DE102015211569A1 - Electrically controllable camera shutter - Google Patents

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    • G03B9/02—Diaphragms

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine einstellbare Kamerablende (203) mit wenigstens einem zur Einstellung der Kamerablende veränderbaren Bauteil. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Einstellung der Blende (203) durch eine Veränderung der Transmission- und/oder Reflexionseigenschaften des Bauteils geschieht. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kamerablende (203) besteht darin, dass die Blende über die Transmission- und/oder Reflexionseigenschaften einstellbar und deshalb nicht auf die Bewegung mechanischer Teile angewiesen ist.The invention describes an adjustable camera aperture (203) with at least one component which can be changed to adjust the camera aperture. The essence of the invention is that the adjustment of the diaphragm (203) is done by changing the transmission and / or reflection properties of the component. The advantage of the camera aperture (203) according to the invention is that the aperture can be adjusted via the transmission and / or reflection properties and therefore is not dependent on the movement of mechanical parts.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die erfindungsgemäße Anordnung betrifft eine einstellbare Kamerablende, bestehend aus wenigstens einem veränderbaren Bauteil.The arrangement according to the invention relates to an adjustable camera shutter, consisting of at least one variable component.

In der US 2014291480 A1 wird eine optische Anordnung mir mehreren Schichten von organischen Halbleitern beschrieben, die in diesem Fall als optischer Sensor dienen.In the US 2014291480 A1 An optical arrangement with several layers of organic semiconductors is described, which in this case serve as an optical sensor.

Zudem sind aus der Fotografie Objektive bekannt, die sich aus Blenden und Linsen zusammensetzen. Die Blende dient der definierten Eingrenzung des Lichtstrahlbündels. Je nach Durchmesser der verwendeten Blende ändert sich die Tiefenschärfe der Abbildung. Je kleiner die Blendenöffnung gewählt wird, desto stärker wird das Strahlenbündel auf den paraxialen Bereich eingegrenzt, wodurch sich einige Abbildungsfehler verkleinern lassen. Gleichzeitig erreicht den Bildsensor mit kleiner werdender Blende weniger Licht pro Zeiteinheit. Je nach Helligkeit und gewünschter Belichtungszeit muss deshalb situationsabhängig entschieden werden, welche Blendengröße für die momentane Lichtsituation und die Szenenwahl sinnvoll ist.In addition, lenses are known from the photography, which are composed of screens and lenses. The aperture serves to define the light beam in a defined manner. Depending on the diameter of the aperture used, the depth of field of the image changes. The smaller the aperture is chosen, the stronger the beam is confined to the paraxial region, which can reduce some aberrations. At the same time, the image sensor with less aperture achieves less light per unit of time. Depending on the brightness and the desired exposure time, it must therefore be decided, depending on the situation, which aperture size makes sense for the current light situation and the scene selection.

Nach dem aktuellen Stand der Technik gibt es verschiedene Ausführungen von Blenden. Es gibt nicht verstellbare Blenden mit fest definiertem und Blenden mit verstellbarem Öffnungsdurchmesser. Als verstellbare Blenden kommen in der Fotografie meist Lamellenblenden zum Einsatz, bei denen sich kreisförmig angeordnete Lamellen-Bleche so ineinander verschieben, dass der Lichtdurchlass enger oder weiter und so das einfallende Lichtbündel kleiner oder größer wird.According to the current state of the art, there are different versions of panels. There are non-adjustable bezels with fixed and aperture with adjustable opening diameter. As adjustable apertures, louvre apertures are usually used in photography, in which circularly arranged lamellar sheets move into one another in such a way that the light transmission becomes narrower or wider, and thus the incident light bundle becomes smaller or larger.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung beschreibt eine einstellbare Kamerablende mit wenigstens einem zur Einstellung der Kamerablende veränderbaren Bauteil. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Einstellung der Blende durch eine Veränderung der Transmission- und/oder Reflexionseigenschaften des Bauteils geschieht. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kamerablende besteht darin, dass die Blende über die Transmission- und/oder Reflexionseigenschaften einstellbar und deshalb nicht auf die Bewegung mechanischer Teile angewiesen ist. Dadurch ist die Blende im Vergleich zu herkömmlichen Blenden mechanisch robust und die Einstellung kann zeitlich wesentlich schneller erfolgen. The invention describes an adjustable camera aperture with at least one component that can be changed to adjust the camera aperture. The essence of the invention is that the adjustment of the diaphragm is done by changing the transmission and / or reflection properties of the component. The advantage of the camera aperture according to the invention is that the aperture is adjustable over the transmission and / or reflection properties and therefore not dependent on the movement of mechanical parts. As a result, the diaphragm is mechanically robust compared to conventional diaphragms and the adjustment can take place much faster in terms of time.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Kamerablende sind die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende elektrisch einstellbar. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für die Blende beispielsweise intelligentes Glas oder LCDs verwendet werden können, wodurch sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende verändern. In a particularly preferred embodiment of the camera aperture, the transmission and / or reflection properties of the diaphragm are electrically adjustable. This embodiment offers the advantage that, for example, intelligent glass or LCDs can be used for the panel, whereby the transmission and / or reflection properties of the panel change when an electrical voltage is applied.

