DE102007053607B4

DE102007053607B4 - digital camera

Info

Publication number: DE102007053607B4
Application number: DE102007053607A
Authority: DE
Inventors: Torsten Stagas; Andreas Richter
Original assignee: Ibak Helmut Hunger GmbH and Co KG
Current assignee: Ibak Helmut Hunger GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: DE102007053607A1

Abstract

Kamera für die Rohrinspektion mit einer Linse, einer Blende, einem Fotosensor und einer Leuchte,
gekennzeichnet durch
eine einen Temperatursensor aufweisende Steuerung,
die bei Messung einer eine vorbestimmte Temperatur übersteigenden Temperatur ein Öffnen der Blende und ein Verringern der Lichtstärke der Leuchte bewirkend eingerichtet ist.Pipe inspection camera with a lens, a shutter, a photosensor and a lamp,
marked by
a controller having a temperature sensor,
which, upon measurement of a temperature exceeding a predetermined temperature, is arranged to effect opening of the shutter and decreasing the light intensity of the lamp.

Description

Die Erfindung betrifft eine Digitalkamera. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Digitalkamera für den Einsatz als Rohrinspektionseinrichtung, beispielsweise als Bestandteil eines Rohrinspektionswagens.The The invention relates to a digital camera. In particular, the Invention a digital camera for the use as a pipe inspection device, for example as a component a pipe inspection car.

Die naturgetreue fotografische Abbildung von Objekten durch Verwendung von Digitalkameras, sei es durch einen Hobbyfotografen oder in industriellen Anwendungen, wird regelmäßig durch das Phänomen des thermischen Rauschens beeinträchtigt. So kann beispielsweise beobachtet werden, dass digitale fotografische Landschaftsaufnahmen im Winter kontrastreicher sind als im Sommer.The Lifelike photographic illustration of objects through use from digital cameras, be it by a hobby photographer or in industrial Applications, is regularly through the phenomenon affected by the thermal noise. So, for example be observed that digital photographic landscape photographs in winter are more contrasted than in summer.

Dieses liegt daran, dass die Fotoelemente der Digitalkamera nicht nur bei Lichteinfall Elektronen freisetzen, sondern auch bei Wärmeeinwirkung (sog. Dunkelstrom), wobei das thermische Rauschen an warmen Orten, die zugleich schlecht beleuchtetet sind und an denen im Wesentlichen mit einer langen Belichtungszeit und großer Blende gearbeitet werden muss, am stärksten auftritt.This is because the photo elements of the digital camera not only at Light incidence electrons release, but also when exposed to heat (so-called dark current), whereby the thermal noise in warm places, which at the same time are poorly lit and in which, in essence with a long exposure time and a large aperture, the strongest occurs.

Zwar können die Fotosensoren gekühlt werden, z. B. mit Peltierelementen, diese Art Kühlung wird jedoch das thermische Rauschen nur teilweise herabsetzen können. Sofern Digitalaufnahmen bei extrem dunklen Verhältnissen und deshalb mit künstlicher, extrem lichtstarker Beleuchtung, beispielsweise bei der Inspektion von Rohrleitungen, vorgenommen werden müssen, erzeugt die Beleuchtung mitunter eine derart große Wärme, dass die bekannten Einrichtungen der Kamera zur Kühlung des Fotosensors nicht ausreichen und die Aufnahmen weiterhin verrauscht sind. Dieses gilt für den Fall einer Rohrinspektionskamera umso mehr, da hier die Komponenten der Kamera und die Elemente zur Beleuchtung auf engstem Raum vereint sind und eine lichtstarke Ausleuchtung des Sichtfelds der Kamera im Rohr notwendig ist.Though can the photosensors cooled be, for. B. with Peltier elements, but this type of cooling is the thermal Reduce noise only partially. Unless digital shots in extremely dark conditions and therefore with artificial, extremely bright illumination, for example during the inspection of piping, must be made, generates the lighting sometimes such a big one Warmth, that the known facilities of the camera for cooling the Photo sensors are not enough and the recordings continue to be noisy are. This applies to the case of a pipe inspection camera all the more, since here are the components the camera and the lighting elements in a confined space are and a bright illumination of the field of view of the camera in the pipe is necessary.

