DE102017103660A1

DE102017103660A1 - Verfahren zum betrieb einer lichtquelle für eine kamera, lichtquelle, kamera

Info

Publication number: DE102017103660A1
Application number: DE102017103660.1A
Authority: DE
Inventors: Mikko Perälä; Désirée Queren; Marco Antretter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: US10663837B2; CN108462819A; US20180239220A1; CN108462819B; DE102017103660B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle für eine Kamera, mit der eine Aufnahme einer Szene erstellt werden soll. Die Lichtquelle weist wenigstens zwei individuell ansteuerbare Emitter auf, die Ausschnitte der Szene individuell beleuchten. Es wird ein Beleuchtungs-Parameter für einen Ausschnitt der Szene bestimmt und ein Emitter anhand des Beleuchtungs-Parameters individuell angesteuert, wobei der Beleuchtungs-Parameter durch eine Messung einer physikalischen Größe und/oder durch eine Eingabe eines Nutzers bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle für eine Kamera, sowie eine Kamera.
Mittels einer Kamera können statische und/oder bewegte Bilder aufgenommen werden, wobei dadurch insbesondere Aufnahmen einer Szene erstellt werden können. Um die Szene ausreichend zu beleuchten, kann eine Lichtquelle verwendet werden. Dabei gibt die Art der Lichtquelle eine Lichtfarbe und/oder eine Helligkeit für die Szene vor.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle für eine Kamera sowie eine verbesserte Kamera bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle für eine Kamera und der Kamera der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
In einem Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle für eine Kamera während der Aufnahme einer Szene, bei dem die Kamera wenigstens zwei individuell ansteuerbare Emitter aufweist, wobei die Emitter Ausschnitte der Szene individuell beleuchten, wird ein Beleuchtungs-Parameter für einen Ausschnitt der Szene bestimmt und ein Emitter anhand des Beleuchtungs-Parameters individuell angesteuert. Der Beleuchtungs-Parameter wird dabei durch eine Messung einer physikalischen Größe und/oder durch eine Eingabe eines Nutzers bestimmt.
Durch die individuelle Ansteuerung des Emitters, mit dem der Ausschnitt der Szene beleuchtet wird, kann die Beleuchtung der Szene während der Aufnahme individuell anhand des Beleuchtungs-Parameters angepasst werden.
In einer Ausführungsform ist der Beleuchtungs-Parameter eine Lichtintensität und/oder eine Farbtemperatur. Dabei kann es vorgesehen sein, dass verschiedene Ausschnitte der Szene mit unterschiedlicher Lichtintensität beziehungsweise unterschiedlicher Farbtemperatur beleuchtet werden.
In einer Ausführungsform sind die individuell ansteuerbaren Emitter aus mindestens zwei Einzel-Emittern aufgebaut. Die Einzel-Emitter sind ebenfalls individuell ansteuerbar. Durch die individuelle Ansteuerung der Einzel-Emitter kann eine Farbtemperatur eines Emitters als Beleuchtungs-Parameter eingestellt werden.
In einer Ausführungsform ist die physikalische Größe eine Belichtung und/oder ein Farbwert. Die Belichtung und/oder der Farbwert werden also gemessen und die Emitter anschließend anhand des gemessenen Farbwerts und/oder der gemessenen Beleuchtung angesteuert. Dadurch kann die Belichtung und/oder der Farbwert genutzt werden, um die Lichtintensität und/oder die Farbtemperatur der Lichtquelle einzustellen und somit die Belichtung und/oder den Farbwert von mindestens einem Ausschnitt der Szene anzupassen.
In einer Ausführungsform erfolgt die Messung der physikalischen Größe dadurch, dass die Szene zunächst mittels der Lichtquelle in einer ersten Beleuchtung derart beleuchtet wird, dass die Emitter gleich angesteuert werden. Mittels eines Bildsensors wird die Belichtung beziehungsweise der Farbwert wenigstens eines Ausschnitts der Szene ermittelt. Anschließend werden anhand der ermittelten Belichtung beziehungsweise des ermittelten Farbwerts die Beleuchtungs-Parameter bestimmt. Daran anschließend wird die Szene mittels der Lichtquelle in einer zweiten Beleuchtung beleuchtet, wobei dabei die Emitter anhand des Beleuchtungs-Parameters des wenigstens einen Ausschnitts individuell unterschiedlich betrieben werden, während mittels des Bildsensors während der zweiten Beleuchtung die Aufnahme erstellt wird.
Dadurch kann zunächst die Szene beleuchtet werden, anhand der Beleuchtung mindestens ein Beleuchtungs-Parameter eines Ausschnitts bestimmt und anschließend die Lichtquelle für die folgende Aufnahme anhand des Beleuchtungs-Parameters betrieben werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Lichtquelle als Kamerablitz vorteilhaft.
