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Es
wird ein optisches Beleuchtungsgerät angegeben. Das optische Beleuchtungsgerät eignet sich
insbesondere für
eine Verwendung in einem oder mit einem optischen Aufzeichnungsgerät.
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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht darin, ein optisches Beleuchtungsgerät anzugeben,
mit dem Bilder und/oder Filme in verbesserter Qualität aufgezeichnet
werden können.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
umfasst das optische Beleuchtungsgerät einen Detektor. Der Detektor
ist geeignet, eine spektrale Eigenschaft des Umgebungslichts zu
ermitteln. Das heißt,
im Betrieb des Detektors ermittelt der Detektor eine spektrale Eigenschaft
des Umgebungslichts. Bei dem Umgebungslicht handelt es sich um dasjenige
Licht, das aus der Umgebung des optischen Beleuchtungsgeräts in den Detektor
gelangt und vom Detektor analysiert werden kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
umfasst das optische Beleuchtungsgerät ferner eine Lichtquelle.
Die Lichtquelle umfasst zumindest einen Leuchtdiodenchip, der geeignet
ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren. Das heißt, bei
Betrieb des Leuchtdiodenchips emittiert der Leuchtdiodenchip Licht
im roten Spektralbereich. Weiter umfasst die Lichtquelle zumindest
einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im grünen Spektralbereich
zu emittieren. Das heißt,
im Betrieb dieses Leuchtdiodenchips emittiert der Leuchtdiodenchip
Licht im grünen
Spektralbereich.
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Darüber hinaus
umfasst die Lichtquelle zumindest einen Leuchtdiodenchip, der geeignet
ist, Licht im blauen Spektralbereich zu emittieren. Das bedeutet,
dieser Leuchtdiodenchip ist im Betrieb geeignet, Licht im blauen
Spektralbereich zu emittieren.
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Insgesamt
umfasst die Lichtquelle also zumindest drei Leuchtdiodenchips, die
geeignet sind Licht im roten, grünen
und blauen Spektralbereich zu emittieren. Das heißt, wenn
sämtliche
Leuchtdiodenchips der Lichtquelle Licht emittieren, mischt sich
das Licht der Leuchtdiodenchips zu weißem Licht. Abhängig von
der Intensität,
mit der die Leuchtdiodenchips ihr Licht emittieren, lässt sich
der Farbort und/oder die korrelierte Farbtemperatur des von der Lichtquelle
emittierten weißen
Lichts einstellen.
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Die
Intensität
des von einem der Leuchtdiodenchips emittierten Lichts kann dabei
beispielsweise mittels der Stärke
des Stroms, mit dem dieser Leuchtdiodenchip bestromt wird, eingestellt
werden. Je größer dabei
die Stromstärke
ist, desto höher
ist die Intensität
des abgestrahlten Lichts.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
umfasst das optische Beleuchtungsgerät ein Steuermittel, das geeignet
ist, eine spektrale Eigenschaft das von der Lichtquelle emittierten
Lichts in Abhängigkeit
von der ermittelten spektralen Eigenschaft des Umgebungslichts einzustellen.
Das bedeutet, der Detektor ermittelt im Betrieb eine spektrale Eigenschaft
des Umgebungslichts. Das Steuermittel verarbeitet die vom Detektor
ermittelten Werte und stellt im Betrieb eine spektrale Eigenschaft
des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit
vom durch den Detektor ermittelten Wert ein. Damit ist die spektrale
Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts an eine ermittelte
spektrale Eigenschaft des Umgebungslichts angepasst. Bei dem Steuermittel
handelt es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
umfasst das optische Beleuchtungsgerät einen Detektor, der geeignet ist,
eine spektrale Eigenschaft des Umgebungslichts zu ermitteln, eine
Lichtquelle, die zumindest einen Leuchtdiodenchip umfasst, der geeignet
ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren und zumindest einen
Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im grünen Spektralbereich zu emittieren
und zumindest einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im blauen
Spektralbereich zu emittieren. Ferner umfasst das optische Beleuchtungsgerät ein Steuermittel, das
geeignet ist, eine spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle
emittierten Lichts in Abhängigkeit
von der ermittelten spektralen Eigenschaft des Umgebungslichts einzustellen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
hängt die
vom Detektor ermittelte spektrale Eigenschaft von der Farbtemperatur
des Umgebungslichts ab. Das heißt, der
Detektor ermittelt im Betrieb eine spektrale Eigenschaft des Umgebungslichts,
