DE102008052679A1 - Digitalkamerasensor, Digitalkamera sowie Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes - Google Patents

Digitalkamerasensor, Digitalkamera sowie Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes Download PDF

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Abstract

Bei einem Aufnahmeverfahren für ein Kamerabild mit einer Digitalkamera, die einen Digitalkamerasensor und Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors über eine vorgegebene Belichtungszeit umfasst, kann die Dynamik dadurch erhöht werden, dass während der vorgegebenen Belichtungszeit sequentiell wenigstens zwei Teilbilder von dem Digitalkamerasensor aufgenommen werden, die anschließend zu einem Gesamtbild zusammengeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Digitalkamerasensor, eine Digitalkamera sowie ein Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes mit einer Digitalkamera.
  • Entsprechende Digitalkamerasensoren, Digitalkameras, sowie Aufnahmeverfahren sind bereits hinlänglich auf dem Stand der Technik bekannt. Hierbei gibt es auch eine Vielzahl an verschiedensten Maßnahmen, mit denen die Bildqualität von hiermit aufgenommen Kamerabildern verbessert werden soll. Derartige Maßnahmen sind beispielsweise die Verwendung eines Multishot–Verfahrens, bei welchem ein Farbfilter verschoben und mehrere Teilbilder hintereinander aufgenommen werden, um bei gleichbleibender Auflösung verschiedene Farben aufnehmen zu können. Auch ist es beispielsweise zu Vermeidung von Blooming bekannt, ein „anti-blooming gate” zu verwenden, bei welchen überschüssige Ladung bei einem CCD-Sensor abgeleitet wird, wenn ein entsprechendes Pixel überbelichtet also der diesbezügliche Potentialtopf zu Gänze mit entsprechenden Ladungen gefüllt ist. Auch bei CMOS-Sensoren (AP-Sensoren, active Pixel sensor) sind Maßnahmen zur Verbesserung bekannt, wie beispielsweise der CMOS-Vollfarbsensor der Firma Foveon, der ohne Mosaikfilter und ohne dreifach Belichtung auskommt und trotzdem volle drei Farbeninformation liefert, indem übereinanderliegende farbempfindliche Schichten vorgesehen sind. Hierdurch lässt sich der Nachteil von CMOS-Sensoren, der geringe Füllfaktor also das Verhältnis der Fotoempfindlichen zur gesamten Pixelfläche, ausgleichen.
  • Neben derartigen Maßnahmen, die unmittelbar am Sensor vorgesehen sind, sind auch Maßnahmen bekannt, die bei einer nachträglichen Bildnachbearbeitung vorgenommen werden, indem mehrere Einzelbilder zu einem Gesamtbild über entsprechende Software zusammengesetzt werden, wobei diesbezüglich insbesondere das HDR-Verfahren (high dynamic range) zu nennen ist, bei welchen Aufnahmen mit verschiedenen Belichtungszeiten bei statischen Aufnahmeszenen mit extrem hohen Helligkeitsumfang nachträglich fotografisch korrekt dargstellt werden können.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen gattungsgemäßen Digitalsensor, eine gattungsgemäße Digitalkamera bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes derart zu gestalten, dass ein gegenüber dem Stand der Technik noch weiter verbessertes Kamerabild aufgenommen werden kann.
  • Als Lösung wird ein Digitalkamerasensor mit einer Vielzahl an lichtempfindlichen Pixeln, die in einer Matrix angeordnet sind und während eines Belichtungsvorgangs mit einer maximalen Lichtmenge belastbar sind, vorgeschlagen, welcher sich durch Mittel zur Bestimmung der über die maximale Lichtmenge hinaus gehenden Lichtmenge auszeichnet.
  • Durch die Bestimmungsmittel kann einerseits bei überbelichteten Pixeln dennoch ein Bild auch in dem überbelichteten Bereich erzeugt werden, indem an Hand der mittels der Bestimmungsmittel bestimmten Lichtmenge das entsprechende Bild bestimmt wird. Andererseits kann über die nicht überbelichteten Pixel auch in dunkleren Bildbereichen ein entsprechendes Bild in an sich bekannter Weise bestimmt werden.