Schließlich ist dabei auch zu beachten, dass das komplexe Zusammenspiel von Vergrößerung, Blende, Belichtungszeit bzw. Beleuchtung und Temperatur nur in einigen wenigen Kombinationen zu befriedigenden Ergebnissen führt. Ein automatischer Abgleich der einzelnen Faktoren wäre daher wünschenswert, da eine manuelle Einstellung zeitaufwändig ist und bei fehlerhafter Handhabung nur zu unreichenden Ergebnissen führt.Finally is It should also be noted that the complex interaction of magnification, aperture, Exposure time or lighting and temperature only in a few Combinations leads to satisfactory results. An automatic adjustment the single factors would be therefore desirable manual adjustment is time consuming and faulty Handling leads only to unsatisfactory results.

Zwar sind aus der JP 02-131 084 A und der EP 1 278 369 A2 bereits Automatismen zur Reduktion thermischen Rauschens bekannt – diese gehen jedoch zu Lasten der Bildqualität.Although are from the JP 02-131 084 A and the EP 1 278 369 A2 already known automatisms for reducing thermal noise - but these are at the expense of image quality.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kamera zu schaffen, mit der bei künstlicher Beleuchtung, bei der gleichzeitig viel Wärme entsteht, rauscharme Aufnahmen hoher Güte möglich sind.task The invention is therefore to provide a camera, with at artificial Lighting, which creates a lot of heat at the same time, low noise recordings high quality possible are.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kamera mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kamera an.The The object is achieved by a Camera solved with the features of claim 1. The subclaims give advantageous embodiments of the camera according to the invention.

Grundgedanke der Erfindung ist es, das Verhältnis von Öffnung der Blende und Lichtstärke der Leuchte in Abhängigkeit von der Temperatur derart zu regulieren, dass möglichst wenig thermisches Rauschen in Erscheinung tritt.basic idea The invention is the ratio from opening the aperture and light intensity the luminaire in dependence to regulate the temperature in such a way that as little as possible thermal noise appears in appearance.

Erfindungsgemäß besteht die Kamera aus einer Linse, einer Blende, einem Fotosensor, einer Leuchte und einer auf die Blende und die Leuchte wirkenden Steuerung, die einen Temperatursensor aufweist.According to the invention the camera from a lens, a shutter, a photosensor, a light and a control acting on the panel and the lamp, the having a temperature sensor.

Es versteht sich, dass die Kamera in der Regel nicht eine einzelne Linse, sondern ein ganzes Linsensystem mit mehreren hintereinander angeordneten Linsen aufweisen wird. Ebenso selbstverständlich ist, dass die Leuchte kein integraler Bestandteil der Kamera sein muss, sondern von dieser getrennt als eigenständiges Bauteil vorliegen kann. Zur Ausführung der Erfindung ist lediglich entscheidend, dass die Steuerung auf die Leuchte wirken kann – dieses kann leitungsgebunden oder bei von der Kamera entfernt angeordneter Leuchte per Funk erfolgen. Dabei können auch mehrere Leuchten vorgesehen sein.It It is understood that the camera is usually not a single one Lens, but a whole lens system with several in a row arranged lenses will have. It goes without saying that the light does not have to be an integral part of the camera, but may be separated from this as a separate component. For execution The invention is only critical that the control on the lamp can work - this one Can be wired or remote from the camera Lamp made by radio. It can also be several lights be provided.

Der Temperatursensor misst bevorzugt die Temperatur des Fotosensors, der als CCD- oder CMOS-Sensor ausgebildet sein kann, um eine möglichst enge Korrelation zwischen gemessener Temperatur, damit zu erwartendem thermischen Rauschen und der Effektivität der aus der gemessenen Temperatur abgeleiteten Steuerung von Lichtstärke und Öffnung der Blende gewährleisten zu können. Der Temperatursensor kann aber auch an anderer vorteilhafter Position angebracht sein.Of the Temperature sensor preferably measures the temperature of the photo sensor, which may be formed as a CCD or CMOS sensor to a possible close correlation between measured temperature, thus expected thermal noise and the effectiveness of the measured temperature ensure derived control of light intensity and aperture of the aperture to be able to. Of the Temperature sensor can also be at another advantageous position to be appropriate.

