DE102011107636A1

DE102011107636A1 - Camera system for use in e.g. smartphone for capturing still image, has controller for switching magnifications of system at two points of time, respectively based on direct input of user of system or based on external signal

Info

Publication number: DE102011107636A1
Application number: DE102011107636A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-03

Abstract

The system has multiple hardware devices for realizing two discrete magnifications and receiving light from an identical direction, where the two discrete magnifications differ from each another. A controller switches the two discrete magnifications of the system at two points of time, respectively based on a direct input of a user of the system or based on an external signal. A discrete magnification changer i.e. Galilean changer, is provided in the system. Optical axes of an optical unit are provided in parallel or form an angle of less than 5 degree when the axes leave the system. An independent claim is also included for a method for controlling a camera system.

Description

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem mit kontinuierlichem Zoom auf Basis diskreter Vergrößerungswechsler.The invention relates to a camera system with continuous zoom based on discrete magnification changer.

Motivation:Motivation:

Der Bedarf nach Kameras mit Zoom (Vergrößerungswechsler) guter Qualität bei mobilen Geräten wächst rasant. Kann er bei größeren Geräten durch den optischen Zoom noch leidlich befriedigt werden, so ist es bei den Smartphones, Fotohandys, Tablett-Computern und Laptops wegen hoher Kosten und großer Abmessungen nicht der Fall. Die Forderung nach Miniaturisierung und Kostensenkung beim Zoom, die heutzutage nur unzulänglich erfüllt wird, regte diese Erfindung an.The demand for cameras with zoom (magnification changer) good quality in mobile devices is growing rapidly. Can it be satisfactorily satisfied with larger devices by the optical zoom, so it is not the case for smart phones, camera phones, tablet computers and laptops because of high cost and large dimensions. The demand for miniaturization and cost reduction in the zoom, which is nowadays only inadequately fulfilled, inspired this invention.

Stand der Technik:State of the art:

In den meisten optischen Geräten, in denen eine Vergrößerungsänderung vorgesehen ist, wird ein optischer Zoom implementiert, falls das Gerät genug Platz dafür bietet. So findet der optische Zoom in Kameras, Camcordern, Mikroskopen usw. Verwendung. Es handelt sich hierbei um einen kontinuierlichen Zoom. Eine Brennweitenänderung findet unter Beibehaltung des Bildebenenortes in einer Anordnung von mindestens drei Linsen, wobei zwei davon nichtlinear gegeneinander verschoben werden, statt. Der optische Zoom zeichnet sich durch einen kontinuierlichen Vergrößerungsbereich in der Größenordnung typischer Weise zwischen 3–10 bei Kameras und 5–20 bei Camcordern aus. Die unterschiedlichen Bereiche sind durch gewöhnlich unterschiedliche optische Auflösung der Gerätetypen zu erklären und damit ist man schon bei einem der gravierenden Nachteile des optischen Zooms, den relativ großen optischen Abberrationen, die mit größer werdendem Vergrößerungsbereich schnell größer werden und nur kleine Auflösungen zulassen. Daher ist beim gleichen Aufwand ein stärkerer Zoom bei den Camcordern erlaubt, da wegen der kleineren Auflösung die optischen Fehler nicht so schnell auffallen. Weitere Nachteile des optischen Zooms: teuer, schwer, komplizierte Mechanik (Zwangsführungen), groß, Qualität fällt schnell mit wachsendem Dynamikbereich in der Vergrößerung, hohe Entwicklungskosten der Optiken und der Mechanik, nicht faltbar. Es kommen noch hoher Energieverbrauch, oft keine ausreichende Reproduzierbarkeit der Vergrößerung, Vibrationsneigung, hohes Betriebsgeräusch und aufwendige Produktion hinzu. Einen besonders wichtigen Punkt bildet die durch komplizierte Mechanik bedingte praktisch fehlende Miniaturisierbarkeit des optischen Zooms. Viele Zoomvarianten werden nicht nur in Patentschriften sondern auch in Optikbüchern behandelt, daher wird hier nicht weiter auf sie eingegangen.Most optical devices that provide a magnification change will implement an optical zoom if the device has enough space. For example, optical zoom is used in cameras, camcorders, microscopes, and so on. It is a continuous zoom. A focal length change takes place while maintaining the image plane location in an array of at least three lenses, two of which are non-linearly shifted from each other instead. The optical zoom is characterized by a continuous magnification range typically of the order of 3-10 for cameras and 5-20 for camcorders. The different ranges are usually explained by different optical resolution of the device types and thus one is already at one of the serious disadvantages of the optical zoom, the relatively large optical Abberrationen which grow larger with increasing magnification area quickly and allow only small resolutions. Therefore, with the same effort a stronger zoom is allowed with the camcorders, because of the smaller resolution, the optical errors are not so quickly noticed. Other disadvantages of the optical zoom: expensive, heavy, complicated mechanics (forced guidance), large, quality falls quickly with increasing dynamic range in the magnification, high development costs of the optics and mechanics, not foldable. There is still high energy consumption, often no sufficient reproducibility of the magnification, vibration tendency, high operating noise and elaborate production added. A particularly important point is the lack of miniaturization of the optical zoom caused by complicated mechanics. Many zoom variants are treated not only in patents but also in optical books, so it will not be discussed here.

Weniger bekannt ist ein anderer Vergrößerungswechsler: der Galilei-Wechsler. Er wird z. T. in Mikroskopen verwendet. Es handelt sich hierbei um einen diskreten Vergrößerungswechsler. Dabei werden Galilei-Teleskope in den afokalen Strahlengang gebracht, wobei diese in je zwei Stellungen benutzt werden und somit pro Teleskop-Anordnung zwei Vergrößerungsstufen bieten. Mit bis zu drei Teleskop-Anordnungen mit optional einem freien Durchgang pro Strahlengang bieten sie üblicherweise zwischen zwei und sechs Vergrößerungsstufen, wobei drei und fünf Stufen am gebräuchlichsten sind. Diskrete Vergrößerungswechsler bieten gute optische Qualität und sind dabei mechanisch und optisch relativ einfach zu entwickeln. Sie sind aber bedingt durch die Größe des optischen Strahlenganges in einem Mikroskop groß, schwer, schwerfällig und langsam und bieten dazu keinen kontinuierlichen Vergrößerungswechsel. Der Vergrößerungswechsel erfolgt bei mehr als drei Vergrößerungsstufen nicht intuitiv und ist als nicht ergonomisch einzustufen. Ein Beispiel für einen Galilei-Wechsler ist in 1 zu sehen.Less known is another magnification changer: the Galileo changer. He will z. T. used in microscopes. It is a discrete magnification changer. Here Galilei telescopes are brought into the afocal beam path, which are used in two positions and thus provide two magnification levels per telescope arrangement. With up to three telescopic arrays with optionally one free passage per beam path, they usually provide between two and six magnification levels, with three and five levels being most common. Discrete magnification changers offer good optical quality and are mechanically and optically relatively easy to develop. But they are due to the size of the optical beam path in a microscope large, heavy, cumbersome and slow and do not offer a continuous magnification change. The magnification change is not intuitive at more than three magnification levels and is classified as non-ergonomic. An example of a Galilei changer is in 1 to see.

