligen Bild zu identifizieren und bei einer Farbinterpolation der Empfangssignalwerte des geringer auflösenden ersten Sensors die jeweilige Interpolationsumgebung in Abhängigkeit von den identifizierten Kantenstrukturen auszuwählen.
Für ein Verfahren wird die Aufgabe gemäß einem vierten Erfindungsaspekt mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst, und insbesondere durch ein Verfahren zum Aufnehmen von Bildern mittels einer digitalen Kamera mit einem ersten Sensor und einem zweiten Sensor, welche Sensoren jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen umfassen, bei dem empfangenes Licht mittels eines Strahlteilers auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor gelenkt wird, wobei die Sensorelemente des ersten Sensors den Sensorelementen des zweiten Sensors derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente dieselben Bildbereiche erfassen, bei dem ferner von den Sensorelementen belichtungsabhängige Empfangssignalwerte erzeugt werden, wobei die Sensoren und der Strahlteiler derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente unterschiedliche Empfangssignalwerte erzeugen, bei dem ferner die Empfangssignalwerte von wenigstens einigen der Sensorelemente des ersten Sensors oder des zweiten Sensors mit einem jeweiligen Schwellwert verglichen werden, und bei dem in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder der Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors oder der Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente des zweiten Sensors zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes ausgewählt wird. Dabei wird als erster Sensor ein Farbsensor verwendet, dessen Sensorelemente in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen, und als zweiter Sensor wird ein Monochromsensor verwendet, dessen Sensorelemente alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen, wobei der zweite Sensor eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor. Das Verfahren gemäß Anspruch 18 zeichnet sich dadurch aus, dass auf Grundlage der Empfangssignalwerte des höher auflösenden zweiten Sensors Kantenstrukturen in dem jeweiligen Bild identifiziert werden, und dass bei einer Farbinterpolation der Empfangssignalwerte des geringer auflösenden ersten Sensors die jeweilige Interpolationsumgebung in Abhängigkeit von den identifizierten Kantenstrukturen ausgewählt wird.
Es werden also zwei Sensoren verwendet. Von der Kamera empfangenes Licht wird von einem Strahlteiler, beispielsweise einem teildurchlässigen Spiegel oder einer rotierenden Spiegelblende, aufgeteilt und auf den ersten Sensor und auf den zweiten Sensor gelenkt. Folglich können die beiden Sensoren gleichzeitig oder zumindest in kurzem Abstand nacheinander jeweils dasselbe Bild aufnehmen. Die Sensoren umfassen jeweils mehrere Sensorelemente, beispielsweise CCD-Sensorelemente oder CMOS-Sensorelemente, welche in Abhängigkeit von der jeweils auftreffenden Lichtmenge Empfangssignalwerte erzeugen. Bevorzugt handelt es sich bei den Empfangssignalwerten um Digitalwerte, welche durch A/D-Wandlung analoger Empfangssignalwerte der Sensorelemente, beispielsweise von Ladungswerten, erzeugt werden, wobei ein derartiger Digitalwert auch als ”Code Value” bezeichnet wird. Bevorzugt weisen die Sensorelemente jeweils eine zumindest im Wesentlichen lineare Belichtungs-Empfangssignalwert-Kennlinie. Soweit die analogen Empfangssignalwerte der Sensorelemente nicht linear mit der Belichtung variieren, kann dies aufgrund entsprechender Kalibrierung bei der Digitalisierung ausgeglichen werden.
Die Kamera ist dabei derart eingerichtet, dass den Sensorelementen des ersten Sensors jeweils dasjenige oder diejenigen Sensorelemente des zweiten Sensors zugeordnet sind, das oder die denselben Bereich des aufgenommenen Bildes erfassen. Die jeweils einander zugeordneten Sensorelemente unterscheiden sich jedoch dahingehend, dass sie unterschiedlich hohe Empfangssignalwerte erzeugen. Insbesondere gelangen Sensorelemente, welche niedrigere Empfangssignalwerte liefern, weniger schnell in Sättigung als Sensorelemente, welche höhere Empfangssignalwerte liefern, so dass der Sensor, dessen Sensorelemente niedrigere Empfangssignalwerte liefern, länger belichtet werden kann, bevor die Sättigungsgrenze erreicht ist.
Weiterhin ist eine Auswerte- und Steuereinrichtung vorgesehen. Die Auswerte- und Steuereinrichtung ist dazu vorgesehen, aufgrund eines Vergleichs eines Empfangssignalwertes eines Sensorelementes des ersten Sensors oder des zweiten Sensors mit einem Schwellwert zu entscheiden, ob ein Ausgabewert für den jeweiligen Bildbereich entweder auf der Grundlage des Empfangssignalwertes des ersten Sensors oder auf der Grundlage des Empfangssignalwertes des zugeordneten Sensorelementes oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente des zweiten Sensors erzeugt wird. Hierdurch wird ermöglicht, in hellen Bildbereichen die Empfangssignalwerte des Sensors mit den niedrigeren Empfangssignalwerten und in dunklen Bildbereichen die Empfangssignalwerte des Sensors mit den höheren Empfangssignalwerten für die Generierung eines digitalen Ausgabebildes heranzuziehen, welches aus den Ausgabewerten aller Bildbereiche zusammengesetzt werden kann und beispielsweise an einem Signalausgang der Auswerte- und Steuereinrichtung ausgegeben wird. Bei dem Empfangssignalwert der mehreren zugeordneten Sensorelemente des zweiten Sensors kann es sich beispielsweise um den Empfangssignalwert eines einzelnen der mehreren Sensorelemente oder um einen Empfangssignalwert handeln, der aus den mehreren Sensorelementen oder einem Teil hiervon berechnet, insbesondere gemittelt wird.