Dadurch kann zunächst während der ersten Belichtung die Szene gleichmäßig beleuchtet werden und anhand dieser ersten Belichtung ermittelt werden, ob unterschiedliche Ausschnitte der Szene unterschiedlich beleuchtet werden sollten. Während der zweiten Belichtung können die Emitter dann derart unterschiedlich betrieben werden, dass die Ausschnitte anhand der durch die erste Belichtung ermittelten Beleuchtungs-Parameter unterschiedlich beleuchtet werden.
In einer Ausführungsform wird der Emitter während der ersten Beleuchtung mit einer geringeren Intensität betrieben als bei der zweiten Beleuchtung. Dadurch kann beispielsweise bei lichtempfindlichen Gegenständen innerhalb der Szene die insgesamt eingestrahlte Lichtleistung minimiert werden.
In einer Ausführungsform erfolgt zwischen der ersten und der zweiten Beleuchtung eine weitere Beleuchtung. Die Lichtintensität der weiteren Beleuchtung entspricht der Lichtintensität der ersten Beleuchtung. Die Emitter werden bei der weiteren Beleuchtung anhand des Beleuchtungs-Parameters des Ausschnitts individuell unterschiedlich betrieben. Während der weiteren Beleuchtung wird die Belichtung beziehungsweise der Farbwert der Ausschnitte ermittelt. Diese während der weiteren Beleuchtung ermittelten Belichtungen beziehungsweise Farbwerte werden bei der Ermittlung der Beleuchtungs-Parameter für die zweite Belichtung berücksichtigt.
Dadurch kann zunächst während der ersten Belichtung die Szene gleichmäßig beleuchtet werden und anhand dieser ersten Belichtung ermittelt werden, ob unterschiedliche Ausschnitte der Szene unterschiedlich beleuchtet werden sollten. Während der weiteren Belichtung können die Emitter dann derart unterschiedlich betrieben werden, dass die Ausschnitte anhand der durch die erste Belichtung ermittelten Beleuchtungs-Parameter unterschiedlich beleuchtet werden. Dadurch können die ermittelten Beleuchtungs-Parameter überprüft und gegebenenfalls für die zweite Belichtung angepasst werden. Bei der zweiten Belichtung werden die Emitter dann anhand dieser angepassten Beleuchtungs-Parameter betrieben.
In einer Ausführungsform umfasst die physikalische Größe den Abstand eines Objekts in einem Ausschnitt der Szene zur Kamera, wobei der Beleuchtungs-Parameter anhand dieses Abstandes bestimmt wird. Dadurch können Objekte je nach ihrem Abstand zur Kamera mit einer individuellen Belichtung beziehungsweise einem individuellen Farbwert während der Aufnahme der Kamera beleuchtet werden. Beispielsweise kann ein Hintergrund der Szene anders Beleuchtet werden als ein Objekt in einem Vordergrund der Szene.
In einer Ausführungsform wird der Abstand zwischen Kamera und Objekt mittels einer stereoskopischen Auswertung zweier Bildsensoren ermittelt. Durch eine stereoskopische Auswertung zweier Bildsensoren ist eine einfache Ermittlung des Abstands des Objekts zur Kamera möglich.
In einer Ausführungsform wird der Abstand von der Kamera zum Objekt mittels Auswertung eines Strahlungspulses ermittelt. Dadurch ist ebenfalls eine einfache Ermittlung des Abstands zwischen Kamera und Objekt möglich.
In einer Ausführungsform wird der Strahlungspuls von einer Strahlungsquelle ausgesendet und von einem Objekt teilweise in Richtung der Kamera reflektiert. Die reflektierte Strahlung wird durch einen ortsauflösenden Strahlungsdetektor detektiert. Die detektierte Strahlung weist in Abhängigkeit vom Ausschnitt der Szene und dem Abstand des Objekts zur Kamera unterschiedliche Laufzeiten auf. Anhand der Laufzeiten wird der Abstand des Objekts zur Kamera bestimmt.
In einer Ausführungsform wird der Abstand von der Kamera mittels LIDAR bestimmt. LIDAR steht dabei für „light detection and ranging“, also die Ermittlung eines Abstandes mittels Licht.
In einer Ausführungsform wird die Szene mit strukturiertem Licht mit einem vorgegebenen Muster beleuchtet. Durch Objekte in Ausschnitten der Szene wird das vorgegebene Muster verzerrt. Durch eine Auswertung der Verzerrung des Lichts aufgrund der Objekte kann ein Abstand der Objekte zur Kamera ermittelt werden.
In einer Ausführungsform wird ein Vorschau-Bild auf einem Bildschirm der Kamera angezeigt, wobei ein Nutzer einen Bereich des Vorschau-Bilds manuell auswählen und einen Beleuchtungs-Parameter, insbesondere eine Lichtintensität und/oder eine Farbtemperatur, für den manuell ausgewählten Bereich festlegen kann.