Eine Weiterentwicklung des diskreten Vergrößerungswechslers ist in DE 10 2007 039 851 A beschrieben. Die Anordnung ist schneller, kleiner, mechanisch weniger aufwendig, von gleicher optischen Qualität wie der herkömmliche diskrete Vergrößerungswechsler, verbraucht dazu weniger Energie. Eine Kombination mit Zoom aus Linsen variabler Brechkraft hebt in einer Variante den wichtigen Nachteil auf, dass der Vergrößerungsbereich nicht in jedem Punkt angesprochen werden kann. Im Betrieb verlassen Teile der Anordnung allerdings die Ebene des optischen Strahlenganges, was einen Teil des Vorteils gegenüber den herkömmlichen diskreten Vergrößerungswechsler wieder aufhebt.A further development of the discrete magnification changer is in DE 10 2007 039 851 A described. The arrangement is faster, smaller, mechanically less expensive, of the same optical quality as the conventional discrete magnification changer, consumes less energy. A combination with zoom of lenses of variable refractive power raises in one variant the important disadvantage that the magnification range can not be addressed in each point. In operation, however, portions of the assembly leave the plane of the optical path, canceling out part of the advantage over conventional discrete magnification changers.

Einige Weiterentwicklungen der diskreten Vergrößerungswechsler sind in DE 10 2009 011 681 A1 , DE 10 2010 018 498.5 und DE 10 2010 018 500.0 beschrieben.Some advancements of discrete magnification changers are in DE 10 2009 011 681 A1 . DE 10 2010 018 498.5 and DE 10 2010 018 500.0 described.

Die wenigen Vergrößerungsstufen der diskreten Vergrößerungswechsler sind das Knock-Out-Kriterium, das keine Verwendung in mobilen Geräten zulässt.The few magnification levels of the discrete magnification changers are the knock-out criterion that does not allow use in mobile devices.

Bei dem gerade erwähnten Zoom mit Linsen variabler Brechkraft (s. US 4,678,899 , US 7,411,739 B2 und US 2009/0021843 A1 ) werden normalerweise beim Verstimmen zwei Linsen variabler Brechkraft gegensinnig angesteuert. Bei dieser Variante werden keine optischen Elemente bewegt. Bei einer anderen wird ein optisches Element linear bewegt, während eine Linse variabler Brechkraft angesteuert wird. Dieser Zoom ist leicht, schnell, klein, braucht wenig Energie, hat aber bei vernünftiger optischer Qualität einen eher sehr kleinen Dynamikbereich.In the just mentioned zoom with lenses of variable refractive power (s. US 4,678,899 . US 7,411,739 B2 and US 2009/0021843 A1 ) are normally controlled in detuning two lenses of variable refractive power in opposite directions. In this variant, no optical elements are moved. In another, an optical element is linearly moved while a variable power lens is driven. This zoom is light, fast, small, needs little energy, but has a rather small dynamic range with reasonable optical quality.

Der Digitalzoom ist aus den Produkten aus dem Consumer-Bereich (digitale Kameras, digitale Camcorder, Handykameras, usw.) als ein weiterer Vergrößerungswechsler bekannt. Realisiert wird er im Wesentlichen durch „Vergrößerung” der Pixelgröße des Kamerachips, d. h. der Bildausschnitt der einem Pixel entspricht, wird größer dargestellt. Das Verfahren wird manchmal dadurch verfeinert, dass zwischen den Pixeln softwaremäßig interpoliert wird und diese interpolierten Pixeln in das Bild eingefügt werden, wobei anschließend die Bildgröße wieder korrigiert werden muss. Diese „Verfeinerung” bedeutet aber nicht, dass die Auflösung verbessert wird, sondern die Darstellung erscheint nur „weicher” und weniger körnig. Das Bild bleibt detailarm und unscharf. Die Auflösung bezogen auf Objektgröße bleibt bestehen, bezogen auf Bildgröße verschlechtert sie sich. Der Qualitätsabfall nimmt sehr schnell mit der Vergrößerung zu. Die Verwendung eines Digitalbooms bis Faktor 1,3–1,5 scheint gerade noch vertretbar. Dennoch wird der Digitalzoom in der Fotografie höchstens im Amateurbereich angewendet. Vereinzelt findet man Anwendungen auch im technischen Bereich, wenn die Anforderungen an die Auflösung gering sind. Neuerdings werden Spaß-Camcorder mit Digitalzoom angeboten. Die Implementierung ist aber noch relativ schlecht, der Zoom ist hakelig und bei Weitem nicht flüssig, obwohl dies bei einigem Aufwand möglich sein sollte. Dies scheitert wohl aber noch in dem angebotenen Preissegment. Der Digitalzoom ist eines neueren Datums als der optische Zoom, aber leider nicht besser.The digital zoom is known from the consumer products (digital cameras, digital camcorders, cell phone cameras, etc.) as another magnification changer. It is essentially realized by "enlarging" the pixel size of the camera chip, d. H. the image section corresponding to one pixel is displayed larger. The process is sometimes refined by interpolating between the pixels by software and pasting these interpolated pixels into the image, then re-adjusting the image size. However, this "refinement" does not mean that the resolution is improved, but the presentation appears only "softer" and less grainy. The picture remains poor in detail and out of focus. The resolution based on object size remains, based on image size, it deteriorates. The drop in quality increases very rapidly with the magnification. The use of a digital boom up to a factor of 1.3-1.5 seems justifiable. Nevertheless, the digital zoom in photography is used at most in the amateur field. Isolated applications are also found in the technical field, when the resolution requirements are low. Recently, fun camcorders with digital zoom are offered. The implementation is still relatively poor, the zoom is hakelig and far from liquid, although this should be possible with some effort. This fails but probably still in the offered price segment. The digital zoom is a newer date than the optical zoom, but unfortunately not better.

Eine weitere neue Variante des Digitalzoom ist Tesseras OptiML-Zoom. Die Bildaufnahme erfolgt durch ein Objektiv mit induzierter optischer Verzeichnung, wodurch in der Bildmitte eine bessere Auflösung erzeugt wird als am Bildrand. Beim Digitalzoomen des mittleren Bereichs mit gleichzeitiger Anwendung eines Korrekturalgorithmus für die optische Verzeichnung, entsteht ein Bild mit geringfügig besseren Auflösung, als wenn man bei der Aufnahme auf diese optische Verzeichnung verzichtet hätte. Dies wird aber mit geringerer Auflösung am Bildrand des nichtgezoomten Bildes bezahlt. Der Vorteil dieses Zooms ist also zumindest äußerst fragwürdig. Alle Digitalzooms sind an eine elektronische Bildaufnahme gebunden und somit nur bei Geräten mit einer Kamera zu finden, also den Geräten mit rein optischer Beobachtung nicht zugänglich.Another new variant of the digital zoom is Tesseras OptiML Zoom. The image is captured by a lens with induced optical distortion, which produces a better resolution in the center of the image than at the edge of the image. Digital zooming of the center area with the simultaneous use of a correction algorithm for optical distortion produces an image with slightly better resolution than if you had omitted this optical distortion during recording. However, this is paid with a lower resolution at the edge of the image not zoomed. The advantage of this zoom is therefore extremely questionable. All digital zooms are bound to an electronic image capture and thus only found in devices with a camera, so the devices with purely optical observation not accessible.