Durch die Verwendung von zwei Sensoren kann somit der Dynamikumfang gegenüber bekannten digitalen Kameras, welche keinen zweiten Sensor besitzen, erhöht werden. Da von den beiden Sensoren dasselbe Bild gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig aufgenommen wird, können auch bewegte Motive oder Szenen aufgenommen werden.
Die Erzeugung der unterschiedlichen Empfangssignalwerte kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Empfindlichkeit der Sensorelemente des zweiten Sensors geringer ist als die Empfindlichkeit der Sensorelemente des ersten Sensors.
Insbesondere hierfür kann der zweite Sensor eine höhere räumliche Auflösung besitzen als der erste Sensor, d. h. der zweite Sensor kann eine höhere Anzahl von Sensorelementen pro Flächeneinheit aufweisen, wobei jedem Sensorelement des ersten Sensors mehrere Sensorelemente des zweiten Sensors zugeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erzeugung unterschiedlicher Empfangssignalwerte beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass der Strahlteiler in Richtung des zweiten Sensors eine geringere Lichtmenge lenkt als in Richtung des ersten Sensors. Das empfangene Licht wird dabei nicht paritätisch zwischen den beiden Sensoren aufgeteilt, sondern in einem ungleichen Verhältnis, beispielsweise von 80:20, wobei bevorzugt weniger Licht auf den zweiten Sensor gelenkt wird.
Nach einer Ausgestaltung des ersten und zweiten Erfindungsaspekts ist der erste Sensor als ein Farbsensor ausgebildet, dessen Sensorelemente in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen. Durch einen Farbsensor wird ermöglicht, Farbbilder aufzunehmen. Der Farbsensor kann mit einer Farbfilteranordnung versehen sein, insbesondere einer so genannten Bayer-Farbfilteranordnung, welche beispielsweise in der Patentschrift US 3,971,065 offenbart ist, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
Der zweite Sensor gemäß dem ersten und zweiten Erfindungsaspekt kann als ein Monochromsensor ausgebildet sein, dessen Sensorelemente alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen. Bei dem Monochromsensor, welcher bevorzugt ausschließlich Luminanz-sensitive Sensorelemente aufweist, kann es sich beispielsweise um einen lediglich im grünen Spektralbereich empfindlichen Sensor oder um einen Sensor ohne Farbfilterung handeln. Luminanz-sensitive Sensorelemente sind beispielsweise in der bereits vorstehend erwähnten Patentschrift US 3,971,065 offenbart.
Nach einer weiteren Ausgestaltung repräsentieren die von der Auswerte- und Steuereinrichtung ausgewählten Ausgabewerte lediglich Information von Luminanz-sensitiven Sensorelementen. Bei einer digitalen Kamera mit einem Farbsensor und einem Monochromsensor kann dies insbesondere dadurch erreicht werden, dass lediglich Empfangssignalwerte von Luminanz-sensitiven Sensorelementen des Farbsensors, beispielsweise lediglich im grünen Spektralbereich empfindliche Sensorelemente, mit dem Schwellwert verglichen werden.
Bevorzugt ist die Auswerte- und Steuereinrichtung eingerichtet, um bei einem Empfangssignalwert eines Sensorelementes des ersten Sensors oder des zweiten Sensors, welcher kleiner ist als der Schwellwert, den jeweiligen Ausgabewert auf Grundlage des Empfangssignalwertes des Sensorelementes des ersten Sensors zu erzeugen. Beispielsweise kann zur Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes der Empfangssignalwert des ersten Sensors mit einem insbesondere konstanten Skalierungsfaktor von größer 0 und kleiner 1 multipliziert werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn der jeweilige Ausgabewert dem Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors entspricht. Hierdurch wird erreicht, dass bis zu einer bestimmten Belichtungsstärke die Empfangssignalwerte des ersten Sensors einfach übernommen werden können.