  • Vorzugsweise weist der Digitalkamerasensor Mittel zum Zwischenspeichern eines ersten, anhand der in dem jeweiligen Pixeln während des Belichtungsvorgangs aufgenommenen Lichtmengen erfassten Teilbildes und eines zweiten, anhand der für die jeweiligen Pixel durch die Bestimmungsmittel bestimmten Lichtmenge erfassten Teilbildes auf. Die Teilbilder können in einem zweiten Schritt, je nach konkreter Umsetzung der vorliegenden Erfindung, zu einem Gesamtbild zusammengefasst werden.
  • In einer praktischen Ausgestaltung ist es beispielweise möglich, die an sich zur Vermeidung von Blooming bekannten „anti-blooming gates” mit ihrem Überlauf dahingehend zu modifizieren, dass der elektrische Überlauf pixelweise mit einem Verstärker, wie er beispielsweise aus der CMOS-Technik bekannt ist, verknüpft wird. Auf dieser Weise ist es möglich, einerseits die Informationen aus dem CCD-Teilsensor für die normal belichteten Bereiche und anderseits die aus dem unmittelbar die Spannung messenden Teil gemessenen Informationen für die überbelichteten Bereiche zu nutzen. Ebenso ist es denkbar, den Überlauf eines „anti-blooming gates” auch je Pixel mit einem weiteren Potentialtopf, wie er an sich CCD-Technologie bekannt ist, zu verbinden, um diesen dann entsprechend für die überbelichteten Bereiche auszuwerten. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass, je nach konkreter Ausgestaltung, auch andere Umsetzungsmöglichkeiten genutzt werden können.
  • Insbesondere ist es auch denkbar, dass die Bestimmungsmittel eine Einrichtung zum Erfassen des Zeitpunktes, an welchen die während des Belichtungsvorganges erfasste Lichtmenge bei einem Pixel die maximale Lichtmenge übersteigt, aufweisen. Auch auf diese Weise ist es möglich, in den überbelichteten Bereichen Informationen zu ermitteln, die zur Bestimmung eines Teilbildes genutzt werden können. Hierbei ist dabei davon auszugehen, dass bei einem Pixel, bei welchem die maximale Lichtmenge sehr schnell erreicht wird, auch bei noch längeren Belichtungszeiten weitere Photonen zu Ereignissen führen. Dementsprechend ist es somit möglich, anhand des Zeitpunktes, an welchem die maximale Lichtmenge eines Pixels erreicht ist, auf die vermutlich insgesamt während des Belichtungsvorganges aufgetretene Lichtmenge zu extrapolieren.
  • Hierbei ist es beispielsweise in einer konkreten Umsetzung möglich, den Überlauf eines CCD-Sensors, der mit einem anti-blooming gate versehen ist, je Pixel unmittelbar mit einem Zählwerk zu verwenden, wozu beispielweise der Takt, mit welchem der entsprechende Digitalsensor betrieben wird, genutzt werden kann. Da dieser Takt als Rechteck-Signal vorliegt, kann durch einen entsprechenden Taktzähler der entsprechende Zeitpunkt unmittelbar digital erfasst werden. In diesem Zusammenhang versteht es sich, das bei diesem Beispiel eine kurze Zeit beziehungsweise eine niedrige Zahl an gezählten Takten für eine sehr hohe Belichtung steht.
  • Ebenso schlägt die Erfindung eine Digitalkamera vor, welche eine Digitalkamerasensor, einen elektronischen Bildspeicher, Mittel zur Übergabe eines von dem Digitalkamerasensor erfassten Bildes an den Bildspeicher und Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors vorgegebene Belichtungszeit umfasst und welche sich dadurch auszeichnet, dass der Digitalkamerasensor Mittel zum Zwischenspeichern mehrerer, während der vorgegebenen Belichtungszeit sequentiell aufgenommener Teilbilder aufweist.
  • Eine derartige Anordnung ermöglicht es insbesondere, ein Kamerabild mit einer Digitalkamera, die einen Digitalkamerasensor und Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors über eine vorgegebene Belichtungszeit umfasst, aufzunehmen, wobei während der vorgegebenen Belichtungszeit sequentiell wenigstens zwei Teilbilder von den Digitalkamerasensor aufgenommen werden, die anschließend zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden können. Hierbei schlägt vorliegende Erfindung ein derartiges Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vor.