Aufgabetask

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kamera mit einem Zoom (Vergrößerungswechsler) bereit zu stellen, der die o. g. Nachteile nicht aufweist, die eventuell vorhandenen Vorteile jeweils beibehält und neue bereitstellt, der insbesondere miniaturisierbar, schnell, leicht, leicht herzustellen, leicht zu entwickeln, der mit möglichst wenigen und möglichst einfachen optischen Elementen auskommt, der durch einfache Mechanik ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit und dabei eine maximale Vergrößerungsdynamik und kontinuierliche Verstimmung, bietet.It is therefore an object of the present invention to provide a camera with a zoom (magnification changer), the o. G. Disadvantages not that any existing benefits each retains and provides new, in particular miniaturizable, fast, easy, easy to manufacture, easy to develop, which manages with as few and simple optical elements as possible, by simple mechanics a high degree of reliability and Longevity, while a maximum magnification dynamics and continuous detuning offers.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kamera nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.This object is achieved by the camera according to the independent claim 1. Advantageous developments can be found in the subclaims.

Beschreibungdescription

Es wird ein Kamerasystem mit einem Zoom, der aus einer Kombination aus einem diskreten Vergrößerungswechsler und einem Digitalzoom besteht, vorgeschlagen und zwar insbesondere für kleine und sehr kleine Anwendungen wie Handykameras, Endoskope, Überwachungskameras, aber auch Kompaktkameras mit großem Zoomfaktor oder in Digitalmikroskopen und anderen optischen oder medizinischen Geräten. Das Kamerasystem soll zur Aufnahme oder Beobachtung von stillen oder bewegten Bildern dienen, wobei im Folgenden der Einfachheit halber oft nur von Aufnahme gesprochen wird. Das Kamerasystem soll mindestens einen lichtempfindlichen Wandler, der ortsabhängig Lichtsignale in elektrische Signale wandeln kann, enthalten, wobei diese elektrischen Signale abgespeichert, gesendet, weitergeleitet oder anderweitig verarbeitet werden können. Des Weiteren soll das Kamerasystem eine Steuerung enthalten, die die Vergrößerung des diskreten Vergrößerungswechslers in Abhängigkeit von einer direkten Benutzereingabe am Kamerasystem oder durch ein externes Signal ändern kann. Optional kann das Kamerasystem eine Vorrichtung enthalten, die die Vergrößerung und/oder den Typ des diskreten Vergrößerungswechslers in Abhängigkeit von der Einstellung und/oder dem Typ des angeschlossenen Vergrößerungswechslers auslesen kann.There is proposed a camera system with a zoom, which consists of a combination of a discrete magnification changer and a digital zoom, especially for small and very small applications such as cell phone cameras, endoscopes, surveillance cameras, but also compact cameras with large zoom factor or in digital microscopes and other optical or medical devices. The camera system is intended to record or observe still or moving images, with simplicity being often referred to as recording in the following. The camera system should contain at least one photosensitive transducer which can convert light signals to electrical signals in a location-dependent manner, wherein these electrical signals can be stored, transmitted, forwarded or otherwise processed. Furthermore, the camera system should include a controller that can change the magnification of the discrete magnification changer in response to a direct user input to the camera system or by an external signal. Optionally, the camera system may include a device that can read the magnification and / or the type of discrete magnification changer depending on the setting and / or the type of magnification changer connected.

Mindestens eine Bildeigenschaft der durch das Kamerasystem gelieferten Bilder soll grob durch den diskreten Vergrößerungswechsler und fein durch Digitalzoom nach Vorgaben des Anwenders bestimmt werden. Diese eine Bildeigenschaft kann z. B. die Vergrößerung, die Bildgröße oder Bildausschnitt sein. Fein soll hier bedeuten: kleinere bis deutlich kleinere (wobei deutlich kleinere eine bis mehrere Größenordnungen bedeuten soll) Abstände in der Vergrößerung als der größte Abstand der Vergrößerungsstufen des diskreten Vergrößerungswechslers (größere Auflösung). Im Grenzfall kann der Digitalzoom alle, der Anwendung nach sinnvolle, Vergrößerungzwischenstufen zu den Vergrößerungsstufen des diskreten Vergrößerungswechslers und auch Vergrößerungen oberhalb der größten diskreten Vergrößerungsstufe liefern.At least one image characteristic of the images supplied by the camera system should be roughly determined by the discrete magnification changer and fine by digital zoom according to the user's specifications. This one image property can be z. As the magnification, the image size or image detail. Fine should mean here: smaller to significantly smaller (where significantly smaller one to several orders of magnitude is meant) distances in the magnification than the largest distance of the magnification levels of the discrete magnification changer (larger resolution). In the limiting case, the digital zoom can all, according to the application, meaningful magnification intermediate levels to the magnification levels of the discrete magnification changer and also Provide magnifications above the largest discrete magnification level.

Der diskrete Vergrößerungswechsler kann ein Galilei- oder ein Keplerwechsler oder mehrere dieser Wechsler in Reihe sein. Dabei bezieht sich diese Aussage ausdrücklich auch auf die Wechslerdesigns in den hier zitierten Patentschriften. Somit kann es sein, dass die Teleskopanordung des Wechslers dem Kamerasystem gegenüber nicht beweglich ist (s. z. B. DE 10 2010 018 498.5 ).The discrete magnification changer may be a Galileo or a Kepler changer or more of these changers in series. This statement expressly refers to the changer designs in the patents cited here. Thus, it may be that the telescope arrangement of the changer the camera system is not movable (see, for. DE 10 2010 018 498.5 ).

Vorzugsweise ist die Größe des mindestens eines der Vergrößerungsschritte kleiner als 1,7, weiter bevorzugt kleiner als 1,5 für Kameras mit ca. 5 MP an Bildpunkten. Ein Vergrößerungsschritt ist der Quotient der dazugehörigen Vergrößerungen der Vergrößerungsstufen. Vorzugsweise ist die Größe des mindestens eines der Vergrößerungsschritte kleiner als 2,0, bevorzugt kleiner als 1,8, weiter bevorzugt kleiner als 1,7 für Kameras mit ca. 8 MP Auflösung. Als Kriterium diente eine Mixdestbildpunktezahl von 2,5 bis 3,0 MP beim maximalen Wert des Digitalzooms zwischen den diskreten Vergrößerungsstufen, die für die üblichen Bildformate für Fotos zwischen 10 cm × 15 cm und 12,5 cm × 17,5 cm eine sehr gute Auflösung von mindestens knapp 300 dpi liefert.Preferably, the size of the at least one of the magnification steps is less than 1.7, more preferably less than 1.5 for cameras with about 5 MP pixels. A magnification step is the quotient of the associated magnifications of the magnification levels. Preferably, the size of the at least one of the magnification steps is less than 2.0, preferably less than 1.8, more preferably less than 1.7 for cameras with about 8 MP resolution. The criterion used was a mixdown image number of 2.5 to 3.0 MP at the maximum value of the digital zoom between the discrete magnification levels, which is a very good for the usual image formats for photos between 10 cm × 15 cm and 12.5 cm × 17.5 cm Resolution of at least 300 dpi delivers.

Am interessantesten unter dem Aspekt der Miniaturisierbarkeit sind einzelne Wechsler mit 2, 3 oder 4 diskreten Vergrößerungsstufen.Most interesting in terms of miniaturization are single changers with 2, 3 or 4 discrete magnification levels.