Wie erläutert, ist gemäß dem ersten und zweiten Erfindungsaspekt die Auswerte- und Steuereinrichtung eingerichtet, um bei einem Empfangssignalwert eines Sensorelementes des ersten Sensors oder des zweiten Sensors, welcher den Schwellwert überschreitet, den jeweiligen Ausgabewert auf Grundlage des Empfangssignalwertes des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors zu erzeugen. Wie erläutert, erfolgt gemäß dem ersten Erfindungsaspekt bei Vergleich eines Empfangssignalwertes eines Sensorelementes des ersten Sensors mit einem Schwellwert die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes auf Grundlage der Gleichung A = S_E + a × (E_Z – S_Z), wobei A den Ausgabewert, S_E den Schwellwert, a eine Konstante größer 0 und kleiner 1, E_Z den Empfangssignalwert des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors, und S_Z denjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors bezeichnet, bei dem der Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes des ersten Sensors dem Schwellwert entspricht. Wie erläutert, erfolgt gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt bei Vergleich eines Empfangssignalwertes eines Sensorelementes oder mehrerer Sensorelemente des zweiten Sensors mit einem Schwellwert die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes gemäß der Gleichung A = S_E + a × (E_Z – S_Z), wobei A den Ausgabewert, S_Z den Schwellwert, a eine Konstante größer 0 und kleiner 1, E_Z den Empfangssignalwert des Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors, und S_E denjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes des ersten Sensors bezeichnet, bei dem der Empfangssignalwert des zugeordneten Sensorelementes oder der mehreren Sensorelemente des zweiten Sensors dem Schwellwert entspricht.
Insbesondere kann die Differenz zweier erzeugter jeweiliger Ausgabewerte kleiner sein als die Differenz der den beiden Ausgabewerten zugrunde liegenden Empfangssignalwerte.
Bei einem Farbsensor, bei dem die Sensorelemente jeweils lediglich einen Farbwert detektieren können, beispielsweise entweder grün, blau oder rot, werden die anderen, insbesondere die beiden anderen Farbwerte durch Interpolation aus benachbarten Sensorelementen erzeugt. Algorithmen für eine derartige Farbinterpolation sind grundsätzlich bekannt. Hierbei kann es sich beispielsweise um nicht-adaptive Interpolationsverfahren wie der ”nearest-neighbor”-Interpolation oder Verfahren der bilinearen Interpolation handeln, durch die jedoch unscharfe Kanten in den Bildern entstehen können. Deshalb ist, wie erläutert, gemäß dem dritten und vierten Erfindungsaspekt vorgesehen, dass der erste Sensor als ein Farbsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen, wobei der zweite Sensor als ein Monochromsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen, und wobei der zweite Sensor eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor. Die Auswerte- und Steuereinrichtung identifiziert in diesem Fall auf Grundlage der Empfangssignalwerte des höher auflösenden Monochromsensors anhand eines üblichen Mustererkennungsalgorithmus Kantenstrukturen in dem jeweiligen Bild. Für die Farbinterpolation der Empfangssignalwerte des geringer auflösenden Farbsensors wählt die Auswerte- und Steuereinrichtung die jeweilige Interpolationsumgebung in Abhängigkeit von den identifizierten Kantenstrukturen aus. Falls also in einer vorbestimmten Umgebung eines Bildpunkts, für den eine Farbinterpolation durchgeführt werden soll, eine Kante identifiziert wird, so bleiben Empfangssignalwerte von Bildpunkten, die jenseits dieser identifizierten Kante liegen, bei der Farbinterpolation unberücksichtigt.
Zur Berücksichtigung der Interpolationsumgebung können bereits bekannte adaptive Interpolationsverfahren wie die Gradientenmethode verwendet werden. Durch die Zugrundelegung der Empfangssignalwertverteilung, insbesondere Helligkeitsverteilung des Monochromsensors können jedoch schärfere Kanten erzeugt werden als bei Verwendung einer Luminanzmaske, welche aus den Luminanz-sensitiven Sensorelementen des Farbsensors erstellt wird, da die Luminanz-sensitiven Sensorelemente des Farbsensors nur einen Teil aller Sensorelemente des Farbsensors darstellen und zusätzlich der Farbsensor eine geringere Auflösung besitzt als der Monochromsensor.
Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzen der erste Sensor und der zweite Sensor dieselbe Bildaufnahmefrequenz.
Bevorzugt ist von den beiden Sensoren lediglich dem ersten Sensor ein Anti-Aliasing-Filter vorgeschaltet, wobei der zweite Sensor eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor. Der an sich bekannte Anti-Aliasing-Filter, welcher eine Tiefpassfilterung bewirkt, wird verwendet, um einem Farb-Alias entgegenzuwirken. Jedoch kann eine durch den Anti-Aliasing-Filter herausgefilterte Strukturinformation eines Bildes in den Fällen, in denen der höher auflösende zweite Sensors die herausgefilterte Strukturinformation noch auflösen kann, mittels des zweiten Sensors wieder zurückgewonnen werden, so dass sich die hinsichtlich des ersten Sensors durchgeführte Tiefpassfilterung nicht negativ auf die räumliche Auflösung der digitalen Kamera auswirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Kamera einen elektronischen Sucher, beispielsweise ein Flüssigkristall-Display. Dieser elektronische Sucher ist lediglich mit einem der beiden Sensoren verbunden, um dessen Empfangssignalwerte wiederzugeben. Das an dem elektronischen Sucher dargestellte Aufnahmebild kann somit ohne wesentliche Verzögerung gegenüber der Erzeugung der Empfangssignalwerte des betreffenden Sensors wiedergegeben werden.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Kamera eine Schalteinrichtung aufweist, mittels derer wahlweise entweder der erste Sensor oder der zweite Sensor mit dem elektronischen Sucher verbunden werden kann. Der Kameramann kann somit zwischen einer besonders scharf dargestellten monochromen Wiedergabe des Aufnahmebildes oder einer farbigen Wiedergabe des Aufnahmebildes mit einer besseren Darstellung des ästhetischen Gesamteindrucks wählen.