Eine Lichtquelle ist eingerichtet, in einem der genannten Verfahren eingesetzt zu werden.
Eine Kamera umfasst eine Lichtquelle, ein Steuergerät und einen Bildsensor, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Lichtquelle zu steuern und gegebenenfalls den Bildsensor auszuwerten und dabei eines der Verfahren durchzuführen.
Ein Mobiltelefon beziehungsweise ein Tablet-PC umfasst eine solche Kamera.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung

1 eine Lichtquelle, die eine Szene beleuchtet;
2 eine weitere Leichtquelle bei der Beleuchtung einer Szene;
3 eine Szene;
4 eine Lichtquelle zum Beleuchten einer Szene;
5 einen Querschnitt einer Optik für eine Lichtquelle und einen Bildsensor;
6 eine Kamera und eine Szene während einer Aufnahme;
7 eine Verzerrung von strukturiertem Licht durch ein Objekt;
8 eine Kamera;
9 ein Mobiltelefon mit einer Kamera;
10 einen Tablet-PC mit einer Kamera;
11 einen pixelierten Emitter für eine Lichtquelle; und
12 eine weitere Szene.

1 zeigt eine Lichtquelle 100, aufweisend zwei individuell ansteuerbare Emitter 110, 120. Mittels der Lichtquelle 100 wird eine Szene 200 beleuchtet. Die Szene 200 weist dabei einen ersten Ausschnitt 210 und einen zweiten Ausschnitt 211 auf. Ein erster Emitter 110 ist eingerichtet, die gesamte Szene 200 bestehend aus einem ersten Ausschnitt 210 und einem zweiten Ausschnitt 211 zu beleuchten. Der zweite Emitter 120 ist eingerichtet, den zweiten Ausschnitt 211 der Szene 200 zu beleuchten. Wenn die Szene 200 mit einer Kamera aufgenommen werden soll, wird für den zweiten Ausschnitt 211 der Szene 200 ein Beleuchtungs-Parameter bestimmt. Der zweite Emitter 120 wird dann anhand des Beleuchtungs-Parameters unabhängig vom ersten Emitter 110 angesteuert. Der Beleuchtungs-Parameter für den zweiten Ausschnitt der Szene kann dabei durch eine Messung einer physikalischen Größe und/oder durch eine Eingabe eines Nutzers erfolgen.
In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Emitter 110 eingerichtet, nur den ersten Ausschnitt 210 der Szene 200 zu beleuchten. In diesem Fall kann der erste Emitter 110 anhand eines Beleuchtungs-Parameters für den ersten Ausschnitt 210 angesteuert werden, während der zweite Emitter 120 anhand eines Beleuchtungs-Parameters für den zweiten Ausschnitt 211 angesteuert wird.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Beleuchtungs-Parameter eine Lichtintensität und/oder eine Farbtemperatur. Es kann also vorgesehen sein, den ersten Ausschnitt 110 mit einer anderen Intensität zu beleuchten als den zweiten Ausschnitt 120. Ebenso kann es vorgesehen sein, den ersten Ausschnitt 110 mit einer anderen Farbtemperatur zu beleuchten als den zweiten Ausschnitt 120.
2 zeigt ebenfalls eine Lichtquelle 100, aufweisend zwei individuell ansteuerbare Emitter 110, 120. Mittels der Lichtquelle 100 wird wiederum eine Szene 200 beleuchtet. Die Szene 200 weist dabei einen ersten Ausschnitt 210 und einen zweiten Ausschnitt 211 auf. Ein erster Emitter 110 ist eingerichtet, die gesamte Szene 200 bestehend aus einem ersten Ausschnitt 210 und einem zweiten Ausschnitt 211 zu beleuchten. Der zweite Emitter 120 ist eingerichtet, den zweiten Ausschnitt 211 der Szene 200 zu beleuchten.
Der erste Emitter 110 ist aus einem ersten Einzel-Emitter 111 und einem zweiten Einzel-Emitter 112 aufgebaut. Der zweite Emitter 120 ist aus einem dritten Einzel-Emitter 121 und einem vierten Einzel-Emitter 122 aufgebaut. Die Einzel-Emitter 111, 112, 121, 122 sind jeweils individuell ansteuerbar. Der erste Einzel-Emitter 111 und der zweite Einzel-Emitter 112 weisen eine voneinander unterschiedliche Farbtemperatur auf. Der dritte Einzel-Emitter 121 und der vierten Einzel-Emitter 122 weisen ebenfalls eine voneinander unterschiedliche Farbtemperatur auf. Durch eine individuelle Ansteuerung des ersten Einzel-Emitters 111 und des zweiten Einzel-Emitters 112 kann eine Farbtemperatur des ersten Emitters 110 eingestellt werden. Ebenso kann durch eine individuelle Ansteuerung des dritten Einzel-Emitters 121 und des vierten Einzel-Emitters 122 kann eine Farbtemperatur des zweiten Emitters 120 eingestellt werden. Dadurch kann die Lichtquelle derart betrieben werden, dass der erste Ausschnitt 210 und der zweite Ausschnitt 211 der Szene 200 mit einer unterschiedlichen Farbtemperatur beleuchtet werden.