Unter dem Aspekt der mechanischen Einfachheit am interessantesten sind die diskreten Wechsler, deren Vergrößerungsstufen durch Rotationsbewegungen angesteuert werden.Most interesting in terms of mechanical simplicity are the discrete changers whose magnification levels are controlled by rotational motions.

Das Kamerasystem kann vorteilhafterweise mindestens eine Linse variabler Brechkraft enthalten, z. B. für Fokussierungszwecke oder auch für Korrektur optischer Aberrationen.The camera system may advantageously comprise at least one lens of variable refractive power, e.g. B. for focusing purposes or for the correction of optical aberrations.

Unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit sind die Wechsler interessant, die mindestens 1,25 Vergrößerungsstufen pro Funktionslinsengruppe des diskreten Wechslers liefern, also 3-fach- oder 5-fach-Wechsler oder deren Reihenschaltung. Der geringe Platzbedarf spricht für 3-fach- oder 4-fach-Wechsler oder deren Reihenschaltung.From the point of view of economy, the changers are interesting, which provide at least 1.25 magnification levels per functional lens group of the discrete changer, ie 3-way or 5-way changer or their series connection. The small footprint speaks for 3-way or 4-way changer or their series connection.

Die Ansteuerung der diskreten Vergrößerungswechsler erfolgt vorzugsweise elektromagnetisch. Da die diskreten Vergrößerungswechsler nur in wenigen Stellungen betrieben werden, und es nicht so sehr darauf ankommt, wie sie dahin kommen, kommen sie auch ohne weiteres mit diskreten Aktuatoren, die besonders kompakt sind, aus, auch wenn sie mit Motoren betrieben werden können. Berücksichtigt man, dass die Kamerasystemmodule für Handys immer in Quaderform geliefert werden, ist es sinnvoll, zumindest große Teile, z. B. die Hälfte wenn nicht die gesamte Mechanik in dem Zwischenraum zwischen dem Rotationskörper, der durch die Optikbewegung entsteht, und dem umschriebenen Quader unterzubringen. Damit wird der ohnehin zur Verfügung stehende Platz ausgenutzt und man erhält besonders kompaktes Design. Hat die größte Linse des Wechslers den Durchmesser a so hat der direkt umschriebene Quader das Volumen 2a³ und das Gehäusevolumen eines einzelnen diskreten Wechslers vorzugsweise 2a³ in den Grenzen –10% und +50%, bevorzugt in den Grenzen –5% und +25% und besonders bevorzugt in den Grenzen 0% und +10%.The control of the discrete magnification changer is preferably carried out electromagnetically. Since the discrete magnification changers are only operated in a few positions, and it does not matter as much as they get there, they also come with discrete actuators, which are particularly compact, even if they can be operated with motors. Considering that the camera system modules for mobile phones are always delivered in cuboid form, it makes sense, at least large parts, eg. B. half if not the entire mechanics in the space between the body of revolution, which is caused by the optical movement, and the circumscribed cuboid accommodate. This takes advantage of the already available space and gives you a particularly compact design. If the largest lens of the changer has the diameter a, then the directly circumscribed cuboid has the volume 2a ³ and the housing volume of a single discrete changer, preferably 2a ³ within the limits -10% and + 50%, preferably within the limits -5% and +25 % and more preferably in the limits 0% and + 10%.

Viele Handys enthalten heutzutage zwei Kameras, eine für Videotelephonie und eine für andere Aufnahmen. Ein Kamerasystem, bei dem die Richtung, aus der Licht in das Kamerasystem eintritt, verändert werden kann, z. B. über einen drehbaren oder schaltbaren Spiegel, bietet die Möglichkeit, beide Anwendungen mit nur einem System zu bedienen. Der Spiegel müsste z. B. um 90° gedreht werden um eine „Blickrichtung” der Kamera um 180° zu bewerkstelligen.Many cell phones today contain two cameras, one for video telephony and one for other recordings. A camera system in which the direction from which light enters the camera system can be changed, e.g. B. via a rotatable or switchable mirror, offers the ability to operate both applications with only one system. The mirror would have z. B. rotated 90 ° to a "viewing direction" of the camera to accomplish by 180 °.

Werden die Optiken bei Massenproduktion aus Kunststoff hergestellt, so ist es manchmal sinnvoll bei Verwendung z. B. der Spritzguss-Technik, gleich zumindest Teile der Mechanik in einem gemeinsamen Arbeitsgang mit herzustellen. Damit fällt auch zumindest zum Teil das Problem des Zusammenbaus weg.If the optics are mass-produced from plastic, so it is sometimes useful when using z. As the injection molding technique, at least equal parts of the mechanics in a joint operation to produce. This at least partially eliminates the problem of assembly.

Werden Geräte mit dem erfindungsgemäßen Kamerasystem ausgerüstet, ist es auch manchmal sinnvoll, eine billigere Einstiegsvariante anzubieten, die die gleiche Optik bis auf den diskreten Wechsler enthält. Eine solche Gerätefamilie ist preiswerter in der Entwicklung, als wenn beide Varianten unabhängig voneinander entwickelt worden wären. Natürlich kann ein Kamerasystem auch einen Vergrößerungswechsler ohne den Digitalzoom enthalten.If devices are equipped with the camera system according to the invention, it sometimes makes sense to offer a cheaper entry-level variant which contains the same optics except for the discrete changer. Such a device family is cheaper to develop than if both variants had been developed independently. Of course, a camera system can also include a magnification changer without the digital zoom.

Das erfindungsgemäße Kamerasystem muss auch sinnvoll betrieben werden Das Verfahren zur Benutzung des Kamerasystems muss daher mindestens folgende Schritte umfassen: (i) Vorgabe des Vergrößerungsfaktors innerhalb des möglichen Bereiches durch eine entsprechende Eingabe direkt durch Nutzer an dem Kamerasystem oder durch ein externes Steuersignal, (ii) Auswahl einer diskreten Vergrößerung aus der Liste der möglichen Vergrößerungen des diskreten Vergrößerungswechslers, wobei diese eine diskrete Vergrößerung die nächstkleinere Vergrößerung zu der gewünschten, unter (i) vorgegebenen, Vergrößerung ist, (iii) Ansteuern des diskreten Vergrößerungswechslers mit der unter (ii) gewählten Vergrößerung, und (iv) Auswählen der Größe des Digitalzoomfaktors derart, dass das Produkt aus dem hier ausgewählten Digitalzoomfaktor mit dem Vergrößerungswert der einen unter (ii) ausgewählten diskreten Vergrößerung gerade die gewünschte, unter (i) vorgegebene, Vergrößerung ist. Dabei ist die nächstkleinere Vergrößerung zu der gewünschten Vergrößerung: (a) kleiner als die gewünschte Vergrößerung und (aa) gleichzeitig die größte der Vergrößerungen, die (a) in diesem Satz erfüllen; auch Verkleinerung und Vergrößerung gleich 1 werden als Vergrößerung bezeichnet.The camera system according to the invention must also be sensibly operated. The method for using the camera system must therefore comprise at least the following steps: (i) presetting the magnification factor within the possible range by a corresponding input directly by users on the camera system or by an external control signal, (ii) Selecting a discrete magnification from the list of possible magnifications of the discrete magnification changer, wherein said one discrete magnification is the next smaller magnification to the desired, under (i) predetermined magnification, (iii) driving the discrete magnification changer at the magnification selected under (ii) , and (iv) selecting the size of the digital zoom factor such that the product of the digital zoom factor selected here matches the digital zoom factor Magnification of the one under (ii) selected discrete magnification just the desired, under (i) predetermined magnification. Here, the next smaller magnification to the desired magnification is: (a) smaller than the desired magnification and (aa) at the same time the largest of the magnifications satisfying (a) in this sentence; also reduction and enlargement equal to 1 are called enlargement.