Nicht beschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
1 eine erfindungsgemäße digitale Kamera mit einem ersten und einem zweiten Sensor,
2a, 2b einen Ausschnitt des ersten bzw. zweiten Sensors aus 1, und
3 ein Diagramm zur Darstellung von Empfangssignalwerten der Sensorelemente der Sensoren und von Ausgabewerten, jeweils in Abhängigkeit von der Belichtung.
Die in 1 gezeigte digitale Kamera umfasst einen einer Empfangsoptik 17 nachordneten Strahlteiler 15, welcher unter 45° gegen die optische Achse 19 der Kamera geneigt ist und entlang der optischen Achse 19 der Kamera einfallendes Licht mittels Reflexion teilweise auf einen ersten Sensor 11 und mittels Transmission teilweise auf einen zweiten Sensor 13 lenkt. Bevorzugt weist der Strahlteiler 15 eine Dicke von maximal 35 μm, insbesondere 25 μm auf. Insbesondere kann der Strahlteiler 15 mit einer optischen Interferenzschicht versehen sein, um das Verhältnis von Reflexion zu Transmission zu variieren. Die beiden Sensoren 11 und 13 sind jeweils aus einer Vielzahl von Sensorelementen zusammengesetzt.
Der erste Sensor 11 ist als ein Farbsensor ausgebildet, welcher eine Farbfilteranordnung nach dem Bayer-Muster aufweist. Der in 2a dargestellte Ausschnitt des Farbsensors 11, welcher Ausschnitt sich sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung über den gesamten Farbsensor 11 hinweg wiederholt, zeigt vier gleich große, im Quadrat angeordnete Sensorelemente 21a, 21b, 21c, 21d, von denen die beiden Sensorelemente 21a und 21d jeweils lediglich im grünen Spektralbereich empfindlich sind, das Sensorelement 21b lediglich im blauen Spektralbereich empfindlich ist, und das Sensorelement 21c lediglich im roten Spektralbereich empfindlich ist. Bevorzugt weisen die quadratisch ausgebildeten Sensorelemente 21a, 21b, 21c, 21d jeweils eine Kantenlänge von 6 μm bis 10 μm, insbesondere 8 μm auf. Bei einem Bildformat von beispielsweise 24 mm × 18 mm sind somit 3k Sensorelemente (8 μm × 3k = 24 mm) nebeneinander angeordnet.
Der Einfachheit halber werden im Folgenden lediglich im grünen Spektralbereich empfindliche Sensorelemente als ”grüne” Sensorelemente, lediglich im blauen Spektralbereich empfindliche Sensorelemente als ”blaue” Sensorelemente und lediglich im roten Spektralbereich empfindliche Sensorelemente als ”rote” Sensorelemente bezeichnet. Grüne Sensorelemente können auch als Luminanz-sensitive Sensorelemente bezeichnet werden.
Der zweite Sensor 13 ist als ein Monochromsensor ausgebildet, welcher lediglich grüne Sensorelemente 23 aufweist, wie aus 2b zu erkennen ist. Der Monochromsensor 13 kann hierzu entweder mit einem entsprechenden Glasfilter oder Farblack versehen sein. Der in 2b dargestellte Ausschnitt des Monochromsensors 13, welcher Ausschnitt sich sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung über den gesamten Monochromsensor 13 hinweg wiederholt, zeigt insgesamt 16 gleich große, im Quadrat angeordnete grüne Sensorelemente 23, welche bevorzugt jeweils eine Kantenlänge von 3 μm bis 5 μm, insbesondere 4 μm aufweisen. Bei einem Bildformat von beispielsweise 24 mm × 18 mm sind somit 6k Sensorelemente (4 μm × 6k = 24 mm) nebeneinander angeordnet. Jeweils vier Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 sind jeweils einem der Sensorelemente 21a, 21b, 21c, 21d des Farbsensors 11 dadurch zugeordnet, dass sie denselben Bildbereich des von der Empfangsoptik 17 abgebildeten Aufnahmebildes erfassen.
Der Monochromsensor 13 besitzt folglich eine höhere räumliche Auflösung als der Farbsensor 11, d. h. die Sensorelementdichte des Monochromsensors 13 ist größer als die des Farbsensors 11. Die Licht-sensitiven Flächen der Sensorelemente 21 des Farbsensors 11 sind größer als die der Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13. Bei ansonsten gleich ausgebildeten Sensorelementen 21, 23 bedingt dies, dass die Empfindlichkeit eines Sensorelementes 23 des Monochromsensors 13 geringer ist als die Empfindlichkeit eines Sensorelementes 21 des Farbsensors 11.