In einer weiter bevorzugten Ausführung der Kamerablende ist die Blende in diskreten Stufen verstellbar, insbesondere in Form von zueinander konzentrischen Ringen. Diese Diskretisierung bietet den Vorteil, dass definierte Bereiche gemeinsam angesteuert werden können und diese Bereiche nahezu zeitgleich ihre Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften ändern. In a further preferred embodiment of the camera aperture, the diaphragm is adjustable in discrete steps, in particular in the form of concentric rings. This discretization offers the advantage that defined areas can be controlled jointly and these areas change their transmission and / or reflection properties almost simultaneously.

In einer vorteilhaften Ausführung der Kamerablende können die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende wertkontinuierlich verändert werden. Dadurch lassen sich die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften stufenlos variieren und es lässt sich somit die Lichtdurchlässigkeit der Blende anpassen.In an advantageous embodiment of the camera aperture, the transmission and / or reflection properties of the diaphragm can be changed continuously. As a result, the transmission and / or reflection properties can be varied continuously and thus the light transmission of the diaphragm can be adjusted.

In einer weiteren Ausführungsform der Kamerablende kann die Blende direkt auf einer im Kameradesign vorgesehenen Linse angebracht werden, vorzugsweise auf einer Linse mit einer planen Fläche. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Blende kein separates Bauteil mehr darstellt und die Linse als Träger dient. Durch die feste Installation der Blende in einem Strahlengang können zusätzlich Positionierungs- und Toleranzfehler minimiert werden.In a further embodiment of the camera aperture, the diaphragm can be mounted directly on a lens provided in the camera design, preferably on a lens with a plane surface. The advantage of this arrangement is that the aperture no longer represents a separate component and the lens serves as a carrier. The fixed installation of the aperture in a beam path can additionally minimize positioning and tolerance errors.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann die einstellbare Kamerablende auch als Verschluss eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass kein separater Verschluss in der Kamera verbaut werden muss und die Verschlussfunktion gleichzeitig von der Blende übernommen wird.In a further advantageous embodiment, the adjustable camera aperture can also be used as a closure. This has the advantage that no separate shutter must be installed in the camera and the shutter function is taken over by the aperture at the same time.