wobei der vom Detektor ermittelte Wert von der Farbtemperatur des Umgebungslichts
abhängt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der vom Detektor ermittelten spektralen
Eigenschaft dann um die Farbtemperatur des Umgebungslichts oder
um eine Messgröße, die
zur Farbtemperatur des Umgebungslichts direkt proportional ist,
oder um eine Messgröße, aus
der zum Beispiel durch das Steuermittel die Farbtemperatur errechnet werden
kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
hängt die
vom Detektor ermittelte spektrale Eigenschaft vom Farbort des Umgebungslichts
ab. Das heißt,
der Detektor ermittelt im Betrieb eine spektrale Eigenschaft des Umgebungslichts,
wobei der vom Detektor ermittelte Wert vom Farbort des Umgebungslichts
abhängt. Vorzugsweise
ermittelt der Detektor dann den Farbort des Umgebungslichts oder
einen Messwert, der zum Farbort des Umgebungslichts direkt proportional ist,
oder um eine Messgröße, aus
der zum Beispiel durch das Steuermittel der Farbort errechnet werden kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
ist die vom Detektor ermittelte spektrale Eigenschaft die Farbtemperatur
des Umgebungslichts oder von der Farbtemperatur des Umgebungslichts
abhängig
und das Steuermittel ist geeignet, die korrelierte Farbtemperatur
des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von
der ermittelten spektralen Eigenschaft des Umgebungslichts einzustellen.
Das heißt,
im Betrieb des Steuermittels verarbeitet das Steuermittel die vom Detektor
ermittelten Werte und bestromt die Lichtquelle derart, dass das
von der Lichtquelle emittierte Licht eine korrelierte Farbtemperatur
aufweist, die von der Farbtemperatur des Umgebungslichts abhängt.
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Vorzugsweise
weicht die korrelierte Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten
Lichts dann um höchstens
zwanzig Prozent, bevorzugt höchstens
um zehn Prozent, besonders bevorzugt höchstens um fünf Prozent
von der Farbtemperatur des Umgebungslichts ab. Idealerweise stellt
das Steuermittel eine Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten
Lichts ein, die im Rahmen der Fehlertoleranzen von Detektor, Steuermittel
und Lichtquelle gleich der Farbtemperatur des Umgebungslichts ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
handelt es sich bei der vom Detektor ermittelten spektralen Eigenschaft
des Umgebungslichts um den Farbort des Umgebungslichts oder ist
von dem Farbort des Umgebungslichts abhängig und das Steuermittel ist
geeignet, den korrelierten Farbort des von der Lichtquelle emittierten
Lichts in Abhängigkeit
von der ermittelten spektralen Eigenschaft einzustellen. Das heißt, im Betrieb
des Steuermittels bestromt das Steuermittel in Abhängigkeit
vom Farbort des Umgebungslichts die Lichtquelle derart, dass der
korrelierte Farbort des von der Lichtquelle emittierten Lichts vom
Farbort des Umgebungslichts abhängt.
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In
diesem Fall ist das Steuermittel vorzugsweise geeignet, einen korrelierten
Farbort des von der Lichtquelle emittierten Lichts einzustellen,
der höchstens
um zwanzig Prozent, bevorzugt höchstens
um zehn Prozent, besonders bevorzugt höchstens um fünf Prozent
vom Farbort des Umgebungslichts abweicht.
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Idealerweise
stellt das Steuermittel einen korrelierten Farbort des von der Lichtquelle
emittierten Lichts ein, der im Rahmen der Fehlertoleranzen von Detektor,
Steuermittel und Lichtquelle gleich dem Farbort des Umgebungslichts
ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Beleuchtungsgeräts
umfasst die Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode und wenigstens eine
Xenonlampe. Die Leuchtdiode umfasst dabei vorzugsweise zumindest
einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im roten Spektralbereich
zu emittieren. Die Leuchtdiode kann weitere Leuchtdiodenchips umfassen,
die geeignet sein können
Licht im blauen und/oder grünen
Spektralbereich zu emittieren.
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Es
wird ferner ein optisches Aufzeichnungsgerät angegeben, mit einem der
hier beschriebenen optischen Beleuchtungsgeräte und einem Mittel zur Bild-Aufzeichnung.
Bei dem Mittel zur Bild-Aufzeichnung kann es sich zum Beispiel um
einen Bildsensor mit Speichervorrichtung oder einen Film handeln.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Aufzeichnungsgeräts
handelt es sich bei dem optischen Aufzeichnungsgerät um eines
der folgenden Geräte:
Mobiltelefon, Fotoapparat, Videokamera.