Dies führt dazu, dass bei gleicher Belichtung H ein von einem grünen Sensorelement 21a, 21d des Farbsensors 11 erzeugter Empfangssignalwert E_E größer ist als ein von einem der zugeordneten grünen Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 erzeugter Empfangssignalwert E_Z oder ein aus den mehreren zugeordneten Sensorelementen 23 des Monochromsensors 13 oder einem Teil hiervon berechneter, insbesondere gemittelter Empfangssignalwert E_Z.
Dies ist in 3 gezeigt. Das grüne Sensorelement 23 des Monochromsensors 13 gelangt folglich erst bei einer Grenzbelichtung H2 in Sättigung, wohingegen das zugeordnete grüne Sensorelement 21a, 21d des Farbsensors 11 bereits bei einer geringeren Grenzbelichtung H1 in Sättigung gelangt. In 3 liegen die Empfangssignalwerte E_E und E_Z jeweils als Digitalwerte vor und können einen Wert von 0 bis zu einem maximalen ”Code Value”, beispielsweise 2¹⁶, einnehmen. Sowohl das grüne Sensorelement 23 des Monochromsensors 13 als auch das zugeordnete grüne Sensorelement 21a, 21d des Farbsensors 11 weisen jeweils eine lineare Belichtungs-Empfangssignalwert-Kennlinie auf, wobei die Steigung der Kennlinie des grünen Sensorelementes 23 des Monochromsensors 13 kleiner ist als die Steigung der Kennlinie des grünen Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11. Der Unterschied in den Steigungen der linearen Kennlinien der beiden Sensoren 11, 13 kann durch Verändern des Verhältnisses von Reflexion zu Transmission am Strahlteiler 15 variiert werden.
Die digitale Kamera umfasst ferner eine Auswerte- und Steuereinrichtung 27 (z. B. Mikro-Controller). Die Auswerte- und Steuereinrichtung 27 ist über eine Signalverarbeitungseinrichtung 29 mit dem ersten Sensor 11, und über eine Signalverarbeitungseinrichtung 31 mit dem zweiten Sensor 13 gekoppelt. Die Signalverarbeitungseinrichtungen 29, 31 umfassen beispielsweise Verstärker, Multiplexer und Analog/Digital-Wandler zum Verstärken, Auslesen und Digitalisieren der Empfangssignalwerte E_E, E_Z. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 27 ist dazu eingerichtet, die Empfangssignalwerte E_E der grünen Sensorelemente 21a, 21d des Farbsensors 11 jeweils mit einem Schwellwert S_E zu vergleichen, welcher bevorzugt für alle grünen Sensorelemente 21a, 21d des Farbsensors 11 gleich groß ist. Beispielsweise kann der Schwellwert S_E bei 60% des maximalen ”Code Value” liegen, welcher einer Schwellwertbelichtung H0 entspricht, bei der der Monochromsensor 13 einen Empfangssignalwert E_Z von E_Z = S_Z erzeugt.
Liegt der Empfangssignalwert E_E des jeweiligen grünen Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11 unterhalb des Schwellwertes S_E, wird an einem Signalausgang 33 der Auswerte- und Steuereinrichtung 27 als Ausgabewert A für den jeweiligen Bildbereich der Empfangssignalwert E_E des jeweiligen grünen Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11 verwendet.
Liegt der Empfangssignalwert E_E des jeweiligen grünen Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11 jedoch oberhalb des Schwellwertes S_E, wird der Ausgabewert A für den Bildbereich, welcher durch das jeweilige grüne Sensorelement 21a, 21d des Farbsensors 11 erfasst wird, nach folgender Gleichung berechnet: A = S_E + a × (E_Z – S_Z), wobei A dem Ausgabewert, S_E dem Schwellwert, a einer Konstanten > 0 und < 1, E_Z dem Empfangssignalwert des Sensorelementes 23 oder der mehreren Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13, und S_Z demjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes 23 oder der mehreren Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 entspricht, bei dem der Empfangssignalwert E_E des zugeordneten Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11 dem Schwellwert S_E entspricht. Dem jeweiligen grünen Sensorelement 21a, 21d des Farbsensors 11 wird folglich ein Ausgabewert A zugewiesen, welcher auf der Grundlage des Empfangssignalwertes E_Z eines der mehreren zugeordneten Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 oder der mehreren zugeordneten Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 oder eines Teils hiervon erzeugt wird.
Bis zu der Schwellwertbelichtung H0 entspricht der Ausgabewert A für den jeweiligen Bildbereich folglich dem Empfangssignalwert E_E des jeweiligen grünen Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11, wobei der Ausgabewert A linear mit der Belichtung H steigt. Ab der Schwellwertbelichtung H0 folgt der Ausgabewert A der in 3 mit 25 bezeichneten Geraden, welche eine geringere Steigung aufweist als die Belichtungs-Empfangssignalwert-Kennlinien der grünen Sensorelemente 21a, 21d, 23 des Farbsensors 11 und des Monochromsensors 13.