  • In Abweichung von aus dem Stand der Technik bekannten Digitalkameras bzw. Aufnahmeverfahren, bei denen beispielsweise in dem Foveon CMOS-Vollfarbsensor (der Firma Foveon) Teilbilder in verschiedenen Farben gleichzeitig aufgenommen werden, bei denen beispielsweise bei dem Sensor Super CCD SR je Bildpunkt zwei CCD-Elemente mit verschiedenen Lichtempfindlichkeit vorgesehen sind, die gleichzeitig verschieden belichtete Bilder aufnehmen, oder bei denen beispielsweise in dem HDR-Bildsensor von Panasonic mehrere Bilder zu diversen, vorgegebenen Belichtungszeiten sequentiell hintereinander aufgenommen werden, liefert vorliegende Erfindung mehrere Aufnahmen, die sequentiell hintereinander und innerhalb der vorgegebenen Belichtungszeit gefertigt sind. Dieses hat zur Folge, das letztlich ohne weiteres bewegte Motive aufgenommen werden können, solange die erfindungsgemäß vorgegebene Belichtungszeit ausrechend kurz ist, dass das entsprechende Motiv als während der Belichtungszeit angesehen werden kann, wie dieses auch bei ganz normalen handelsüblichen Farbfilm- oder Digitalkameras der Fall ist, wobei gegebenenfalls durch eine Objektbewegung auftretende Artefakte auch bei derartigen Kameras vom Fotografen gewollt und dementsprechend auch bei der hier dargestellten Erfindung in Erscheinung treten können.
  • In einer konkreten Umsetzung des vorgenannten Teilaspekts vorliegender Erfindung können beispielsweise bei einer herkömmlichen CCD-Kamera während der vorgegebenen Belichtungszeit mehrere Teilbilder aufgenommen werden. Dieses kann beispielsweise ein Teilbild mit einer sehr kurzen Belichtungszeit, z. B. 1/2000 s, und ein Teilbild mit einer verhältnismäßig langen Belichtungszeit, z. B. 1/60 s; sein, die während einer vorgegebenen Belichtungszeit von 1/50 s, die üblicherweise als verwacklungsfrei auch freihändig photographierbar gilt, sein. Bei dieser beispielhaften konkreten Umsetzung verbleiben zumindest 1/400 s zum Auslesen des CCD-Speichers, die bei entsprechend modernen CCD- Speichern auch für das Auslesen ausreichend sind. Es versteht sich, dass ggf. auch ein geeigneter Zwischenspeicher vorgesehen sein kann.
  • Insbesondere bei vorgenannter Verfahrensweise, aber auch im Übrigen, kann durch an sich bekannte Bildstabilisatoren die vorgegebene Belichtungszeit, ebenso auch die Belichtungszeit für die Teilbilder, entsprechend verlängert werden, um die Gesamteffekte der vorliegenden Erfindung, insbesondere für dunkle Bildbereiche, noch zu verstärken.
  • Vorzugsweise weist bereits der Digitalkamerasensor Mittel zur Aufsummierung der Teilbilder zu einem Gesamtbild auf, sodass einem Anwender letztlich ein Bild mit einer herausragenden Dynamik in einem an sich bekannten Bildformat zu Verfügung steht. Gegebenenfalls kann der Digitalkamerasensor auch derart geschaltet sein, dass die entsprechenden Teilbilder in einem HDR-Dateiformat ausgegeben werden, sodass die Teilbilder separat, beispielsweise in einem bereits bekannten Bildverarbeitungsprogramm, entsprechend aufsummiert werden können. Andererseits versteht es sich, dass bereits in der Kamera entsprechende Bearbeitungsmodule auch außerhalb des Sensors vorgesehen sein können, um beispielsweise entsprechend der Histogramme der Teilbilder bzw. eines Gesamthistogramms oder anhand anderer Informationen das Gesamtbild aussummieren zu können.
  • Vorzugsweise enthält jedes der Teilbilder sämtliche Farbformationen, sodass letztlich es sich bei diesen Teilbildern um Vollbilder handelt, die gegebenenfalls auch einzeln ausgegeben werden und als Fotografie genutzt werden können. In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Vollbild” ein Bild, welches sämtliche Farbinformationen, die aufzunehmen sind, enthält und somit von einem Bild zu unterscheiden ist, welches lediglich Informationen einer Farbe enthält, wie dieses bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Multishot-Verfahren bekannt ist, bei welchem hintereinander mehrere Aufnahmen durch verschiedenfarbige Filter gemacht werden, um diese anschließend zu einem Farbbild zusammenzufügen.