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Im
Folgenden wird das hier beschriebene optische Beleuchtungsgerät anhand
von Ausführungsbeispielen
und Figuren näher
erläutert.
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Die 1 zeigt
ein optisches Beleuchtungsgerät 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Draufsicht.
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Die 2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer für
das hier beschriebene optische Beleuchtungsgerät 1 geeigneten Lichtquelle 4 in
einer schematischen Draufsicht
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Die 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, und 5b zeigen schematisch
Auftragungen der CIE-Normfarbtafel, anhand derer die Betriebsweise
eines hier beschriebenen Beleuchtungsgeräts näher erläutert wird.
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In
den Ausführungsbeispielen
und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente
sind nicht als maßstabsgetreu
anzusehen, vielmehr können
einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt
sein.
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Die 1 zeigt
ein optisches Beleuchtungsgerät 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Draufsicht. Das optische Beleuchtungsgerät 1 umfasst
einen Detektor 2. Der Detektor 2 enthält zumindest
einen optischen Sensor 3. Der optische Sensor 3 ist
geeignet, eine spektrale Eigenschaft des auf ihn treffenden Lichts
zu ermitteln. Bei der spektralen Eigenschaft handelt es sich beispielsweise
um den Farbort und/oder die Farbtemperatur des auftreffenden Lichts.
Beispielsweise handelt es sich bei dem optischen Sensor 3 um
zumindest eine Fotodiode, zumindest einen Farbsensor und/oder zumindest
einen Spektrofotometer. Beispielsweise kann der Sensor 3 einen
Farbsensor umfassen, der geeignet ist, den Blau-Anteil des Umgebungslichts
zu ermitteln, einen Farbsensor, der geeignet ist, den Rot-Anteil
des Umgebungslichts zu ermitteln, sowie einen Farbsensor, der geeignet
ist, den Grün-Anteil
des Umgebungslichts zu ermitteln.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
dass es sich bei dem Sensor 3 um den Bildsensor oder einen
Teil des Bildsensors des optischen Aufzeichnungsgeräts handelt,
für das
das hier beschriebene optische Beleuchtungsgerät Verwendung findet. Bei dem Bildsensor
des optischen Beleuchtungsgeräts
kann es sich zum Beispiel um einen Charge-coupled Device (CCD)-Bildsensoren oder
einen CMOS-Sensor handeln.
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Das
optische Beleuchtungsgerät 1 umfasst ferner
eine Lichtquelle 4. Bei der Lichtquelle handelt es sich
um eine Lichtquelle, die zur Erzeugung von Blitzlicht und/oder kontinuierlicher
Beleuchtung geeignet ist.
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Handelt
es sich bei dem optischen Aufzeichnungsgerät, mit dem das Beleuchtungsgerät verwendet
wird, beispielsweise um einen Fotoapparat, so ist es ausreichend,
wenn die Lichtquelle zur Erzeugung von Blitzlicht geeignet ist.
Handelt es sich bei dem optischen Aufzeichnungsgerät um eine
Videokamera, ein Fotohandy oder einen Fotoapparat, so ist die Lichtquelle
vorzugsweise auch zur kontinuierlichen Ausleuchtung der Umgebung
geeignet.
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Im
in Verbindung mit der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel
umfasst die Lichtquelle 4 einen Leuchtdiodenchip 5g,
der geeignet ist, grünes Licht
zu emittieren, einen Leuchtdiodenchip 5r, der geeignet
ist, rotes Licht zu emittieren und einen Leuchtdiodenchip 5b,
der geeignet ist, blaues Licht zu emittieren. Optional kann die
Lichtquelle 4 zusätzlich
eine zusätzliche
Lichtquelle 6 enthalten, die geeignet ist, weißes Licht
zu erzeugen. Bei der zusätzlichen
Lichtquelle 6 handelt es sich beispielsweise um eine Xenonlampe
oder eine Leuchtdiode, die geeignet ist, weißes Licht zu erzeugen.
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Das
optische Beleuchtungsgerät 1 umfasst ferner
ein Steuermittel 7, das die vom Detektor 2 ermittelten
Werte verarbeitet und die Lichtquelle 4 entsprechend bestromt.
Wie weiter oben beschrieben stellt das Steuermittel 7 beispielsweise
den Farbort und/oder die korrelierte Farbtemperatur in Abhängigkeit
des Farbortes oder der Farbtemperatur des Umgebungslichts ein. Farbort
und/oder Farbtemperatur des Umgebungslichts werden dabei vom Detektor 2 ermittelt.