Für einige Anwendungen, u. a. auch in Handys, könnten auch 2, 3 oder mehr Kameras oder eine Kamera mit mehreren intern wechselbaren Objektiven oder Objektivteilen, kombiniert mit Digitalzoom und entsprechend synchronisiert, benutzt werden. Je nach Vorgabe des Nutzers würde eine entsprechende Kamera oder Kameraobjektiv ausgewählt und mit passendem Digitalzoom versehen. Diese bezüglich des benötigten Platzes nicht unbedingt günstige Lösung hätte den Vorteil, dass keine oder nur wenige Teile bewegt werden.For some applications, u. a. even in cell phones, you could also use 2, 3 or more cameras or a camera with several internally exchangeable lenses or lens parts, combined with digital zoom and synchronized accordingly. Depending on the specification of the user, a corresponding camera or camera lens would be selected and provided with a suitable digital zoom. This with respect to the required space not necessarily cheap solution would have the advantage that no or only a few parts are moved.

Bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem können fertig gezoomte Bilder mit der gewünschten Vergrößerung oder ganze, nicht gezoomte Bilder bei einer diskreten Vergrößerung und optional gewählte Digitalzoomparameter gespeichert oder weitergeleitet werden. Damit kann, besonders bei der zweiten Lösung, nachträglich eine Bildstabilisierung erreicht werden.In the camera system according to the invention, finished zoomed images with the desired magnification or whole, non-zoomed images at a discrete magnification and optionally selected digital zoom parameters can be stored or forwarded. This can be achieved, especially in the second solution, subsequently image stabilization.

Das erfindungsgemäße Kamerasystem enthält vorzugsweise einen Bewegungs- bzw. Beschleunigungssensor. Seine Daten für den Zeitraum der Bildaufnahme könnten verwendet und/oder gespeichert werden, um eine noch bessere Bildstabilisierung zu erreichen. In den Bereichen, wo das Bild digital gezoomt worden ist, gibt es für die Bildstabilisierung besonders viel Spielraum, weil der Kamerachip für das eigentliche Bild nur zum Teil genutzt wird. Wird das Bild direkt in der Kamera mit der Bildstabilisierung prozessiert, kann es gleich in dem Endformat abgespeichert werden. Werden die Daten des Sensors für spätere Bildstabilisierung abgespeichert, sollte ein größerer Bildbereich, bzw. der gesamte Bildinhalt des Chips abgespeichert werden.The camera system according to the invention preferably contains a motion or acceleration sensor. Its data for the period of image acquisition could be used and / or stored to achieve even better image stabilization. In the areas where the image has been digitally zoomed, there is a lot of room for image stabilization because the camera chip is only partially used for the actual image. If the image is processed directly in the camera with image stabilization, it can be immediately saved in the final format. If the data of the sensor are stored for later image stabilization, a larger image area or the entire image content of the chip should be stored.

Zum besseren Verständnis der gewählten erfindungsgemäßen Kombination werden hier noch die Vorzüge der einzelnen Zoomkomponenten aufgeführt, wobei m betonen ist, dass manche der Vorzüge des diskreten Vergrößerungswechslers insbesondere oder gar nur für kleine Strahlengänge gelten und sich dadurch teilweise von den Eigenschaften in Mikroskopen unterscheiden. Dabei sind diese Vorteile insbesondere im Vergleich mit dem optischen Zoom zu sehen.For a better understanding of the selected combination according to the invention, the advantages of the individual zoom components are listed here, where m is emphasize that some of the advantages of the discrete magnification changer apply especially or even only to small beam paths and thereby differ in part from the properties in microscopes. These advantages can be seen especially in comparison with the optical zoom.

Vorteile diskreter Vergrößerungswechsler (gelten z. T. nicht für alle Wechsler):

– sehr gute optische Qualität
– einfache Optik
– schnelle, große Vergrößerungswechsel
– leichte Korrektur der optischen Aberrationen, weil die Rechnung nur bei einer Vergrößerung erfolgt (und nicht in einem ganzen Bereich, wie beim klassischem Zoom)
– sehr einfache Mechanik: nur Rotaionsbewegungen (keine Zwangsführungen, diskrete Aktuatoren ausreichend)
– einfach miniaturisierbar
– große Vergrößerungsschritte möglich
– Energie-sparend
– geringes Gewicht
– faltbar
– sehr gute Reproduzierbarkeit der Vergrößerung
– niedriger Preis
– geringe Vibrationsneigung
– geringer Störgeräuschpegel
– einfach herzustellen

Advantages of discrete magnification changers (sometimes not valid for all changers):

- very good optical quality
- simple look
- fast, big magnification changes
- slight correction of the optical aberrations, because the calculation is done only at a magnification (and not in a whole range, as in the classical zoom)
- very simple mechanics: only rotatory movements (no forced guidance, discrete actuators sufficient)
- easily miniaturized
- large magnification steps possible
- Energy-saving
- low weight
- foldable
- very good reproducibility of the magnification
- low price
- low tendency to vibrate
- low noise level
- easy to make

Vorteile Digitalzoom:

– extrem gute Qualität bei sehr kleinen Zoomfaktoren
– schnell
– Volumen und Gewicht tendieren gegen Null

Advantages Digital Zoom:

- extremely good quality with very small zoom factors
- fast
- Volume and weight tend to zero

Der Digitalzoom ist eigentlich für seine schlechte Qualität bekannt, deshalb verwundert zuerst die weiter oben gemachte Aussage. Zu bedenken ist allerdings, dass die allgemein getroffene Beurteilung des Digitalzooms bei größeren Zoomfaktoren getroffen wird. Hier schneidet der Digitalzoom verglichen mit dem optischen Zoom tatsächlich extrem schlecht ab. Betrachtet man aber sehr kleine Zoomfaktoren stellt man fest, dass der Digitalzoom absolut naturgetreu vergrößert und die Auflösungsverschlechterung zuerst gar nicht auffällt. Es schlägt in diesem Bereich sogar den optischen Zoom, weil er weder das Licht reflektiert, noch absorbiert, bricht, beugt oder streut und zeigt absolut keine Aberrationen, die erst aufwendig korrigiert werden müssten. Die Ursache liegt darin, dass der Digitalzoom physikalisch gar nicht in den optischen Strahlengang eingreift.The digital zoom is actually known for its poor quality, so first surprise the statement made above. It should be noted, however, that the general assessment of the digital zoom is made at larger zoom factors. Here, the digital zoom actually performs extremely poorly compared to the optical zoom. However, if you look at very small zoom factors, you notice that the digital zoom is magnified absolutely true to nature and the deterioration in resolution is not noticeable at first. It even beats the optical zoom in this area, because it neither reflects the light nor absorbs, breaks, bends or scatters and shows absolutely no aberrations, which would have to be elaborately corrected. The reason is that the digital zoom physically does not intervene in the optical beam path.