  • Enthalten bereits die Teilbilder sämtliche Farbinformationen und sind somit Vollbilder, besteht die Möglichkeit äußerst flexibel aus den Teilbildern ein Gesamtbild unter Berücksichtigung lokaler bzw. pixelweiser Lichtmengen, also unter Berücksichtigung von lokalen Unter- oder Überbelichtungen, zusammenzusetzen.
  • Je nach konkreter Ausgestaltung der Digitalkamera kann diese einen Hauptverschluss zur Darstellung der vorgegebenen Belichtungszeit und wenigstens einen Nebenverschluss zur Darstellung einer Teilbelichtungszeit der Teilbilder aufweisen. Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, dass der Hauptverschluss noch weitere Aufgaben, wie beispielsweise die Bewegung eines Spiegels bei einer Spiegelreflexkamera, übernimmt und nicht mit der verhältnismäßigen hohen Frequenz bzw. mit entsprechend kurzen Verschlusszeiten für die einzelnen Teilbilder geschlossen werden muss, was – je nach konkreter Ausgestaltung der Digitalkamera – jedoch ohne weiteres ebenfalls umsetzbar sein kann. Der Nebenverschluss, der insbesondere auch elektronisch ausgestaltet sein kann, kann hingegen auf verhältnismäßig kurzen Taktzeiten, insbesondere auch auf unter 1/250 s, optimiert sein, um so zielgerichtet eine große Zahl an Teilbildern während der vorgegebenen Belichtungszeit zu ermöglichen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung vorliegenden Aufnahmeverfahrens werden die während der vorgegebenen Belichtungszeit aufgenommenen Teilbilder über gleichgroße Teilzeiten aufgenommen. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders flexible Aufsummierung des Gesamtbildes aus den verschiedenen Teilbildern. Es versteht sich jedoch, dass während der vorgegebenen Belichtungszeit auch voneinander abweichende Teilzeiten zur Aufnahme der Teilbilder genutzt werden können, sodass beispielsweise während einer vorgegebenen Belichtungszeit von 1/60 s, die an sich für die Freihandfotografie noch als ausreichend kurz gilt, um verwacklungsfreie Bilder zu erzeugen, bei einem Teilbild mit einem 1/500 s, einem Teilbild mit 1/250 s und einem Teilbild mit einem 1/1250 s 1/375 s für Verschluss- und Rechenzeiten verbleiben.
  • Andererseits ermöglicht die Aufnahme der Teilbilder über gleichgroße Teilzeiten, wie sie erfindungsgemäß bevorzugt wird, ohne weiteres eine zeitabhängige Erfassung der während der vorgegebenen Belichtungszeit von dem Digitalkamerasensor aufgenommenen Lichtmenge, wobei aus den auf diese Weise erfassten Daten entsprechend, wie bereits vorstehend beschrieben, ein Gesamtbild gewonnen werden kann.
  • Eine derartige zeitabhängige Erfassung der während der vorgegebenen Belichtungszeit von dem Digitalkamerasensor aufgenommenen Lichtmenge ermöglicht es, auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung, den Belichtungsvorgang nachträglich zu rekonstruieren, sodass das Gesamtbild in optimaler Weise aus den einmal gewonnenen Daten zusammen gesetzt werden kann, indem der Belichtungsvorgang nachträglich, virtuell, simuliert und für jedes Pixel bzw. für einzelne Teilbereiche eines Bildes optimiert durchgeführt werden kann.
  • Eine entsprechende Simulation des Belichtungsvorgangs lässt sich besonders gut durchführen, wenn für jedes Pixel des Digitalkamerasensors eine zeitabhängige Erfassung, vorzugsweise in gleichem Takt, erfolgt. Mit diesen Daten lässt sich der Belichtungsvorgang komplett nachträglich simulieren, wobei es letztlich lediglich von den Taktzeiten abhängt, welche Spielräume dann bei der Simulation des Belichtungsvorganges verbleiben.