Auch hier kann vorgesehen sein, dass der erste Emitter 110 ausschließlich den ersten Ausschnitt 210 der Szene 200 beleuchtet.
3 zeigt eine Szene 200, die in zwölf Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 unterteilt ist. In einem ersten Ausschnitt 210 und in einem zweiten Ausschnitt 211 der Szene 200 befindet sich ein Baum 230. In einem zehnten Ausschnitt 219 und in einem elften Ausschnitt 220 der Szene 200 befindet sich ebenfalls ein Baum 230. In einem fünften Ausschnitt 214, einem sechsten Ausschnitt 215, einem achten Ausschnitt 217 und einem neunten Ausschnitt 218 befindet sich ein Fahrzeug 240. In einem dritten Ausschnitt 212, einem vierten Ausschnitt 213, einem siebten Ausschnitt 216 und einem zwölften Ausschnitt 221 der Szene 200 befinden sich keine Objekte.
4 zeigt eine Lichtquelle 100 zur Beleuchtung der Szene 200 der 3. Die Lichtquelle 100 ist in zwölf Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 unterteilt, wobei die Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 jeweils einen der zwölf Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 individuell beleuchten. Ein erster Emitter 110 beleuchtet den ersten Ausschnitt 210. Ein zweiter Emitter 120 beleuchtet den zweiten Ausschnitt 211. Ein dritter Emitter 131 beleuchtet den dritten Ausschnitt 212. Ein vierter Emitter 132 beleuchtet den vierten Ausschnitt 213. Ein fünfter Emitter 133 beleuchtet den fünften Ausschnitt 214. Ein sechster Emitter 134 beleuchtet den sechsten Ausschnitt 215. Ein siebter Emitter 135 beleuchtet den siebten Ausschnitt 216. Ein achter Emitter 136 beleuchtet den achten Ausschnitt 217. Ein neunter Emitter 137 beleuchtet den neunten Ausschnitt 218. Ein zehnter Emitter 138 beleuchtet den zehnten Ausschnitt 219. Ein elfter Emitter 139 beleuchtet den elften Ausschnitt 220. Ein zwölfter Emitter 140 beleuchtet den zwölften Ausschnitt 221.
Die Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 können jeweils wieder aus Einzel-Emittern analog zu 2 aufgebaut sein.
Wenn nun eine Aufnahme der Szene 200 erstellt werden soll, kann es vorgesehen sein, dass ein Beleuchtungs-Parameter für den fünften Ausschnitt 214, den sechsten Ausschnitt 215, den achten Ausschnitt 217 und den neunten Ausschnitt 218, in denen sich das Fahrzeug 240 befindet, anders gewählt werden soll als in den anderen Ausschnitten. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, das Fahrzeug 240 stärker zu beleuchten, als die restliche Aufnahme. Dann werden der fünfte Emitter 133, der sechste Emitter 134, der achte Emitter 136 und der neunte Emitter 137 mit einer größeren Intensität betrieben als die restlichen Emitter 110, 120, 131, 132, 135, 138, 139, 140.