Das efindungsgemäße Kamerasystem bedient sich also der sehr guten optischen Qualität des diskreten Vergrößerungswechslers um große Vergrößerungsfaktoren zu erreichen, den Nachteil des diskreten Vergrößerungswechslers bezüglich der fehlenden Kontinuität der Vergrößerungsänderung gleicht es durch den Digitalzoom aus, der praktisch gewichts- und volumenlos ist, dabei überaschenderweise die sehr gute Qualität des diskreten Vergrößerungswechslers in dem kleinen Bereich des Vergrößerungsschrittes aufrechterhält. Natürlich gilt diese Aussage nur, solange die Größe des Vergrößerungsschrittes tatsächlich nicht zu groß ist. Das kann je nach Anwendung eine größere Anzahl an Vergrößerungsschritten verlangen.The efindungsgemäße camera system thus uses the very good optical quality of discrete magnification changer to achieve large magnification factors, the disadvantage of the discrete magnification changer with respect to the lack of continuity of the magnification change it compensates by the digital zoom, which is virtually weightless and volumeless, while surprisingly very maintains good quality of the discrete magnification changer in the small area of the magnification step. Of course, this statement is valid only as long as the size of the enlargement step is actually not too large. That can Depending on the application require a larger number of enlargement steps.

Wir sehen also, dass die erfindungsgemäße Kombination des Kamerasystems die an sich erstmal minderwertigen Komponenten so zusammenstellt, dass sie zwar ihre Stärken ausspielen können, deren Schwächen aber unter den Tisch fallen. Genau diese Schwächen haben bis jetzt einen vernünftigen Einsatz der einzelnen Komponenten verhindert.So we see that the combination of the camera system according to the invention, the initially inferior components so compiled that they can indeed play their strengths, but their weaknesses fall under the table. Precisely these weaknesses have hitherto prevented a reasonable use of the individual components.

1 zeigt einen 3-fach Galilei-Wechsler 1 als Beispiel für einen diskreten Vergrößerungswechsler aus dem Stand der Technik. Der 3-fach Galilei-Wechsler besteht aus einer Teleskop-Anordnung in Galilei-Ausführung und enthält eine Positivlinse 2 und eine Negativlinse 3. Diese Linsen, die auch Linsengruppen sein können, sind rotierbar um die Achse 4 angeordnet. Der Strahlengang 5 ist üblicherweise afokal, kann davon aber bei Bedarf abweichen. In 1a) beträgt die Vergrößerung Faktor M, in 1b), wo sich wo die Teleskop-Anordnung außerhalb des Strahlenganges befindet, ist die Vergrößerung 1 und in 1c), wo die Teleskop-Anordnung umgedreht ist, beträgt die Vergrößerung Faktor 1/M. 1 shows a triple Galileo changer 1 as an example of a discrete magnification changer of the prior art. The triple Galileo changer consists of a Galilei-type telescope assembly and contains a positive lens 2 and a negative lens 3 , These lenses, which may also be lens groups, are rotatable about the axis 4 arranged. The beam path 5 is usually afocal, but may differ if necessary. In 1a) the magnification factor is M, in 1b) Where is the telescope arrangement outside the beam path, where is the magnification 1 and in 1c) where the telescope arrangement is reversed, the magnification factor is 1 / M.

Bei kleinerer Anzahl diskreter Vergrößerungen können wie bereits erwähnt innerhalb eines Kamerasystems mehrere Kameras mit geeignet unterschiedlichen Vergrößerungen benutzt werden. Die unterschiedlichen Kameraobjektive, durch die die verschiedenen Vergrößerungen realisiert werden, übernehmen dann praktisch die Rolle des diskreten Vergrößerungswechslers. Sie stellen unterschiedliche diskrete Vergrößerungen zur Verfügung und es kann zwischen den dazugehörigen Kameras geschaltet werden. Die Benutzung mehrerer Kameras bietet sich an, weil durch neuartige Herstellungsverfahren die Preise für Kameras den Wert von 1 US$/MP anstreben (MP: MegaPixel). Eine Steuerung übernimmt das Einschalten der Kamera bzw. das Umschalten zwischen den Kameras in Abhängigkeit von einer direkten Benutzereingabe am Kamerasystem oder durch ein externes Signal. Zu beachten ist, dass das Licht von den Kameras aus im Wesentlichen gleicher Richtung empfangen wird, wobei diese gleiche Richtung auf das Kamerasystem bestehend aus diesen einzelnen Kameras bezogen ist und nicht auf die einzelnen Kameras, denn diese könnten über Umlenkspiegel angesteuert werden. Genauso wie die Kamera mit vorgeschaltetem Vergrößerungswechsler sind die Kameras mit unterschiedlichen Objektiven hardwaremäßige Vorrichtungen die diskrete, von einander verschiedene, Vergrößerungen bereitstellen. Auch hier kann das Kamerasystem zusätzlich einen Digitalzoom, einen Zoom mit Linsen variabler Brechkraft oder eine Kombination der beiden Zooms umfassen. Dabei gilt vorzugsweise, dass der Digitalzoom, Zoom mit Linsen variabler Brechkraft oder die Kombination der beiden Zooms innerhalb einer Applikation auf mindestens zwei verschiedene diskrete Vergrößerungen einwirken kann, auf jeweils eine zu einem Zeitpunkt. Dabei gilt weiter vorzugsweise aus Ergonomiegründen, dass der Anwender lediglich die Gesamtvergrößerung einstellen kann und auch nur diese zu sehen bekommt, ohne sich um Einzelheiten kümmern zu müssen. Die zwei Sätze weiter oben erwähnte Applikation übernimmt das Zusammenspiel zwischen den diskreten Vergrößerungen und dem Digitalzoom, Zoom mit Linsen variabler Brechkraft oder der Kombination der beiden Zooms vorzugsweise auf eine Art, die ein Optimum an optischer Qualität und ebenfalls vorzugsweise nahtlose Übergänge zwischen allen möglichen Gesamtvergrößerungen sicher stellt. Das passiert vorzugsweise genau dann, wenn der größtmögliche Beitrag zu der Gesamtvergrößerung von der entsprechenden diskreten Vergrößerung innerhalb des Vergrößerungswechslers oder des Kameraensembles des Kamerasystems geleistet wird. Mit anderen Worten: bei Betrachtung zweier benachbarten diskreten Vergrößerungen wird der Digitalzoom, Zoom mit Linsen variabler Brechkraft oder die Kombination der beiden Zooms bei der Einwirkung auf die kleinere diskrete Vergrößerung auf einen Wert begrenzt, bei dem diese kleinere diskrete Vergrößerung zusammen mit dem Digitalzoom, dem Zoom mit Linsen variabler Brechkraft oder der Kombination der beiden Zooms im Wesentlichen die größere der betrachteten diskreten Vergrößerungen ergibt. Im Wesentlichen soll hier heißen: vorzugsweise bis auf eine Abweichung von unter 5%, vorzugsweise von unter 2%, besonders bevorzugt unter 1%.With a smaller number of discrete magnifications, as already mentioned, several cameras with suitably different magnifications can be used within one camera system. The different camera lenses, through which the different magnifications are realized, then take over the role of the discrete magnification changer. They provide different discrete magnifications and it can be switched between the associated cameras. The use of multiple cameras is useful because the price of cameras aiming for a value of 1 US $ / MP (MP: MegaPixel) due to innovative manufacturing processes. A control takes over the switching on of the camera or the switching between the cameras depending on a direct user input at the camera system or by an external signal. It should be noted that the light from the cameras is received in substantially the same direction, this same direction is related to the camera system consisting of these individual cameras and not to the individual cameras, because they could be controlled via deflection mirror. Just like the camera with the magnification changer in front, the cameras with different lenses are hardware devices that provide discrete, mutually different magnifications. Again, the camera system may additionally include a digital zoom, a zoom lens with variable refractive power or a combination of the two zoom. In this case, it is preferably the case that the digital zoom, zoom with lenses of variable refractive power or the combination of the two zoom within an application can act on at least two different discrete magnifications, in each case one at a time. It is further preferably for ergonomic reasons that the user can only adjust the overall magnification and even get to see them without having to worry about details. The two sets of applications mentioned earlier assume the interplay between the discrete magnifications and the digital zoom, zoom with variable power lenses, or the combination of the two zoomers, preferably in a manner that ensures optimum optical quality and preferably also smooth transitions between all possible overall magnifications provides. This preferably happens just when the greatest possible contribution to the overall magnification is made by the corresponding discrete magnification within the magnification changer or the camera ensemble of the camera system. In other words, considering two adjacent discrete magnifications, the digital zoom, zoom with variable refractive power lenses, or the combination of the two zooming on exposure to the smaller discrete magnification is limited to a value at which this smaller discrete magnification, together with the digital zoom, the Zoom with lenses of variable refractive power or the combination of the two zoom substantially the larger of the considered discrete magnifications results. In essence, this is to say: preferably to a deviation of less than 5%, preferably less than 2%, particularly preferably less than 1%.