Hierdurch kann der Dynamikumfang der digitalen Kamera erhöht werden, da Belichtungen H nicht nur bis zu der Grenzbelichtung H1 der grünen Sensorelemente 21a, 21d des Farbsensors 11 unterscheidbar aufgenommen werden können, sondern auch noch darüber hinaus, nämlich bis zu der höheren Grenzbelichtung H2 der grünen Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13.
Neben den wie vorstehend erzeugten Ausgabewerten A für die grünen Sensorelemente 21a, 21d des Farbsensors 11 werden weiterhin Ausgabewerte für die blauen und roten Sensorelemente 21b, 21c des Farbsensors 11 erzeugt und am Ausgang 33 ausgegeben. Das jeweilige digitale Farbbild kann dann in bekannter Weise aus den Ausgabewerten A für sämtliche grünen, blauen und roten Sensorelemente 21a, 21b, 21c, 21d zusammengesetzt werden, wobei bei der an sich bekannten Farbinterpolation zur Berücksichtigung von Kantenstrukturen die sich aus den Empfangssignalwerten E_Z des Monochromsensors 13 ergebende Helligkeitsverteilung zugrunde gelegt wird.
Die vorstehend erläuterten Gleichungen zum Berechnen des Ausgabewerts A sind beispielhaft zu verstehen und können beispielsweise durch Skalierung modifiziert werden.
Alternativ kann bei im Übrigen analogem Vorgehen zu oben – anstatt den Empfangssignalwert E_E des jeweiligen grünen Sensorelementes 21a, 21d des Farbsensors 11 mit dem Schwellwert S_E zu vergleichen – auch der Empfangssignalwert E_Z eines der zugeordneten grünen Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 oder der mehreren zugeordneten Sensorelemente 23 des Monochromsensors 13 oder eines Teils hiervon mit dem Wert S_Z verglichen werden.
Grundsätzlich ist das vorstehend erläuterte Verfahren auch dann anwendbar, wenn der Monochromsensor 13 keine höhere räumliche Auflösung besitzt, aber weniger Licht empfangt als der Farbsensor 11. Daneben ist es auch denkbar, dass zwei Monochromsensoren oder zwei Farbsensoren eingesetzt werden, wobei der eine Sensor eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der andere.
Aus 1 ist schließlich noch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ersichtlich. Die Kamera besitzt einen elektronischen Sucher 35, der über eine Schalteinrichtung 37 wahlweise entweder nur mit dem ersten Sensor 11 oder nur mit dem zweiten Sensor 13 verbunden ist. Der Kameramann kann durch entsprechende Betätigung der Schalteinrichtung 37 somit zwischen einer farbigen Wiedergabe des Aufnahmebildes mit einer Darstellung des ästhetischen Gesamteindrucks (Sensor 11) oder einer besonders scharf dargestellten monochromen Wiedergabe des Aufnahmebildes (Sensor 13) wählen. Die Kopplung des elektronischen Suchers (35) entweder mit dem ersten Sensor (11) oder mit dem zweiten Sensor (13) kann unabhängig davon ausgewählt werden, ob mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung 27 der jeweilige Ausgabewert A am Signalausgang 33 auf Grundlage der Empfangssignalwerte E_E der Sensorelemente 21a, 21d des ersten Sensors 11 oder auf Grundlage der Empfangssignalwerte E_Z der Sensorelemente 23 des zweiten Sensors 13 erzeugt wird.
Bezugszeichenliste

11: Farbsensor
13: Monochromsensor
15: Strahlteiler
17: Empfangsoptik
19: optische Achse
21: Sensorelement des Farbsensors
23: Sensorelement des Monochromsensors
25: Ausgabewerte oberhalb der Schwellwertbelichtung
27: Auswerte- und Steuereinrichtung
29: Signalverarbeitungseinrichtung
31: Signalverarbeitungseinrichtung
33: Signalausgang
35: elektronischer Sucher
37: Schalteinrichtung
A: Ausgabewert
E_E: Empfangssignalwert
E_Z: Empfangssignalwert
H: Belichtung
H0: Schwellwertbelichtung
H1: Grenzbelichtung
H2: Grenzbelichtung
S_E: Schwellwert
S_Z: Schwellwert

Claims

Digitale Kamera, insbesondere digitale Filmkamera, zum Aufnehmen von Bildern, mit einem ersten Sensor (11), einem zweiten Sensor (13) und einem Strahlteiler (15), um empfangenes Licht auf den ersten Sensor (11) und den zweiten Sensor (13) zu lenken, welche Sensoren (11, 13) jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen (21, 23) zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten (E_E, E_Z) umfassen, wobei die Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) den Sensorelementen (23) des zweiten Sensors (13) derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren (11, 13) und der Strahlteiler (15) derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) unterschiedliche Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) erzeugen, wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung (27) vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) von wenigstens einigen (21a, 21d) der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13) mit einem jeweiligen Schwellwert (S_E, S_Z) vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder den Empfangssignalwert (E_Z) des zugeordneten Sensorelementes (23) oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes (A) auszuwählen, und wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, bei einem Empfangssignalwert (E_E, E_Z) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13), welcher den Schwellwert (S_E, S_Z) überschreitet, den jeweiligen Ausgabewert (A) auf Grundlage des Empfangssignalwertes (E_Z) des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass infolge des Vergleichs eines Empfangssignalwertes (E_E) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) mit dem jeweiligen Schwellwert (S_E) die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes auf Grundlage der Gleichung A = S_E + a × (E_Z – S_Z) erfolgt, wobei A dem Ausgabewert, S_E dem Schwellwert, a einer Konstanten größer 0 und kleiner 1, E_Z dem Empfangssignalwert des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13), und S_Z demjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) entspricht, bei dem der Empfangssignalwert (E_E) des zugeordneten Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) dem Schwellwert (S_E) entspricht.