Bei dem Steuermittel 7 handelt es sich beispielsweise um
einen Mikrocontroller.
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Dem
optischen Beleuchtungsgerät
liegt dabei unter anderem die folgende Erkenntnis zugrunde: Beispielsweise
beim Fotografieren mit Kameras bei schlechten Lichtverhältnissen
ist oft eine Lichtquelle beispielsweise in Form eines Blitzlichtes
notwendig. Dieses zusätzliche
Blitzlicht, das sich mit dem bereits vorhandenen Umgebungslicht
mischt, hat eine Farbtemperatur, die bei herkömmlichen Blitzlichtern zirka 6500
Kelvin beträgt.
Diese Farbtemperatur kommt der Farbtemperatur von normalem Tageslicht
sehr nahe. Wird jedoch eine Aufnahme bei einer anderen Farbtemperatur
des Umgebungslichts – beispielsweise
bei einem Sonnenuntergang – gemacht,
so kommt es durch das Blitzlicht mit einer Farbtemperatur von zirka
6500 Kelvin zu einer Verfälschung
der eigentlichen Farbstimmung des aufgezeichneten Bildes. Das hier
beschriebene optische Beleuchtungsgerät 1 macht sich nun
die Idee zunutze, eine Lichtquelle zu benutzen, deren Spektrum mehrere
einzelne ansteuerbare Farbkomponenten aufweist. Dazu umfasst die Lichtquelle 4 beispielsweise
zumindest einen roten 5r, zumindest einen blauen 5b und
zumindest einen grünen
Leuchtdiodenchip 5g. Dadurch ist es möglich, das Blitzlicht entsprechend
dem vom Detektor 2 ermittelten vorherrschenden Farbeindruck
des Umgebungslichts einzustellen, so dass die Farbstimmung auf dem
Foto erhalten bleibt.
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Umfasst
die Lichtquelle 4 eine zusätzliche Lichtquelle 6,
wie eine Xenonlampe oder eine weiße Leuchtdiode, so wird das
Licht der zusätzlichen
Lichtquelle 6 mit dem Licht der grünen, roten und blauen Leuchtdiodenchips 5g, 5r, 5b gemischt.
Die Variationsmöglichkeit
des Farbeindrucks durch den Anteil der Leuchtdiodenchips ist dadurch
zwar vermindert, allerdings wird durch die zusätzliche Lichtquelle eine zusätzliche
Grundhelligkeit erreicht, was zu einer besseren Ausleuchtung der
zu fotografierenden oder aufzuzeichnenden Szenerie beiträgt.
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Die 2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer für
das hier beschriebene optische Beleuchtungsgerät 1 geeigneten Lichtquelle 4 in
einer schematischen Draufsicht. Die Lichtquelle 4 umfasst
eine Leuchtdiode 40, die eine Vielzahl von Leuchtdiodenchips 5g, 5r, 5b umfasst.
Bei den Leuchtdiodenchips handelt es sich beispielsweise um grüne Leuchtdiodenchips 5g,
rote Leuchtdiodenchips 5r und blaue Leuchtdiodenchip 5b.
Die Leuchtdiode 40 ist auf einem Anschlussträger 8 angeordnet,
der Leiterbahnen 80 umfasst. Bei dem Anschlussträger 8 handelt es
sich beispielsweise um eine Metallkernplatine oder einen dielektrischen,
zum Beispiel keramischen, Grundkörper,
auf den die Leiterbahnen 80 strukturiert sind.
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Auf
demselben Anschlussträger 8 wie
die Leuchtdiode 40 ist ferner der Detektor 2 mit
dem optischen Sensor 3 angeordnet.
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Weiter
ist auf dem Anschlussträger
das Steuermittel 7 angeordnet. Bei dem Steuermittel 7 handelt es
sich beispielsweise um einen Mikrocontroller. Die Lichtquelle 4,
die auch den Detektor 2 und das Steuermittel 7 umfassen
kann, kann mittels einer Anschlussstelle 9, die beispielsweise
Anschlusspins 10 umfasst, von außerhalb elektrisch kontaktiert
werden.
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Die 3 bis 5 zeigen
schematisch Auftragungen der CIE-Normfarbtafel,
anhand derer die Betriebsweise eines hier beschriebenen Beleuchtungsgeräts näher erläutert wird.
In den Normfarbtafeln ist der Weißpunkt E eingezeichnet, der
auf der Schwarzkörperkurve
liegt.
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In
der 3a ist mit dem Kreuz 11 eine
Farbtemperatur des Umgebungslichts von zirka 6500 Kelvin markiert.