In einer vorteilhaften Ausführung der Kamerablende können die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende wertanalog verändert werden. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass beispielsweise beim Risiko einer Sättigung sukzessive die einfallende Intensität auf den Pixeln bzw. Sensorelementen des Bildsensors reduziert werden kann. Unter Sättigung wird hier die Sättigung der einzelnen Fotodioden verstanden, die als Sensorelemente dienen. Bis zu einer gewissen Sättigungsspannung ist die Ladung einer Fotodiode annähernd proportional zur Helligkeit. Unter einem Risiko der Sättigung kann hier beispielsweise verstanden werden, dass die Spannung einzelner Fotodioden einen Grenzwert überschreitet, der beispielsweise in einem Bereich zwischen 80% und 100% der Sättigungsspannung liegen kann. Das Sättigungsverhalten kann alternativ auch über den 1dB Kompressionspunkt definiert werden, der beschreibt, wann eine Ausgangsfunktion y(x) vom linear ansteigenden Stimulus x um 1db abweicht. In an advantageous embodiment of the camera aperture, the transmission and / or reflection properties of the diaphragm can be changed by analogy. This embodiment offers the advantage that, for example, at the risk of saturation, the incident intensity on the pixels or sensor elements of the image sensor can be successively reduced. Saturation is here understood to mean the saturation of the individual photodiodes which serve as sensor elements. Up to a certain saturation voltage, the charge of a photodiode is approximately proportional to the brightness. By way of example, a risk of saturation can be understood here to mean that the voltage of individual photodiodes exceeds a limit value which, for example, can lie in a range between 80% and 100% of the saturation voltage. The saturation behavior can alternatively also be defined via the 1 dB compression point, which describes when a Output function y (x) deviates from the linearly increasing stimulus x by 1db.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Vorteile und Wirkungen auf Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung und aus den Zeichnungen. Diese zeigen in schematischer Darstellung:Further details, features, combinations of features, advantages and effects based on the invention will become apparent from the subclaims and the following descriptions of the preferred embodiments of the invention and from the drawings. These show in a schematic representation:

1 zeigt separat ansteuerbare Bereiche der Blende. 1 shows separately controllable areas of the panel.

2 zeigt eine beispielhafte Anordnung der Blende in einem Strahlengang. 2 shows an exemplary arrangement of the aperture in a beam path.

Ausführungsbeispieleembodiments

In 1 ist eine beispielhafte Blende abgebildet, die in drei diskrete konzentrische Bereiche 101, 102, 103 aufgeteilt ist. Diese Bereiche 101, 102, 103 können separat über die elektrischen Verbindungen 104 angesteuert werden, wobei auch für jeden der Bereiche 101, 102, 103 separate Verbindungen verwendet werden können. Die konzentrischen Bereiche 101, 102, 103 bestehen entweder aus einem intelligenten Glas, beispielsweise elektrochromatischem Glas, oder aus LCDs (liquid crystal display) oder TN-(Twisted Nematic)-LCDs oder vergleichbaren Flüssigkeitskristall-Anordnungen. Durch die Ansteuerung über die elektrischen Verbindungen 104 können an den separaten Bereichen 101, 102, 103 jeweils separate Spannungen angelegt werden. Diese verursachen eine Veränderung der Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Bereiche 101, 102, 103 und verändern dadurch die Lichtdurchlässigkeit der Blende. Je nach Bauart, können verschieden viele separate Bereiche verwendet werden. In 1 könnten beispielsweise die Bereiche 101, 102 aus einem Material mit veränderlichen Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften bestehen und Bereich 103 freigelassen werden, sodass das Licht in diesem Bereich ungehindert durch die Blende dringen kann.In 1 An exemplary aperture is shown in three discrete concentric areas 101 . 102 . 103 is divided. These areas 101 . 102 . 103 can be separated via the electrical connections 104 being driven, being also for each of the areas 101 . 102 . 103 separate compounds can be used. The concentric areas 101 . 102 . 103 consist of either an intelligent glass, such as electrochromatic glass, or LCDs (liquid crystal display) or TN (twisted nematic) LCDs or comparable liquid crystal arrays. By controlling via the electrical connections 104 can be at the separate areas 101 . 102 . 103 each separate voltages are applied. These cause a change in the transmission and / or reflection properties of the areas 101 . 102 . 103 and thereby change the light transmission of the aperture. Depending on the design, different numbers of separate areas can be used. In 1 For example, the areas 101 . 102 consist of a material with variable transmission and / or reflection properties and range 103 be released so that the light in this area can freely penetrate through the aperture.