Der Baum 230 im ersten Ausschnitt 210 und dem zweiten Ausschnitt 212 der Szene weist eine Baumkrone 231 im ersten Ausschnitt 211 und einen Stamm 232 im zweiten Ausschnitt 211 auf. Es kann vorgesehen sein, dass der Baum 230 mit einer zum Fahrzeug 240 unterschiedlichen Farbtemperatur beleuchtet werden soll. Dann können der erste Emitter 110 und der zweite Emitter 120 mit einer anderen Farbtemperatur betrieben werden, als der der fünfte Emitter 133, der sechste Emitter 134, der achte Emitter 136 und der neunte Emitter 137, die das Fahrzeug 240 beleuchten. Ebenso kann es vorgesehen sein, Baumkrone 231 und Stamm 232 mit einer voneinander unterschiedlichen Farbtemperatur zu beleuchten. In diesem Fall kann der erste Emitter 110 mit einer anderen Farbtemperatur betrieben werden als der zweite Emitter 120.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Szene 200 der 3 mittels der Lichtquelle 100 der 4 in einer ersten Belichtung derart beleuchtet, dass die Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 gleich angesteuert werden und somit die Szene 200 gleichmäßig zu beleuchten. Mittels eines Bildsensors, bei dem es sich um den Bildsensor der Kamera handeln kann, wird die Belichtung beziehungsweise der Farbwert der Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 der Szene 200 bestimmt. Anhand der Belichtung beziehungsweise des Farbwerts der Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 der Szene 200 wird jeweils ein Beleuchtungs-Parameter für die Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 der Szene 200 ermittelt. Anschließend wird die Szene 200 in einer zweiten Belichtung durch die Lichtquelle 100 derart beleuchtet, dass die Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 jeweils anhand des Beleuchtungs-Parameters für die Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 der Szene 200 betrieben werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Lichtquelle 100 während der ersten Belichtung mit einer geringeren Intensität betrieben als während der zweiten Belichtung.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt zwischen der ersten Belichtung und der zweiten Belichtung eine weitere Belichtung, bei der die Lichtquelle 100 mit der Intensität der ersten Belichtung betrieben wird, die Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 jedoch bereits anhand des Beleuchtungs-Parameters für die Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 der Szene 200 betrieben werden. Durch die weitere Belichtung werden die Beleuchtungs-Parameter für die Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 der Szene 200 überprüft und gegebenenfalls angepasst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Szene 200 mehr als zwölf Ausschnitte 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221 und die Lichtquelle 100 mehr als zwölf Emitter Intensität der ersten Belichtung betrieben wird, die Emitter 110, 120, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140 aufweist.
5 zeigt einen Querschnitt durch eine Optik 320 zur Beleuchtung einer Szene 200. Eine Lichtquelle 100 weist Emitter 150 auf, wobei die Emitter 150 jeweils Ausschnitte 250 der Szene individuell beleuchten. Zwischen der Lichtquelle 100 und der Szene 200 die Optik 320 angeordnet. Die Optik 320 kann beispielsweise wie ein Objektiv einer Kamera aufgebaut sein. Von der Szene 200 ausgehendes Licht gelangt ebenfalls durch die Optik 320 auf einen Bildsensor 310. Es können auch unterschiedliche Optiken für Lichtquelle 100 und Bildsensor 310 vorgesehen sein.
Mittels des Bildsensors 310 können die Beleuchtungs-Parameter für die Ausschnitte 250 der Szene 200 bestimmt werden.
6 zeigt eine Kamera 300 während einer Aufnahme einer Szene 200. Die Kamera 300 umfasst eine Lichtquelle 100, die aus fünfundzwanzig Emittern 150 aufgebaut ist, wobei die Emitter jeweils einen Ausschnitt der Szene 200 individuell beleuchten. Die Kamera weist ferner einen Bildsensor 310, eine Optik 320, hier als Objektiv ausgeführt, eine Steuerung 330 und ein Gerät 340 zur Entfernungsmessung auf. In der Szene 200 befindet sich ein Baum 230 im Hintergrund und eine Person 235 im Vordergrund. Die Person 235 weist einen ersten Abstand 236 zur Kamera 300 auf, während der Baum einen zweiten Abstand 237 zur Kamera 300 aufweist, der größer als der erste Abstand 236 ist.
Die Beleuchtungs-Parameter, mit denen die Emitter 150 betrieben werden, werden anhand des ersten Abstandes 236 und des zweiten Abstandes 237 bestimmt. Die Abstände 236, 237 können dabei mittels des Geräts 340 zur Entfernungsmessung ermittelt werden. Alternativ können die Abstände auch mittels des Bildsensors 310 ermittelt werden. In diesem Fall ist das Gerät 340 zur Entfernungsmessung nicht notwendig.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Kamera 300 zwei Bildsensoren 310 auf. Die Steuerung 330 ist eingerichtet, die Bildsensoren 310 stereoskopisch auszuwerten und anhand dieser Auswertung die Abstände 236, 237 zu ermitteln.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Abstände 236, 237 mittels einer Laufzeitmessung eines Strahlungspulses ermittelt. Der Strahlungspuls kann dabei vom Gerät 340 zur Entfernungsmessung ausgesendet werden. Der reflektierte Strahlungspuls wird vom Gerät 340 zur Entfernungsmessung detektiert. Dabei kann es sich beispielsweise um ein LIDAR-System handeln.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass ein kurzer Strahlungspuls von der Lichtquelle 100 ausgesendet wird. Vom Baum 230 und der Person 235 wird ein Teil des kurzen Strahlungspulses in Richtung der Kamera reflektiert. Mittels des Bildsensors 310 können die Laufzeiten des Strahlungspulses in Abhängigkeit vom Ort der Reflexion und damit die Abstände 236, 237 ermittelt werden. In diesem Fall ist kein Gerät 340 zur Entfernungsmessung nötig.