Vorzugsweise werden die eine oder mehrere hardwaremäßige Vorrichtungen, die die jeweiligen diskreten Vergrößerungen bereitstellen, durch einen lichtempfindlichen Wandler mit vorgeschalteter Optik oder durch mehrere lichtempfindliche Wandler mit vorgeschalteter Optik realisiert, wobei dieser oder diese Wandler ortsabhängig Lichtsignale in elektrische Signale wandeln kann oder können und wobei diese elektrischen Signale abgespeichert, gesendet, weitergeleitet oder anderweitig verarbeitet werden können. Dabei gilt für den Fall, dass das Kamerasystem nur eine hardwaremäßige Vorrichtung, die die jeweiligen diskreten Vergrößerungen bereitstellt, enthält, dass das Kamerasystem in der dem Wandler vorgeschalteten Optik einen diskreten Vergrößerungswechsler wie z. B. Galileiwechsler oder schaltbare bzw. einschwenkbare Objektive mit verschiedenen Vergrößerungen enthält, sonst enthält das Kamerasystem für den Fall von mehreren hardwaremäßigen Vorrichtungen, die die jeweiligen diskreten Vergrößerungen bereitstellen, in den den Wandlern vorgeschalteten Optiken mehrere Objektive, wobei jede vorgeschaltete Optik ein Objektiv mit jeweils anderer Vergrößerung enthält.Preferably, the one or more hardware devices providing the respective discrete magnifications are realized by a pre-switched optical photosensitive transducer or by a plurality of upstream optical photosensitive transducers, which or each transducer can or may convert light signals to electrical signals in a location dependent manner electrical signals can be stored, sent, forwarded or otherwise processed. In this case, if the camera system contains only a hardware device which provides the respective discrete magnifications, the camera system in the optics connected upstream of the converter has a discrete magnification changer, such as, for example. Galileiwechsler or switchable or einschwenkbare lenses with different magnifications contains, otherwise the camera system in the case of several hardware devices that provide the respective discrete magnifications, in the front of the transducers optics several lenses, each upstream optics with a lens contains other magnification.

Vorzugsweise liegen die optischen Achsen der den Wandlern vorgeschalteten Optiken beim Verlassen des Kamerasystems um weniger als 13 cm auseinander, ein Maß, das bei normalen Handys kaum überschritten wird. Ein Abstand von weniger als 2 cm ist gut für normalen Zoombetrieb, ein größerer Abstand verbreitet die Stereobasis in einem möglichen 3D-Betrieb, falls Kameras/Wandler paarweise betrieben werden. Dieser 3D-Betrieb erfolgt in der Bildmitte mit höherer Auflösung in einem Kanal, die Bildränder bleiben in 2D. Ein solcher Betrieb simuliert auf einfache Weise das menschliche Sehen und eignet sich gut für Kopplung mit einer Blickrichtungserfassung.Preferably, the optical axes of the transducers upstream optics are at Leaving the camera system less than 13 cm apart, a level that is barely exceeded in normal cell phones. A distance of less than 2 cm is good for normal zoom operation, a larger distance spreads the stereo base in a possible 3D operation, if cameras / converters are operated in pairs. This 3D operation takes place in the center of the image with higher resolution in a channel, the image edges remain in 2D. Such operation easily simulates human vision and is well suited for coupling with gaze detection.

Vorzugsweise sind die optischen Achsen der den Wandlern vorgeschalteten Optiken bei Verlassen des Kamerasystems parallel oder sie schließen einen Winkel von weniger als 20°, vorzugsweise von weniger als 10°, weiter bevorzugt von weniger als 5° ein.Preferably, the optical axes of the optics preceding the transducers when exiting the camera system are parallel or enclose an angle of less than 20 °, preferably less than 10 °, more preferably less than 5 °.

Vorzugsweise kann ein Wandler für Videotelefonie genutzt werden, z. B. nach Umschaltung der Richtung der einfallender Strahlung bevorzugt durch Kipp- oder Schaltspiegel.Preferably, a converter for video telephony can be used, for. B. after switching the direction of the incident radiation preferably by tilting or switching mirror.

Das Kamerasystem kann aus mindestens zwei Kameras bestehen, mit drei Kameras oder mehr hat man größere Zoomdynamik und bessere Qualität der Aufnahmen. Dabei haben die Kameras unterschiedliche Vergrößerungen und einem gemeinsamen Digitalzoom.The camera system can consist of at least two cameras, with three cameras or more one has greater zoom dynamics and better quality of the images. The cameras have different magnifications and a common digital zoom.

Besonders ökonomisch wenn auch nicht zwingend notwendig ist die Herstellung und Vertrieb einer ganzen Familie von Kamerasystemen, wobei diese Familie mindestens zwei von den folgenden Kamerasystemen enthält: ein Kamerasystem mit einer diskreten Vergrößerung, ein Kamerasystem mit zwei diskreten Vergrößerungen, ein Kamerasystem mit drei diskreten Vergrößerungen, ein Kamerasystem mit vier diskreten Vergrößerungen.Particularly economical, if not essential, is the manufacture and distribution of a whole family of camera systems, including at least two of the following camera systems: a discrete magnification camera system, a two discrete magnification camera system, a three discrete magnification camera system, a camera system with four discrete magnifications.

Ebenfalls besonders ökonomisch wenn auch nicht zwingend notwendig ist die Verwendung identische Wandler innerhalb eines Kamerasystems.Equally economical, if not absolutely necessary, is the use of identical transducers within a camera system.