Die den Temperatursensor aufweisende Steuerung wirkt sowohl auf die Blende als auch auf die Lichtstärke der Leuchte, die bevorzugt eine LED oder eine Gruppe von LED aufweist. Bevorzugt weist die Leuchte eine lichtstarke LED zur Beleuchtung des Kamerasichtfelds mit hoher Lichtstärke und eine lichtschwache LED zur Beleuchtung des Kamerasichtfelds mit niedriger Lichtstärke auf, wobei beide LED besonders bevorzugt stufenlos regelbar sind. Selbstverständlich kann es sich dabei auch um lichtstarke und lichtschwache Gruppen von LED handeln.The the temperature sensor having control acts both on the Aperture as well as the light intensity the lamp, which preferably has an LED or a group of LEDs. Preferably, the lamp has a high-intensity LED for illumination the camera field of view with high light intensity and a faint LED for illuminating the camera field of view with low light intensity on, wherein both LEDs are particularly preferably infinitely variable. Of course you can These are also light and faint groups of LED act.

Am Beispiel einer zur Inspektion von Rohrleitungen verwendeten Kamera ist die erfindungsgemäße Kamera nun zu folgendem Arbeitsablauf eingerichtet:The example of a camera used to inspect pipelines is the invention Now set up the camera for the following workflow:

Die Kamera wird in die Rohrleitung eingebracht und ist bei hoher Lichtstärke und mittlerer Blendenöffnung zur fotografischen Aufnahme einsetzbar. Mit zunehmender Verweildauer im Rohr wird die Temperatur des Fotosensors aufgrund der hohen Lichtstärke zunehmen und es besteht die Gefahr, dass das thermische Rauschen des Fotosensors die Bildqualität beeinflusst. Daher ist die den Temperatursensor aufweisende Steuerung dazu eingerichtet, bei Messung einer vorbestimmten Temperatur derart auf die Leuchte einzuwirken, dass die Lichtstär ke der Leuchte verringert wird. Dazu kann beispielsweise die Lichtstärke der Leuchte durch Verringern der Lichtstärke der LED oder einer Gruppe von LED oder durch Umschalten einer ersten Gruppe von LED mit hoher Lichtstärke auf eine zweite Gruppe von LED mit niedriger Lichtstärke verringert werden.The Camera is inserted into the pipeline and is at high light intensity and middle aperture used for photographic recording. With increasing length of stay In the tube, the temperature of the photo sensor will increase due to the high light intensity and there is a risk that the thermal noise of the photo sensor the picture quality affected. Therefore, the controller having the temperature sensor is configured to on a measurement of a predetermined temperature so on to affect the lamp that reduces the light intensity of the lamp becomes. For this purpose, for example, the light intensity of the lamp by reducing the light intensity the LED or a group of LEDs or by switching a first one Group of high-intensity LED reduced to a second group of low-intensity LEDs become.

Gleichzeitig wirkt die Steuerung bei der vorbestimmten Temperatur über eine Elektronik derart auf die Blende, dass die Öffnung der Blende vergrößert wird; hierzu ist die Öffnung der Blende mittels eines Motors einstellbar. Das Verhältnis von Lichtstärke zu Blendenöffnung bleibt annähernd gleich, sodass der Benutzer der erfindungsgemäßen Kamera keine Änderung in der Bildqualität wahrnimmt. Gleichzeitig wird eine Zunahme des thermischen Rauschens wirksam verhindert.simultaneously the controller acts at a predetermined temperature over a Electronics so on the aperture that the aperture of the aperture is increased; this is the opening the aperture adjustable by means of a motor. The ratio of luminous intensity to aperture remains approximate same, so that the user of the camera according to the invention no change in the picture quality perceives. At the same time, there is an increase in thermal noise effectively prevented.