2 zeigt beispielhaft eine Anordnung der erfindungsgemäßen Blende 203 in einem Strahlengang. In diesem Strahlengang befinden sich zusätzlich eine Linsenanordnung 201, eine mechanisch fest installierte Blende 202 mit festem Öffnungsdurchmesser und eine weitere Linse 204, auf welcher die Blende 203 angebracht ist. Die erfindungsgemäße Blende 203 besteht in diesem Beispiel aus nur einem konzentrischen Bereich mit veränderlichen Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften und wird im Randbereich mit den elektrischen Verbindungen 205 kontaktiert. Dies hat den Vorteil, dass die Verbindungen 205 dadurch keinen Einfluss auf die Lichtdurchlässigkeit des Bereichs mit veränderlichen Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften haben. 2 shows an example of an arrangement of the diaphragm according to the invention 203 in a beam path. In this beam path are also a lens assembly 201 , a mechanically fixed panel 202 with fixed opening diameter and another lens 204 on which the aperture 203 is appropriate. The diaphragm according to the invention 203 consists in this example of only a concentric region with variable transmission and / or reflection properties and is in the edge region with the electrical connections 205 contacted. This has the advantage that the connections 205 thereby have no influence on the light transmittance of the range with variable transmission and / or reflection properties.

Zusätzlich ist im Strahlengang ein Bildsensor 206 zur Aufnahme von Bildern eingebaut.In addition, an image sensor is in the beam path 206 built-in for taking pictures.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Blende 203 in einem Strahlengang oder Objektiv verbaut. Beispielsweise über ein Einstellrad oder per Knopfdruck lassen sich über die Verbindungen 205 zu der Blende 203 verschiedene Spannungen an den Bereichen mit veränderlichen Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften anbringen. Die Blende kann dabei aus einem beliebigen Material gefertigt sein, welches seine Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften in Abhängigkeit einer angelegten Spannung verändern lässt. Hierunter fallen unter anderem: Intelligente Gläser, wie elektrochromes Glas, LC(liquid crystal)-Glas oder PDLC(polymer dispersed liquid crystal)-Glas. Zudem sind verschiedenste LCD-Anordnungen und Displays denkbar: Darunter fallen beispielsweise TN(Twisted Nematic)-Folien/Displays/Anordungen, STN (Super-Twisted Nematic) Folien/Displays/Anordungen, DSTN (Double Super-Twisted Nematic) Folien/Displays/Anordungen, TSTN (Triple Super-Twisted Nematic) Folien/Displays/Anordungen, heutzutage als TN oder Film-TN bezeichnet, PVA (Patterned-Vertical-Alignment) Folien/Displays/Anordungen, IPS (In-Plane-Switching) Anordnungen und alle Unterarten von IPS, FLCD (ferroelektrische Flüssigkristalle) Folien/Displays/Anordungen, etc..In a preferred embodiment, the diaphragm according to the invention 203 installed in a beam path or lens. For example, via a dial or by pressing a button can be over the connections 205 to the aperture 203 Apply different voltages to the areas with variable transmission and / or reflection properties. The diaphragm can be made of any material, which can change its transmission and / or reflection properties in response to an applied voltage. These include: Intelligent glasses, such as electrochromic glass, LC (liquid crystal) glass or PDLC (polymer dispersed liquid crystal) glass. In addition, various LCD arrangements and displays are conceivable: These include TN (Twisted Nematic) films / displays / arrangements, STN (Super Twisted Nematic) films / displays / arrangements, DSTN (Double Super Twisted Nematic) films / displays / Assemblies, Triple Super Twisted Nematic (TSTN) films / displays / assemblies, nowadays referred to as TN or Film TN, Patterned Vertical Alignment (PVA) films / displays / assemblies, IPS (In-Plane Switching) assemblies and all Subtypes of IPS, FLCD (ferroelectric liquid crystals) foils / displays / arrangements, etc.