  • Eine derartige zeitabhängige Erfassung entspricht dann an sich einer zeitabhängigen Erfassung, wie sie bei digitalen Vorgängen ohnehin erfolgen muss, indem in ausreichend kurzen Zeitintervallen entsprechende Messungen durchgeführt bzw. Teilbilder aufgenommen und abgespeichert werden.
  • Hierbei ist es jedoch nicht zwingend, dass die Messungen bzw. die Aufnahme der Teilbilder in gleichem Takt, also zu gleichgroßen Zeitintervallen, erfolgt. Es ist auch denkbar, dass während der vorgegebenen Belichtungszeit Teilbilder mit jeweils unterschiedlichen Teilbelichtungszeiten aufgenommen werden. Dieses ermöglicht insbesondere für dunkle Bereiche ein bessere und einfachere Messung.
  • Es versteht sich, dass statt eines Sensors mit in Matrixform angeordneten Pixeln auch ein Sensor mit in Zeilenform angeordneten Pixeln zur Anwendung kommen kann. Ebenso braucht der Sensor nicht zwingend in einer Kamera zur Anwendung kommen; er kann vielmehr auch in ähnlichen Anordnungen, beispielsweise in einem Scanner oder in einer Videokamera, entsprechend angewendet werden.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Kamera bei einer Bildaufnahme;
  • 2 eine Aufsicht auf einen Digitalkamerasensor;
  • 3 eine perspektivische Schema Darstellung des Digitalkamerasensors nach 2;
  • 4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Digitalkamerasensors; und
  • 5 eine Darstellung eines dritten Digitalkamerasensors.
  • Bei der Verwendung einer Digitalkamera 1 wird mittels eines Digitalkamerasensors 2 ein Motiv 3 durch einen optischen Apparat, vorliegend schematisch durch eine Objektivlinse 4, eine Blende 5 und einen Verschluss 6 dargestellt, aufgenommen. Hierbei dienen Objektivlinse 4 und Blende 5 der entsprechenden Abbildung des Motivs 3, wobei je nach Motiv 3 und der gewünschten Schärfentiefe die Blende 5 an die durch die Objektivlinse 4 bedingten Vorgaben angepasst werden muss. Entsprechend der Lichtenöffnung der Blende 5 fällt dann eine größere oder kleinere Lichtmenge auf den Digitalkamerasensor 2, was – naturgemäß – zu Über- und Unterbelichtungen führen kann, da ein Digitalkamerasensor 2, wie auch ein optisch aktiver fotochemischer Film, eine begrenzte Dynamik besitzt. Der Lichteinfall und hiermit die auftreffende Lichtmenge wird durch den Verschluss 6, der sich zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung (gestrichelt dargestellt) bewegen kann, in geeigneter Weise beherrscht, indem lediglich über eine vorgegebene Belichtungszeit eine Belichtung eines Digitalkamerasensors 2 ermöglicht wird.
  • Der Digitalkamerasensor 2 besteht für eine Bildaufnahme, wie insbesondere 2 zeigt, aus einzelnen Pixeln 7, welche jeweils in an sich bekannter Weise lokal die einfallende Lichtmenge erfassen, sodass aus der lokal erfassten Lichtmenge ein Abbild des aufgenommenen Motivs zusammengestellt werden kann.
  • Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Digitalkamerasensor 2 ein an sich bekannter CCD-Sensor mit einem anti-blooming gate, der über einen ebenfalls bekannten Schiebevorgang in einem nicht dargestelltes Schieberegister pixelweise sequentiell ausgelesen wird, wie an sich hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Abweichend vom Stand der Technik ist bei diesem Ausführungsbeispiel je Pixel 7 der anti-blooming-Ausgang mit einem an sich bekannten CMOS-Baustein 9 verbunden, über welchen die überschüssige Lichtmenge, welche in Form von durch Photonen freigesetzte Elektronen durch den anti-blooming Ausgang 8 abgeleitet wird, gemessen werden kann.
  • Auf diese Weise kann während der durch den Verschluss 6 vorgegebenen Belichtungszeit ein erstes Teilbild durch die CCD-Bausteine 10 mit an sich bekannter Technologie für normal belichtete Bereiche ermittelt werden. Für überbelichtete Bereiche ergibt sich aus den CMOS-Bausteinen 9 mittels ebenfalls bekannter Technologie ein zweites Teilbild, wobei die beiden Teilbilder anschließend in der Digitalkamera 1 oder – gegebenenfalls – auch an anderer Stelle zu einem Gesamtbild zusammengeführt werden können.