Wird nun eine Szenerie, die mit normalem Tageslicht mit einer Farbtemperatur
von zirka 6500 Kelvin beleuchtet ist, mit der Lichtquelle 4 des Beleuchtungsgeräts ausgeleuchtet,
wobei die korrelierte Farbtemperatur des von der Lichtquelle 4 emittierten
Lichts ebenfalls 6500 Kelvin beträgt, so bleibt der Farbeindruck
erhalten und das aufgezeichnete Bild wird nicht verfälscht. Das
heißt,
die Farbtemperatur des Mischlichts aus dem Licht der Lichtquelle 4 und
dem Umgebungslicht weist ebenfalls eine Farbtemperatur von 6500
Kelvin auf, die durch das Kreuz 12 gekennzeichnet ist.
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Die 4a zeigt nun eine Farbtemperatur von zirka
3000 Kelvin, die mit dem Kreuz 11 gekennzeichnet ist. Diese
Farbtemperatur entspricht beispielsweise einem Umgebungslicht bei
rötlicher Abend-
oder Morgendämmerung.
Wird eine solche Szenerie nun mit Licht aus der Lichtquelle 4 beleuchtet,
die eine Farbtemperatur von 6500 Kelvin aufweist, so verschiebt
sich der Farbort des Mischlichts stark in Richtung 6500 Kelvin,
wie in der 4b mit dem Kreuz 12 angedeutet.
Das heißt,
eine Beleuchtung der Szenerie mit nicht angepasstem Licht der Lichtquelle 4 würde zu einer
Verfälschung
führen.
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In
Verbindung mit der 5a ist nochmals die
gleiche Situation, wie sie in Verbindung mit der 4a beschrieben
ist, gezeigt. Das heißt,
das Umgebungslicht weist eine Farbtemperatur von zirka 3000 Kelvin
auf. Mithilfe des hier beschriebenen optischen Beleuchtungsgeräts wird
zumindest eine spektrale Eigenschaft des Umgebungslichts – wie beispielsweise
dessen Farbtemperatur – ermittelt und
die zu fotografierende Szenerie mit einem Licht der Lichtquelle 4 ausgeleuchtet,
das an diese spektrale Eigenschaft angepasst ist. Das heißt, das
Licht der Lichtquelle 4 weist beispielsweise eine Farbtemperatur
von ebenfalls 3000 Kelvin auf. Es ergibt sich eine durch das Kreuz 12 markierte
Farbtemperatur des Mischlichts aus Umgebungslicht und Licht der Lichtquelle 4,
deren Farbtemperatur der Farbtemperatur des Umgebungslichts entspricht.
Auf diese Weise ist die zu fotografierende Szenerie mit dem originalen
Farbort beleuchtet, wodurch ein realer Farbeindruck entsteht.
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Verwendet
man anstelle oder zusätzlich
zu einer Xenonlampe oder einer weißen Leuchtdiode eine Lichtquelle 4,
deren Spektrum drei einzelne ansteuerbare Komponenten aufweist – wie beispielsweise
einen roten 5r, einen grünen 5g oder einen blauen
Leuchtdiodenchip 5b – so
ist es möglich,
mit dem vorherrschenden Farbeindruck des Umgebungslichts auf die
zu fotografierende Szenerie zurückzublitzen
und dadurch die Atmosphäre
beziehungsweise den Farbeindruck aus der Realität auf das Foto zu übertragen.
Stellt man sich beispielsweise einen Sonnenuntergang am Meer vor
und möchte bei
dieser Farbstimmung ein Portrait mit einer Kamera erstellen, so
ist das Umgebungslicht für
ein scharfes Foto eventuell zu gering und hat eine Farbtemperatur
von zirka 3000 Kelvin. Blitzt man nun mit einem tageslichtweißen Blitz
mit 6500 Kelvin auf die zu fotografierende Person, so wird die Stimmung
durch den tageslichtweißen
Blitz verfälscht
beziehungsweise zerstört.
Um diese Verfälschung
zu vermeiden, nimmt man das Spektrum und/oder den Farbort des restlichen
Umgebungslichts auf und blitzt mit diesem beziehungsweise einem ähnlichen
Spektrum, das heißt
mit Licht mit einer Farbtemperatur von zirka 3000 Kelvin zurück, um bei
der Beleuchtung des Objekts denselben Farbeindruck zu erhalten,
den das natürliche
Umgebungslicht hervorruft.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr
umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst
nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen
angegeben ist.