Digitale Kamera, insbesondere digitale Filmkamera, zum Aufnehmen von Bildern, mit einem ersten Sensor (11), einem zweiten Sensor (13) und einem Strahlteiler (15), um empfangenes Licht auf den ersten Sensor (11) und den zweiten Sensor (13) zu lenken, welche Sensoren (11, 13) jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen (21, 23) zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten (E_E, E_Z) umfassen, wobei die Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) den Sensorelementen (23) des zweiten Sensors (13) derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren (11, 13) und der Strahlteiler (15) derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) unterschiedliche Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) erzeugen, wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung (27) vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) von wenigstens einigen (21a, 21d) der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13) mit einem jeweiligen Schwellwert (S_E, S_Z) vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder den Empfangssignalwert (E_Z) des zugeordneten Sensorelementes (23) oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes (A) auszuwählen, und wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, bei einem Empfangssignalwert (E_E, E_Z) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13), welcher den Schwellwert (S_E, S_Z) überschreitet, den jeweiligen Ausgabewert (A) auf Grundlage des Empfangssignalwertes (E_Z) des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass infolge des Vergleichs eines Empfangssignalwertes (E_Z) eines Sensorelementes (23) oder mehrerer Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) mit dem jeweiligen Schwellwert (S_Z) die Erzeugung des jeweiligen Ausgabewertes auf Grundlage der Gleichung A = S_E + a × (E_Z – S_Z) erfolgt, wobei A dem Ausgabewert, S_Z dem Schwellwert, a einer Konstanten größer 0 und kleiner 1, E_Z dem Empfangssignalwert des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13), und S_E demjenigen Empfangssignalwert des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) entspricht, bei dem der Empfangssignalwert (E_Z) des zugeordneten Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) dem Schwellwert (S_Z) entspricht.
Digitale Kamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zweier erzeugter jeweiliger Ausgabewerte (A) kleiner ist als die Differenz der den beiden Ausgabewerten (A) zugrunde liegenden Empfangssignalwerte (E_Z).
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit der Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) geringer ist als die Empfindlichkeit der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11).
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (13) eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor (11).
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (15) in Richtung des zweiten Sensors (13) eine geringere Lichtmenge lenkt als in Richtung des ersten Sensors (11).
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (11) als ein Farbsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente (21) in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente (21) der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen.
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (13) als ein Monochromsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente (23) alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen.
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Auswerte- und Steuereinrichtung (27) ausgewählten Ausgabewerte (A) lediglich Information von Luminanz-sensitiven Sensorelementen (21a, 21d, 23) repräsentieren.
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, bei einem Empfangssignalwert (E_E, E_Z) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13), welcher kleiner ist als der Schwellwert (S_E, S_Z), den jeweiligen Ausgabewert (A) auf Grundlage des Empfangssignalwertes (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) zu erzeugen.
Digitale Kamera nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Ausgabewert (A) dem Empfangssignalwert (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) entspricht.
Digitale Kamera, insbesondere digitale Filmkamera, zum Aufnehmen von Bildern, mit einem ersten Sensor (11), einem zweiten Sensor (13) und einem Strahlteiler (15), um empfangenes Licht auf den ersten Sensor (11) und den zweiten Sensor (13) zu lenken, welche Sensoren (11, 13) jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen (21, 23) zur Erzeugung von belichtungsabhängigen Empfangssignalwerten (E_E, E_Z) umfassen, wobei die Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) den Sensorelementen (23) des zweiten Sensors (13) derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) dieselben Bildbereiche erfassen, wobei die Sensoren (11, 13) und der Strahlteiler (15) derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) unterschiedliche Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) erzeugen, wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung (27) vorgesehen ist, durch die die Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) von wenigstens einigen (21a, 21d) der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13) mit einem jeweiligen Schwellwert (S_E, S_Z) vergleichbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder den Empfangssignalwert (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder den Empfangssignalwert (E_Z) des zugeordneten Sensorelementes (23) oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes (A) auszuwählen, wobei der erste Sensor (11) als ein Farbsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente (21) in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente (21) der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen, und wobei der zweite Sensor (13) als ein Monochromsensor ausgebildet ist, dessen Sensorelemente (23) alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen, wobei der zweite Sensor (13) eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, auf Grundlage der Empfangssignalwerte (E_Z) des höher auflösenden zweiten Sensors (13) Kantenstrukturen in dem jeweiligen Bild zu identifizieren und bei einer Farbinterpolation der Empfangssignalwerte (E_E) des geringer auflösenden ersten Sensors (11) die jeweilige Interpolationsumgebung in Abhängigkeit von den identifizierten Kantenstrukturen auszuwählen.