  • Der in 4 als Alternative dargestellte Digitalkamerasensor 2A umfasst je Pixel jeweils eine CMOS-Baugruppe 11 mit zwei Ausgängen 12, 13. Hierbei dient der Ausgang 12 zur Ausgabe der an sich bekannten Bildinformation der CMOS-Baugruppe und enthält Informationen über die absolute, während der vorgegebenen Belichtungszeit empfangen Lichtmenge, während der Ausgang 13 ein binärer Ausgang ist, der triggert, wenn die maximale Lichtmenge, welche die CMOS-Baugruppe 11 erfassen und ausgeben kann, erreicht ist. Dieses Triggersignal kann über einen allgemeinen Sensortakt zur Zeiterfassung genutzt werden, und zwar des Zeitpunktes, an welchen die maximale Lichtmenge erreicht ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann der Ausgang 13 über eine an sich bekannte Verstärkerschaltung als Signalausgang für eine differentielle Messung genutzt werden, welcher unmittelbar Angaben über Änderungen der empfangen Lichtmenge, also die „Steigung” der Lichtmenge über die Zeit, als Information ausgibt. Auch mit diesen Informationen lässt sich ohne weiteres ein zweites Teilbild aus den Ausgängen 13 generieren, welches insbesondere für überbelichtete Bereiche zur Erzeugung eines Gesamtbildes genutzt werde kann.
  • Der in 5 dargestellte Digitalkamerasensor 2B weist je Pixel 7 eine CCD-Baugruppe 14 mit lediglich einem Ausgang auf, welcher jeweils in einen Einzelspeicher eines Schiebregisters 16 mündet, wobei das Schiebregister 16 mehrere Register 17, 18, 19 und 20 aufweist, die sequentiell hintereinander angeordnet sind und je Pixel 7 einen Einzelspeicher aufweisen.
  • Bei einer derartigen Anordnung können während der durch den Verschluss 6 vorgegebenen Belichtungszeit kurz hintereinander vier beziehungsweise sogar fünf Teilbilder aufgenommen werden, wobei vier dieser Teilbilder in den Registern 17 bis 20 des Schieberegisters 16 zwischengespeichert werden können. Durch eine entsprechend kurze Taktzeit kann ein Überbelichten einzelner Pixel 7 vermieden bzw. minimiert werden.
  • Je Takt werden dann jeweils das aufgenommene Teilbild aus der CCD-Baugruppe 14 in das erste Register 17 des Schieberegisters 16 verschoben, während mit demselben Takt im Übrigen der Inhalt des Registers 17 in das Register 18, der Inhalt des Registers 18 in das Register 19 und der Inhalt des Registers 19 in das Register 20 verschoben wird.
  • Der Takt kann hierbei gleichbleibend mit entsprechend kurzer Teilbelichtungszeit, beispielsweise mit 1/1000 s oder 1/500 s, durchgetaktet sein, sodass eine Sequenz von Teilbildern hintereinander aufgenommen wird, die anschließend entsprechend ausgewertet werden kann. Es versteht sich auch das auch unterschiedliche Taktzeiten für einzelnen Teilbilder, beispielsweise 1/1000 s, 1/500 s, 1/250 s und 1/125 s, genutzt werden können. Insbesondere dieses Aufnahmeverfahren ermöglicht eine zeitabhängig in einem Zwischenspeicher erfolgende Erfassung der Lichtmenge, aus welcher dann ohne weiteres ein Gesamtbild, beispielsweise durch ein virtuelles Nachstellen des Belichtungsvorganges über 1/60 s in einem Bildverarbeitungsprogramm, gewonnen werden kann.