7 zeigt strukturiertes Licht 160, welches beispielsweise durch das Gerät 340 zur Entfernungsmessung der 6 emittiert werden kann. Das strukturierte Licht 160 besteht aus Licht-Spots 161, die ein vorgegebenes Muster aufweisen. Trifft das strukturierte Licht 160 mit den Licht-Spots 161 auf ein Objekt 260 einer Szene, können verschobene Licht-Spots 162 detektiert werden. Die verschobenen Licht-Spots sind dabei im Vergleich zu den anderen Licht-Spots 161 verschoben. Durch eine Auswertung der verschobenen Licht-Spots 162 und der nicht-verschobenen Licht-Spots 161 kann dabei die Existenz und der Abstand des Objekts 260 in der Szene ermittelt werden.
Das vorgegebene Muster des strukturierten Lichts 160 wird also durch Objekte 260 innerhalb der Szene 200 verzerrt und die Verzerrung ausgewertet.
8 zeigt eine Kamera 300 mit einem Bildschirm 350. Die Kamera 300 ist eingerichtet, ein Vorschau-Bild auf dem Bildschirm 350 anzuzeigen. Ein Nutzer der Kamera 300 kann einen Bereich des auf dem Bildschirm 350 angezeigten Vorschau-Bilds auswählen und einen Beleuchtungs-Parameter, insbesondere eine Lichtintensität und/oder eine Farbtemperatur, für den manuell ausgewählten Bereich festlegen. Eine Lichtquelle 100 der Kamera 300 wird anschließend anhand des vom Nutzer ausgewählten Beleuchtungs-Parameters betrieben.
9 zeigt ein Mobiltelefon 360 mit einer Kamera 300, die eingerichtet ist, eines der genannten Verfahren durchzuführen. 10 zeigt einen Tablett-PC 370 mit einer Kamera 300, die eingerichtet ist, eines der genannten Verfahren durchzuführen.
11 zeigt einen pixelierten Emitter 170, der als Lichtquelle 100 verwendet werden kann. Der pixelierte Emitter 170 weist Emitter 171 auf, die jeweils einen Ausschnitt einer Szene beleuchten können analog zu den 1 bis 3. Die Anzahl der Emitter 171 des pixelierten Emitters 170 ist dabei kleiner oder gleich der Anzahl der Bildpunkte des Bildsensors 310 der Kamera 300. Ein Emitter kann z. B. in Form einer Leuchtdiode oder Laserdiode ausgebildet sein. Die Leuchtdioden oder die Laserdiode können als Halbleiterchips ausgebildet sein.
Der pixelierte Emitter 170 kann beispielsweise aus Leuchtdioden auf einem Träger aufgebaut sein, wobei die Leuchtdioden wiederum Konversionsmaterialien aufweisen können. Die Emitter 171 können dabei insbesondere aus zwei Einzel-Emittern, die weißes Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren oder aus drei Einzel-Emittern, die rotes, grünes beziehungsweise blaues Licht emittieren, aufgebaut sein.
Die Emitter 110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171 der Lichtquelle 100 können beispielsweise in Form einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode ausgebildet sein. Die Leuchtdioden oder Laserdioden können dabei als Halbleiterchips ausgebildet sein und ein Konversionsmaterial aufweisen.
12 zeigt eine weitere Szene 200, die mit einer Kamera 300 mit einer Lichtquelle 100 aufgenommen werden soll. Die Szene beinhaltet eine Schmetterling 270 auf einer Blume 271. Die Blume 271 befindet sich dabei in der Nähe eines Sees 280 am Seeufer 281. Die Blume 270 mit dem Schmetterling 271 ist vor dem See 280 angeordnet. Die Szene soll im Gegenlicht aufgenommen werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise die Sonne die Szene 200 von einer der Kamera 300 entgegengesetzten Seite beleuchtet. Dadurch entstehen durch Reflexion des Sonnenlichts auf der Wasseroberfläche des Sees 280 stark beleuchtete Ausschnitte 225. Der Schmetterling 270 wird nicht durch die Sonne direkt beleuchtet, da er sich im Schatten der Blume 271 auf der der Sonne abgewandten Seite der Blume befindet. Dadurch befindet sich der Schmetterling in schwach beleuchteten Ausschnitten 226.
Wird nun die Szene 200 mit einer konventionellen Lichtquelle einer konventionellen Kamera beleuchtet, werden die stark beleuchtete Ausschnitte 225 des Sees 280 überbelichtet sein, während die schwach beleuchteten Ausschnitte 226 unterbelichtet sein werden. Der Schmetterling 270 soll jedoch in der Aufnahme zur Geltung kommen, was durch die Beleuchtungssituation erschwert ist. Durch Aufnahme mehrerer Bilder von den schwach beleuchteten Ausschnitten 226 kann eine Aufnahme mit einer höheren Belichtung erstellt werden. Sollte sich jedoch die Kamera oder der Schmetterling 270 während der Aufnahme der Bilder bewegen, wird die Aufnahme verwackelt sein.