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (11) und der zweite Sensor (13) dieselbe Bildaufnahmefrequenz besitzen.
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden Sensoren (11, 13) lediglich dem ersten Sensor (11) ein Anti-Aliasing-Filter vorgeschaltet ist, wobei der zweite Sensor (13) eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor (11).
Digitale Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera einen elektronischen Sucher (35) aufweist, der mit einem der beiden Sensoren (11, 13) verbunden ist, um die Empfangssignalwerte (E_E bzw. E_Z) dieses Sensors anzuzeigen.
Digitale Kamera nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine Schalteinrichtung (37) aufweist, mittels derer wahlweise entweder der erste Sensor (11) oder der zweite Sensor (13) mit dem elektronischen Sucher (35) verbindbar ist.
Digitale Kamera nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des elektronischen Suchers (35) entweder mit dem ersten Sensor (11) oder mit dem zweiten Sensor (13) unabhängig davon auswählbar ist, ob der Ausgabewert (A) anhand eines Empfangssignalwerts (E_E) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder anhand eines Empfangssignalwerts (E_Z) eines Sensorelementes (23) des zweiten Sensors (13) erzeugt wird.
Verfahren zum Aufnehmen von Bildern mittels einer digitalen Kamera, insbesondere digitalen Filmkamera, mit einem ersten Sensor (11) und einem zweiten Sensor (13), welche Sensoren (11, 13) jeweils eine Vielzahl von Sensorelementen (21, 23) umfassen, bei dem ein Strahlteiler (15) empfangenes Licht auf den ersten Sensor (11) und den zweiten Sensor (13) lenkt, wobei die Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) den Sensorelementen (23) des zweiten Sensors (13) derart zugeordnet sind, dass die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) dieselben Bildbereiche erfassen, die Sensorelemente (21, 23) belichtungsabhängige Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) erzeugen, wobei die Sensoren (11, 13) und der Strahlteiler (15) derart konfiguriert sind, dass beim Aufnehmen desselben Bildes die einander zugeordneten Sensorelemente (21, 23) unterschiedliche Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) erzeugen, die Empfangssignalwerte (E_E, E_Z) von wenigstens einigen (21a, 21d) der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13) mit einem jeweiligen Schwellwert (S_E, S_Z) verglichen werden, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des jeweiligen Vergleichs entweder der Empfangssignalwert (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder der Empfangssignalwert (E_Z) des zugeordneten Sensorelementes (23) oder mehrerer zugeordneter Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) zur Erzeugung eines jeweiligen Ausgabewertes (A) auswählt wird, wobei als erster Sensor (11) ein Farbsensor verwendet wird, dessen Sensorelemente (21) in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei die Sensorelemente (21) der verschiedenen Gruppen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten besitzen, und wobei als zweiter Sensor (13) ein Monochromsensor verwendet wird, dessen Sensorelemente (23) alle dieselbe spektrale Empfindlichkeit besitzen, wobei der zweite Sensor (13) eine höhere räumliche Auflösung besitzt als der erste Sensor (11), dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der Empfangssignalwerte (E_Z) des höher auflösenden zweiten Sensors (13) Kantenstrukturen in dem jeweiligen Bild identifiziert werden, und dass bei einer Farbinterpolation der Empfangssignalwerte (E_E) des geringer auflösenden ersten Sensors (11) die jeweilige Interpolationsumgebung in Abhängigkeit von den identifizierten Kantenstrukturen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Sensor (13) ein Sensor verwendet wird, dessen Sensorelemente (23) eine Empfindlichkeit aufweisen, welche geringer ist als die Empfindlichkeit der Sensorelemente (21) des ersten Sensors (11).
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (15) in Richtung des zweiten Sensors (13) eine geringere Lichtmenge lenkt als in Richtung des ersten Sensors (11).
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Empfangssignalwert (E_E, E_Z) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13), welcher kleiner ist als der Schwellwert (S_E, S_Z), der jeweiligen Ausgabewert (A) auf Grundlage des Empfangssignalwertes (E_E) des Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Empfangssignalwert (E_E, E_Z) eines Sensorelementes (21a, 21d) des ersten Sensors (11) oder des zweiten Sensors (13), welcher den Schwellwert (S_E, S_Z) überschreitet, der jeweiligen Ausgabewert (A) auf Grundlage des Empfangssignalwertes (E_Z) des Sensorelementes (23) oder der mehreren Sensorelemente (23) des zweiten Sensors (13) erzeugt wird.