  • 1
    Digitalkamera
    2
    Digitalkamerasensor
    2A
    Digitalkamerasensor
    2B
    Digitalkamerasensor
    3
    Motiv
    4
    Objektivlinse
    5
    Blende
    6
    Verschluss
    7
    Pixel (exemplarisch beziffert)
    8
    anti-blooming Ausgang (exemplarisch beziffert)
    9
    CMOS-Baustein (exemplarisch beziffert)
    10
    CCD-Baugruppe (exemplarisch beziffert)
    11
    CMOS-Baugruppe (exemplarisch beziffert)
    12
    Ausgang (exemplarisch beziffert)
    13
    Ausgang (exemplarisch beziffert)
    14
    CCD-Baugruppe (exemplarisch beziffert)
    15
    Ausgang (exemplarisch beziffert)
    16
    Schieberegister
    17
    Register des Schieberegisters 16
    18
    Register des Schieberegisters 16
    19
    Register des Schieberegisters 16
    20
    Register des Schieberegisters 16

Claims (14)

  1. Digitalkamerasensor mit einer Vielzahl an lichtempfindlichen Pixeln, die in einer Matrix angeordnet sind und während eines Belichtungsvorganges mit einer maximalen Lichtmenge belastbar sind, gekennzeichnet durch Mittel zur Bestimmung der über die maximale Lichtmenge hinausgehenden Lichtmenge.
  2. Digitalkamerasensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Zwischenspeichern eines ersten, anhand der in den jeweiligen Pixeln während des Belichtungsvorgangs aufgenommenen Lichtmenge erfassten Teilbildes und eines zweiten, anhand der für die jeweiligen Pixel durch die Bestimmungsmittel bestimmten Lichtmenge erfassten Teilbildes.
  3. Digitalkamerasensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsmittel eine Einrichtung zum Erfassen des Zeitpunktes, an welchem die während des Belichtungsvorganges erfasste Lichtmenge bei einem Pixel die maximale Lichtmenge übersteigt.
  4. Digitalkamerasensor mit einer Vielzahl an lichtempfindlichen Pixeln, die in einer Matrix angeordnet sind und während eines Belichtungsvorganges mit einer maximalen Lichtmenge belastbar sind, gekennzeichnet durch Mittel zur zeitabhängigen Speicherung der auf ein Pixel fallenden Lichtmenge.
  5. Digitalkamera, die einen Digitalkamerasensor, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, einen elektronischen Bildspeicher, Mittel zur Übergabe eines von dem Digitalkamerasensor erfassten Bildes an den Bildspeicher und Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors über eine vorgegebene Belichtungszeit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Digitalkamerasensor Mittel zum Zwischenspeichern mehrerer, während der vorgegebenen Belichtungszeit sequentiell aufgenommener Teilbilder aufweist.
  6. Digitalkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Digitalkamerasensor Mittel zur Aufsummierung der Teilbilder zu einem Gesamtbild aufweist.
  7. Digitalkamera nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Teilbilder sämtliche Farbinformationen enthält.
  8. Digitalkamera nach eine der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Hauptverschluss zur Darstellung der vorgegebenen Belichtungszeit und wenigstens einen Nebenverschluss zur Darstellung einer Teilbelichtungszeit für die Teilbilder.
  9. Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes mit einer Digitalkamera, die einen Digitalkamerasensor und Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors über eine vorgegebene Belichtungszeit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass während der vorgegebenen Belichtungszeit sequentiell wenigstens zwei Teilbilder von dem Digitalkamerasensor aufgenommen werden, die anschließend zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden.
  10. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die während der vorgegebenen Belichtungszeit aufgenommenen wenigstens zwei Teilbilder Vollbilder sind.
  11. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Belichtungszeit aufgenommenen Teilbilder über gleichgroße Teilzeiten aufgenommen werden.
  12. Verfahren zum Aufnehmen eines Kamerabildes mit einer Digitalkamera, die einen Digitalkamerasensor und Mittel zur Belichtung des Digitalkamerasensors über eine vorgegebene Belichtungszeit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass während der vorgegebenen Belichtungszeit die von dem Digitalkamerasensor aufgenommene Lichtmenge zeitabhängig in einem Zwischenspeicher erfasst und anschließend aus den so erfassten Daten ein Gesamtbild gewonnen wird.
  13. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Erfassung für jedes Pixel des Digitalkamerasensors in identischem Takt erfolgt.
  14. Aufnahmeverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Erfassung durch eine Aufnahme wenigstens zweier Teilbilder während der vorgegebenen Belichtungszeit erfolgt.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011080407A1 (de) 2011-08-04 2013-02-07 Robert Bosch Gmbh Kameravorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes und Verfahren zum Betrieb der Kameravorrichtung
CN112950509A (zh) * 2021-03-18 2021-06-11 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种图像处理方法、装置及电子设备

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