Das Verfahren ein erfindungsgemäßes Kamerasystem anzusteuern umfasst mindestens folgende Schritte:

(i) Vorgabe des Vergrößerungsfaktors innerhalb des möglichen Bereiches durch eine entsprechende Eingabe direkt durch Nutzer an dem Kamerasystem oder durch ein externes Steuersignal,
(ii) Auswahl einer der möglichen diskreten Vergrößerungen aus der Liste der möglichen diskreten Vergrößerungen, wobei diese eine diskrete Vergrößerung die nächstkleinere Vergrößerung zu der gewünschten, unter (i) vorgegebenen, Vergrößerung ist,
(iii) Ansteuern der hardwaremäßigen Vorrichtung, die die gewünschte, unter (ii) gewählte diskrete Vergrößerung liefert, und
(iv) Auswählen der Größe des Digitalzoomfaktors derart, dass das Produkt aus dem hier ausgewählten Digitalzoomfaktor mit dem Vergrößerungswert der einen unter (ii) ausgewählten diskreten Vergrößerung gerade die gewünschte, unter (i) vorgegebene, Vergrößerung ist.

The method of controlling a camera system according to the invention comprises at least the following steps:

(i) specification of the magnification factor within the possible range by a corresponding input directly by users on the camera system or by an external control signal,
(ii) selecting one of the possible discrete magnifications from the list of possible discrete magnifications, wherein said one discrete magnification is the next smaller magnification to the desired, below (i) predetermined magnification,
(iii) driving the hardware device that provides the desired discrete magnification selected under (ii), and
(iv) Selecting the size of the digital zoom factor such that the product of the digital zoom factor selected here with the magnification value of the one at (ii) selected discrete magnification is just the desired, below (i) predetermined, magnification.

Das Verfahren ein erfindungsgemäßes Kamerasystem anzusteuern kann zusätzlich folgenden Schritt oder Schritte umfassen:

A) Aufnahme Einzelbild oder
B1) Starten Aufnahme bewegte Bilder,
B2) Verstimmen des Digitalzooms bei laufender Aufnahme in eine Richtung und optional
B3) Weiterverstimmen des Digitalzooms bei laufender Aufnahme in die eine Richtung bis die Gesamtvergrößerung aus Digitalzoom und diskreten Vergrößerung den Wert der nächsten diskreten Vergrößerung erreicht,
B4) Umschalten der diskreten Vergrößerung in den nächstkleineren/-größeren Wert, wenn der Digitalzoom zu kleineren/größeren Werten hin verstimmt worden ist, Anpassen des Digitalzooms so, dass sich wieder im Wesentlichen der gleiche Wert der Gesamtvergrößerung ergibt wie vor dem Umschalten der diskreten Vergrößerung,
B5) Weiterverstimmen des Digitalzooms bei laufender Aufnahme in die eine Richtung wie unter B2)

The method of controlling a camera system according to the invention may additionally comprise the following step or steps:

A) taking single picture or
B1) start recording moving pictures,
B2) detuning the digital zoom while recording in one direction and optional
B3) retuning the digital zoom while recording in one direction until the total magnification of digital zoom and discrete magnification reaches the value of the next discrete magnification,
B4) switching the discrete magnification to the next smaller / larger value when the digital zoom has been detuned to smaller / larger values, adjusting the digital zoom so as to return to substantially the same value of the total magnification as before switching the discrete magnification .
B5) Retuning the digital zoom while recording in the one direction as in B2)

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007039851 A [0005]
DE 102009011681 A1 [0006]
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DE 102010018500 [0006]
US 4678899 [0008]
US 7411739 B2 [0008]
US 2009/0021843 A1 [0008]

Claims

A camera system for capturing still or moving images, the camera system (i) providing at least two discrete, mutually different magnifications, these magnifications being implemented by one or more hardware devices, and wherein said hardware device or devices are substantially the same Direction received, this same direction is related to the camera system, (ii) contains a control, characterized in that this control at a time at least one of the discrete magnifications of the camera system and at another time at least one of the other discrete magnifications of the camera system in Depending on a direct user input on the camera system or by an external signal can turn on.

Camera system according to claim 1, characterized in that it additionally comprises a digital zoom, a zoom with lenses of variable refractive power or a combination of the two zoom.

Camera system according to claim 2, characterized in that the digital zoom can act within an application on at least two different discrete magnifications, in each case one at a time.

Camera system according to one of the preceding claims, characterized in that it provides at least three different discrete magnifications.

A camera system according to claim 2, 3 or 4, characterized in that, when viewing two adjacent discrete magnifications, the digital zoom, variable lens zoom or the combination of the two zoom is limited to a value at which they act on the smaller discrete magnification smaller discrete magnification together with the digital zoom, the zoom with lenses of variable refractive power or the combination of the two zoom essentially gives the larger discrete magnification.

Camera system according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more hardware devices which provide the respective discrete magnifications are realized by a photosensitive transducer with upstream optics or by a plurality of photosensitive transducers each having upstream optics, this or these transducers being location-dependent Can convert light signals into electrical signals, and wherein these electrical signals can be stored, sent, forwarded or otherwise processed.

Camera system according to claim 6, characterized in that in the event that the camera system only a hardware device that provides the respective discrete magnifications contains the camera system in the transducer upstream optics a discrete magnification changer such. Otherwise, in the case of multiple hardware devices providing the respective discrete magnifications, the camera system includes a plurality of objectives in the optics preceding the transducers, each upstream optic containing a different magnification objective lens,

Camera system according to claim 6, characterized in that the optical axes of the transducers upstream optics when leaving the camera system are less than 13 cm apart.

A camera system according to claim 6, characterized in that the optical axes of the optics preceding the transducers are parallel when leaving the camera system or they enclose an angle of less than 20 °, preferably less than 10 °, more preferably less than 5 °.

Camera system according to one of claims 6 to 9, characterized in that the transducers are used at a specific time either individually for zoom operation or in pairs for 3D operation.

Camera system according to one of claims 6 to 10, characterized in that a converter for video telephony can be used.

Camera system according to one of the preceding claims, characterized in that it is realized by at least two cameras with different magnification and a common digital zoom.

A family of camera systems according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes at least two of the following camera systems: a discrete magnification camera system, a discrete magnification camera system, a discrete magnification camera system, a four discrete magnification camera system.

Method to control a camera system according to one of claims 2 to 12, comprising at least the following steps: (i) specifying the magnification factor within the possible range by a corresponding input directly by the user to the camera system or by an external control signal, (ii) selecting one of the possible discrete magnifications from the list of possible discrete magnifications, this one discrete magnification (iii) driving the hardware device that provides the desired discrete magnification selected under (ii); and (iv) selecting the size of the digital zoom factor such that the product is at least one of the magnifications from the digital zoom factor selected here with the magnification value of the one discrete magnification selected under (ii) is just the desired magnification specified under (i).

Method to control a camera system according to claim 14, comprising additionally the following step or steps: A) Recording single image or B1) start recording moving pictures, B2) detuning the digital zoom while recording in one direction and optional B3) retuning the digital zoom while recording in one direction until the total magnification reaches the value of the next discrete magnification, B4) switching the discrete magnification to the next smaller / larger value when the digital zoom has been detuned to smaller / larger values, adjusting the digital zoom so as to return to substantially the same value of the total magnification as before switching the discrete magnification . B5) Retuning the digital zoom while recording in the one direction as in B2)