Im weiteren Arbeitsablauf kann eine weitere Temperaturerhöhung dadurch verhindert werden, dass die Steuerung sukzessive – um ein weiteres Ansteigen der Temperatur zu verhindern – die Lichtstärke weiter herabsetzt und die Blende weiter öffnet, bis die Blende maximal geöffnet und die Lichtstärke auf ein zur Begutachtung des Rohres noch geeignetes Minimum herabgesetzt ist. Steigt die Temperatur über dieses Kameraeinstellung dennoch weiter an, wird das thermische Rauschen die Bildqualität bemerkbar beeinflussen.in the further workflow can further increase the temperature thereby prevents the controller successively - by a to prevent further increase in temperature - the light intensity continues decreases and the aperture continues to open until the aperture maximum open and the light intensity reduced to a suitable for inspection of the tube still suitable minimum is. If the temperature rises above this camera setting still continues, the thermal becomes Noise the picture quality noticeably affect.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedoch wird nach Erreichen der vorbestimmten Temperatur ein weiterer Temperaturanstieg in Kauf genommen, sodass die Veränderung der Blende und der Lichtstärke über einen bestimmten Temperaturbereich bewirkt wird. Bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur wird die Steuerung die Lichtstärke erst bei weiterem Ansteigen der Temperatur verringern und die Blende öffnen, bis schließlich eine Temperatur erreicht ist, der eine Einstellung von niedriger Lichtstärke und maximal geöffneter Blende zugeordnet ist, die noch die Begutachtung einer qualitativ guten Bildaufnahme ermöglichen. Erst bei einem weiteren Ansteigen der Temperatur über den vorbestimmten Temperaturbereich hinaus wird die Bildqualität durch thermisches Rauschen sichtbar beeinflusst werden.To However, a preferred embodiment of the invention will after reaching the predetermined temperature, a further increase in temperature in purchasing taken, so the change the aperture and the light intensity over a certain temperature range is effected. Upon reaching the predetermined Temperature, the controller will be the light intensity only on further increase reduce the temperature and open the aperture until finally a Temperature is reached, which is a setting of low light intensity and maximum open Aperture is assigned, which is still the appraisal of a qualitative allow good image capture. Only at a further increase in temperature above the predetermined Temperature range, the picture quality is due to thermal noise be influenced visibly.

Sollte die bevorzugt am Fotosensor gemessene Temperatur hingegen im vorbestimmten Temperaturbereich oder unter die vorbestimmte Temperatur sinken, wird die Blende wieder geschlossen und die Lichtstärke der Leuchte wieder erhöht.Should the preferred temperature measured at the photo sensor, however, in the predetermined Temperature range or below the predetermined temperature, the shutter is closed again and the light intensity of the Light raised again.

Die Lichtstärke der Leuchte und die Öffnung der Blende sind dabei bevorzugt stufenlos regelbar, sodass die temperaturbedingte Änderung des Verhältnisses von Lichtstärke zu Öff nung der Blende von einem Benutzer nicht wahrgenommen werden kann, wobei auch eine Änderung des Rauschens nicht oder nur minimal zu beobachten ist.The luminous intensity the lamp and the opening of the Aperture is preferably infinitely variable, so that the temperature-induced change of the relationship of light intensity to opening the aperture can not be perceived by a user, where also a change of the noise is not or only minimally observed.

Die einzig wahrnehmbare Veränderung ist bei Zunahme der Temperatur und damit Erweiterung der Blendenöffnung eine gleichzeitige Abnahme der Schärfentiefe, die bei Absinken der Temperatur und damit bei Verkleinerung der Blende wieder zunimmt. Daher kann je nach Fokussierung eine Nachregulierung des Fokus notwendig sein.The only perceptible change is with increasing temperature and thus extension of the aperture one simultaneous decrease in the depth of field, the decrease in temperature and thus in reduction of Aperture increases again. Therefore, depending on the focus, a readjustment to be necessary for the focus.

Claims

Camera for the pipe inspection with a lens, a shutter, a photosensor and a lamp, marked by a a temperature sensor having control, when measuring a predetermined Temperature exceeding Temperature open the aperture and reducing the luminous intensity of the luminaire arranged effecting is.

Camera according to claim 1, characterized in that the temperature sensor for measuring the temperature of the photo sensor is set up.

Camera according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the aperture and the light intensity of the lamp continuously adjustable are.

Camera according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the lamp is a high-intensity LED for illumination the camera field of view with high light intensity and a faint LED for illuminating the camera field of view with low light intensity.