Wird die Szene 200 der 12 jedoch mit einer Kamera 300 mit einer Lichtquelle 100, die aus mehreren Emittern 150 aufgebaut ist, aufgenommen, kann in einer ersten Beleuchtung die Szene 200 durch die Lichtquelle 100 derart beleuchtet werden, dass die Emitter 150 die Szene gleichmäßig beleuchten. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Emitter 150 gleichmäßig angesteuert werden. Darunter ist auch zu verstehen, dass während der ersten Beleuchtung die Emitter 150 derart angesteuert werden, dass die Szene 200 durch die Emitter 150 nur sehr wenig oder überhaupt nicht beleuchtet wird. Die Belichtung der Ausschnitte 225, 226 der Szene wird mittels des Bildsensors 310 der Kamera 300 ermittelt.
Anhand der durch den Bildsensor 310 ermittelten Belichtung, die eine physikalische Größe darstellt, werden die Ausschnitte 225, 226 in stark beleuchtete Ausschnitte 225 und schwach beleuchtete Ausschnitte 226 unterteilt. Mittels des Steuergeräts 330 der Kamera 300 wird nun ermittelt, welche der Emitter 150 die schwach beleuchteten Ausschnitte 226 beleuchten. Während einer zweiten Beleuchtung der Szene 200 werden nun die Emitter 150 betrieben, die auf die schwach beleuchteten Ausschnitte 226 der Szene gerichtet sind. Dadurch wird die Belichtung in den schwach beleuchteten Ausschnitten 226 der Szene 200 deutlich erhöht. Der Beleuchtungs-Parameter ist dabei die Lichtintensität, mit der die Ausschnitte 225, 226 jeweils zu beleuchten sind. Während der zweiten Beleuchtung wird die Aufnahme mittels des Bildsensors 310 erstellt.
Ebenfalls können zwischen der ersten und der zweiten Beleuchtungen weitere Beleuchtungen zur genaueren Ermittlung der Ansteuerung der einzelnen Emitter 150 durchgeführt werden.
Ferner können auch mehr als zwei unterschiedliche Lichtintensitäten für verschiedene Ausschnitte vorgesehen sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

100: Lichtquelle
110: erster Emitter
111: erster Einzel-Emitter
112: zweiter Einzel-Emitter
120: zweiter Emitter
121: dritter Einzel- Emitter
122: vierter Einzel- Emitter
131: dritter Emitter
132: vierter Emitter
133: fünfter Emitter
134: sechster Emitter
135: siebter Emitter
136: achter Emitter
137: neunter Emitter
138: zehnter Emitter
139: elfter Emitter
140: zwölfter Emitter
150: Emitter
160: strukturiertes Licht
161: Licht-Spot
162: verschobener Licht-Spot
170: pixelierter Emitter
171: Emitter
200: Szene
210: erster Ausschnitt
211: zweiter Ausschnitt
212: dritter Ausschnitt
213: vierter Ausschnitt
214: fünfter Ausschnitt
215: sechster Ausschnitt
216: siebter Ausschnitt
217: achter Ausschnitt
218: neunter Ausschnitt
219: zehnter Ausschnitt
220: elfter Ausschnitt
221: zwölfter Ausschnitt
225: stark beleuchteter Ausschnitt
226: schwach beleuchteter Ausschnitt
230: Baum
231: Baumkrone
232: Stamm
235: Person
236: erster Abstand
237: zweiter Abstand
240: Fahrzeug
250: Ausschnitt
260: Objekt
270: Schmetterling
271: Blume
280: See
281: Seeufer
300: Kamera
310: Bildsensor
320: Optik
330: Steuerung
340: Gerät zur Entfernungsmessung
350: Bildschirm
360: Mobiltelefon
370: Tablett-PC

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle (100) für eine Kamera (300), wobei mit der Kamera (300) eine Aufnahme einer Szene (200) erstellt werden soll, wobei die Lichtquelle (100) wenigstens zwei individuell ansteuerbare Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) aufweist, wobei die Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) Ausschnitte (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) der Szene (200) individuell beleuchten, wobei ein Beleuchtungs-Parameter für einen Ausschnitt (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) der Szene (200) bestimmt wird und ein Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) anhand des Beleuchtungs-Parameters individuell angesteuert wird, wobei der Beleuchtungs-Parameter durch eine Messung einer physikalischen Größe und/oder durch eine Eingabe eines Nutzers bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Beleuchtungs-Parameter eine Lichtintensität und/oder eine Farbtemperatur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die individuell ansteuerbaren Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) aus mindestens zwei Einzel-Emittern (111, 112, 121, 122) aufgebaut sind, wobei die Einzel-Emitter (111, 112, 121, 122) jeweils individuell ansteuerbar sind, und wobei durch die individuelle Ansteuerung der Einzel-Emitter (111, 112, 121, 122) eine Farbtemperatur eines Emitters als Beleuchtungs-Parameter eingestellt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die physikalische Größe eine Belichtung und/oder ein Farbwert ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Messung der physikalischen Größe dadurch erfolgt, dass mittels der Lichtquelle (100) die Szene (200) zunächst in einer ersten Beleuchtung derart beleuchtet wird, dass die Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) gleich