Je nach gewünschter Blendengröße und gewünschter Lichtintensität kann die erfindungsgemäße Blende 203 oder können einzelne Bereiche 101, 102, 103, die wie in 1 untergliedert sein können, angesteuert werden. Durch die wertkontinuierliche Veränderung der Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften des verwendeten Blendenmaterials kann der Lichtdurchlass beliebig an die aktuelle Situation angepasst werden. Zudem können alle Einstellungen vorgenommen werden, wie bei der Verwendung einer herkömmlichen Blende. So kann beispielsweise die Tiefenschärfe angepasst oder die Blende auf die Belichtungszeit optimiert werden. Depending on the desired aperture size and desired light intensity, the diaphragm according to the invention 203 or can individual areas 101 . 102 . 103 that like in 1 be subdivided, be controlled. Due to the continuous value change of the transmission and / or reflection properties of the diaphragm material used, the light transmission can be arbitrarily adapted to the current situation. In addition, all settings can be made, as with the use of a conventional aperture. For example, the depth of field can be adjusted or the aperture optimized for the exposure time.

Für die Aufnahme eines Bildes mittels eines Bildsensors 206 kann die Blende 203 ebenfalls als Verschluss verwendet werden, wenn die Blende 203 den gesamten Strahlengang abdeckt. So können beispielsweise die Bereiche 101 und 102 für die Einstellung der Blende 203 verwendet werden und je nach Blendeneinstellung die übrigen Bereiche, in diesen Fall entweder die Bereiche 102 und 103 oder nur der Bereich 103 als Verschluss dienen. Die Bereiche die als Verschluss dienen werden dann für eine definierte Zeit lichtdurchlässig und verdunkeln nach einer gewissen Belichtungszeit wieder. Der Bildsensor 206 erfasst in der entsprechenden Öffnungszeit das einfallende Licht für die Erzeugung eines Bildes.For taking a picture using an image sensor 206 can the aperture 203 Also used as a closure when the bezel 203 covers the entire beam path. For example, the areas 101 and 102 for adjusting the aperture 203 be used and depending on the aperture setting, the remaining areas, in this case, either the areas 102 and 103 or just the area 103 serve as a closure. The areas that serve as a shutter are then translucent for a defined time and darken after a certain exposure time. The image sensor 206 detected in the appropriate opening time, the incident light for the generation of an image.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2014291480 A1 [0002] US 2014291480 A1 [0002]

Claims (7)

Einstellbare Kamerablende (203) mit wenigstens einem zur Einstellung der Kamerablende veränderbaren Bauteil (203), dadurch gekennzeichnet, dass – die Einstellung durch eine Veränderung der Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften des Bauteils (203) geschieht.Adjustable camera aperture ( 203 ) with at least one component that can be changed to adjust the camera aperture ( 203 ), Characterized in that - the setting (by changing the transmission and / or reflection characteristics of the component 203 ) happens. Einstellbare Kamerablende (203) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende (203) elektrisch einstellbar sind.Adjustable camera aperture ( 203 ) According to claim 1, characterized in that the transmission and / or reflection properties of the diaphragm ( 203 ) are electrically adjustable. Einstellbare Kamerablende (203) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (203) in diskreten Stufen verstellbar ist, insbesondere in Form von zueinander konzentrischen Ringen (101, 102, 103). Adjustable camera aperture ( 203 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm ( 203 ) is adjustable in discrete steps, in particular in the form of concentric rings ( 101 . 102 . 103 ). Einstellbare Kamerablende (203) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende (203) wertkontinuierlich verändert werden können.Adjustable camera aperture ( 203 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission and / or reflection properties of the diaphragm ( 203 ) can be changed continuously. Einstellbare Kamerablende (203) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (203) direkt auf einer im Kameradesign vorgesehenen Linse (204) angebracht wird, vorzugsweise auf einer Linse (204) mit einer planen Fläche.Adjustable camera aperture ( 203 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm ( 203 ) directly on a lens provided in the camera design ( 204 ), preferably on a lens ( 204 ) with a plane surface. Einstellbare Kamerablende (203) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (203) auch als Verschluss eingesetzt werden kann.Adjustable camera aperture ( 203 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm ( 203 ) can also be used as a closure. Einstellbare Kamerablende (203) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der Blende (203) wertanalog verändert werden können.Adjustable camera aperture ( 203 ) According to one of the preceding claims, characterized in that transmission and / or reflection properties of the diaphragm ( 203 ) can be changed in value analogy.
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