angesteuert werden, wobei mittels eines Bildsensors (310) die Belichtung beziehungsweise der Farbwert wenigstens eines Ausschnitts (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) ermittelt wird, wobei anhand der ermittelten Belichtung beziehungsweise des ermittelten Farbwerts die Beleuchtungs-Parameter des Ausschnitts (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) bestimmt werden und wobei anschließend die Szene (200) in einer zweiten Beleuchtung mittels der Lichtquelle beleuchtet wird, wobei dabei die Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) anhand des Beleuchtungs-Parameters des Ausschnitts (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) individuell unterschiedlich betrieben werden, wobei während der zweiten Beleuchtung die Aufnahme mittels des Bildsensors (310) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei während der ersten Beleuchtung die Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) mit einer geringeren Lichtintensität betrieben werden als bei der zweiten Beleuchtung.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei zwischen der ersten Beleuchtung und der zweiten Beleuchtung eine weitere Beleuchtung der Szene (200) mittels der Lichtquelle (100) erfolgt, wobei die Lichtintensität der weiteren Beleuchtung der Lichtintensität der ersten Beleuchtung entspricht, wobei die Emitter (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) bei der weiteren Beleuchtung anhand des Beleuchtungs-Parameters des Ausschnitts (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) individuell unterschiedlich betrieben werden, und wobei während der weiteren Beleuchtung mittels eines Bildsensors (310) die Belichtung beziehungsweise der Farbwert der Ausschnitte (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) ermittelt wird und die Ermittlung der Belichtung beziehungsweise des Farbwerts während der weiteren Beleuchtung in die Bestimmung der Beleuchtungs-Parameter für die zweite Beleuchtung einfließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die physikalische Größe einen Abstand (236, 237) von der Kamera (300) zu einem Objekt (230, 235, 240, 260) in einem Ausschnitt (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) der Szene (200) umfasst, wobei anhand des Abstands (236, 237) des Objekts (230, 235, 240, 260) der Beleuchtungs-Parameter des Emitters (110, 120, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 150, 171) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Abstand (236, 237) von der Kamera (300) zum Objekt (230, 235, 240, 260) mittels einer stereoskopischen Auswertung von zwei Bildsensoren (310) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Abstand (236, 237) von der Kamera (300) zum Objekt (230, 235, 240, 260) durch eine Laufzeitmessung eines Strahlungspulses ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Strahlungspuls von einer Strahlungsquelle (100) ausgesendet wird, wobei der Strahlungspuls von dem Objekt (230, 235, 240, 260) teilweise in Richtung der Kamera (300) reflektiert wird und wobei ein ortsauflösender Strahlungsdetektor (310) die reflektierte Strahlung detektiert, wobei die detektierte Strahlung in Abhängigkeit vom Ausschnitt (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) der Szene (200) und dem Abstand (236, 237) des Objekts (230, 235, 240, 260) zur Kamera (300) unterschiedliche Laufzeiten aufweist und der Abstand (236, 237) des Objekts (230, 235, 240, 260) zur Kamera (300) anhand der Laufzeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Abstand (236, 237) von der Kamera (300) zum Objekt (230, 235, 240, 260) mittels LIDAR ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Abstand (236, 237) von der Kamera (300) zum Objekt (230, 235, 240, 260) dadurch ermittelt wird, dass die Szene (200) mit strukturiertem Licht (161) mit einem vorgegebenen Muster beleuchtet wird, wobei das vorgegebene Muster durch Objekte (230, 235, 240, 260) in den Ausschnitten (210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 250) der Szene (200) verzerrt wird und wobei das verzerrte Licht ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Vorschau-Bild auf einem Bildschirm (350) der Kamera (300) angezeigt wird, wobei ein Nutzer der Kamera (300) einen Bereich des Vorschau-Bilds manuell auswählen und einen Beleuchtungs-Parameter, insbesondere eine Lichtintensität und/oder eine Farbtemperatur, für den manuell ausgewählten Bereich festlegen kann.
Lichtquelle (100), die eingerichtet ist, in einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 14 eingesetzt zu werden.
Kamera (300) mit einer Lichtquelle (100) nach Anspruch 15, einem Steuergerät (330) und einem Bildsensor (310), wobei das Steuergerät (330) eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen.
Mobiltelefon (360) mit einer Kamera (300) nach Anspruch 16.
Tablett-PC (370) mit einer Kamera (300) nach Anspruch 16.