DE19532119A1

DE19532119A1 - Fotoapparat oder dergleichen

Info

Publication number: DE19532119A1
Application number: DE19532119A
Authority: DE
Inventors: Burghard Schmachtenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-06

Description

Die Erfindung betrifft einen Fotoapparat oder derglei chen gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Fotoapparate sind seit langem bekannt. Ein gattungsgemäßer Fotoapparat weist ein Gehäuse auf, an welchem frontseitig ein Objektiv befestigt ist oder befestigbar ist. Im rückwärtigen Bereich des Gehäuses ist eine lichtempfindliche Fläche, bspw. in Form eines lichtempfindlichen Filmes angebracht. Die lichtempfind liche Fläche verläuft in aller Regel parallel zu der Objektivebene, so daß die optische Achse des Systems senkrecht auf der lichtempfindlichen Platte und senk recht durch die Objektivebene geht. Bei einem derarti gen Objektiv kann ein in einer Gegenstandsebene, welche vor dem Objektiv liegt und welche parallel zur Objektiv ebene bzw. Bildebene verläuft, liegender Gegenstand scharf auf die lichtempfindliche, ebene Fläche abgebil det werden, wenn diese in der Bildfläche liegt.

Derartige Fotoapparate werden auch mit sogenannten CCD-Sensorfeldern versehen. Das CCD-Sensorfeld besteht dabei aus einer rasterförmigen Anordnung einer Vielzahl von lichtempfindlichen elektrischen Elementen, die insgesamt das abgebildete Bild als Punktraster in Form elektrischer Signale ausgeben können, bspw. an einen Datenspeicher oder eine Bildverarbeitungseinheit. Der Nachteil an derartigen CCD-Sensorfeldern ist die rela tiv große Fläche, die ein einzelnes optoelektronisches Sensorelement aufweist. Wegen der damit insgesamt geringen Anzahl von Bildpunkten ist nur eine ungenügend feine Auflösung erreichbar bei einer bestimmten ausge leuchteten Fläche im Fotoapparat.

Zur Vergrößerung der Auflösung ist es bisher lediglich möglich, insgesamt größere CCD-Sensorfelder zu verwen den, dies vergrößert aber insgesamt das Volumen des Fotoapparates. Insbesondere ist eine Vergrößerung der ausgeleuchteten Bildfläche notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Fotoapparat hinsichtlich seiner Bildauf lösung zu verbessern, wobei die Größe der vom Objektiv ausgeleuchteten Bildfläche gleichbleiben soll.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angege bene Erfindung.

Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

Zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein Fotoapparat gegeben, bei welchem die lichtempfindliche Fläche nicht mehr parallel zur Gegenstandsebene ver läuft, sondern schräg oder gekrümmt dazu. Hierdurch ist die Größe der lichtempfindlichen Fläche vergrößert worden, ohne daß sich die ausgeleuchtete Bildfläche der Rückwand des Fotoapparates vergrößert hat. Es sind mehr ausgeleuchtete Bildpunkte pro Fläche vorhanden. Diese Ausgestaltung benötigt ein korrigiertes Objektiv, da die Bildfläche nun nicht mehr parallel liegt zur Gegenstandsebene, sondern in einem Winkel oder gekrümmt dazu. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist vorgesehen, daß die lichtempfindliche Oberflä che die Oberfläche eines CCD-Sensors ist, mit einer Vielzahl von netzförmig angeordneten Sensorzellen, bspw. Fotodioden oder Fototransistoren. Weiter kann vorgesehen sein, daß alle Sensorzellen gleich groß und gleich beabstandet sind. Als besonders vorteilhaft wird eine Ausgestaltung der lichtempfindlichen Fläche angesehen, welche im Querschnitt halbkreisförmig ist. Die lichtempfindliche Fläche wird dann bevorzugt von einem Teilabschnitt eines Rohres ausgebildet, welches wandinnenseitig dem Objektiv zugewandt ist. Der CCD- Sensor wird in vorteilhafter Weise von einem einkristal linen Halbleiterchip ausgebildet. Der Halbleiterchip kann dabei auf einem gekrümmten Substrat aufgebrachte Mikrostrukturierungen aufweisen. Zur Herstellung des gekrümmten Substrats ist vorgesehen, daß ein Laser strahl ein rohrförmiges oder rohrabschnittförmiges Kristallstück aus einem Einkristall ausschneidet. Das Objektiv kann vorzugsweise mit korrigierenden Linsen ausgerüstet sein. Eine weitere bevorzugte Ausgestal tung der lichtempfindlichen Fläche sieht vor, daß die Fläche die Form eines Paraboloiden oder einer Sphäre aufweist, welcher sich bzw. welche zum Objektiv hin öffnet, so daß der größte Abstand der lichtempfindli chen Fläche zum Objektiv im Bereich der optischen Achse liegt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der lichtempfindliche Sensor mit einer Datenverarbeitungs- und Speichereinrichtung ver bunden ist, welche die vom Sensor kommenden Bildinforma tionen als Bildpunktraster speichert und die Bildpunkt werte durch eine nummerische Koordinatentransformation aus der gekrümmten oder schrägen Bezugsfläche in die Gegenstandsebene zurückrechnet, und auf einer Bildausga beeinheit, bspw. einem Bildschirm ein ebenes, unverze rrtes Abbild des Gegenstandes ausgibt. Es ist im Rah men der Erfindung vorgesehen, daß das auf der lichtemp findlichen Fläche abgebildete Bild des Gegenstandes ein verzerrtes Bild des Gegenstandes ist, welches erst durch den Einsatz von entzerrenden Mitteln, bspw. einer nummerischen Operation, wieder entzerrt wird. Die Verzerrung kann dabei so gewählt werden, daß die im bildrelevanten Teil liegende Bildinformation vergrößert auf die lichtempfindliche Fläche abgebildet wird und die weniger relevanten Bildbestandteile verkleinert abgebildet werden. Die lichtempfindliche Fläche kann insbesondere auch sphärisch ausgebildet sein. Bei gleicher Umfangskontur, bspw. 6 × 6 cm, wie es bei einer Mittelformatkamera der Fall ist, ist die tatsäch lich ausgeleuchtete lichtempfindliche Fläche vergrößert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels im Detail beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Fotoapparates mit aufgebrochenem rückwärtigen Bereich,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 in der Drauf sicht,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines gekrümmten CCD-Sensors,

Fig. 4 das Beispiel eines Strahlenganges,

Fig. 5 das Beispiel der Herstellung von Substratmate rial für die CCD-Sensoren und

Fig. 6 schematisch die Erfindung mit Peripherie.

Der Fotoapparat 10 weist ein Gehäuse 1 auf, welches im Ausführungsbeispiel würfelförmig ausgebildet ist. An der Frontseite des Gehäuses 1 ist ein aus ein oder mehreren Linsen bestehendes Objektiv 2 vorgesehen. Auf der Rückseite des Gehäuses 1 ist eine Kassette 3 vorge sehen, welche die lichtempfindliche Fläche 7 in Form einer Halbröhre aufweist. Die Kassette 3 kann in Rich tung der Achse der Halbröhre gegenüber dem Gehäuse 1 verschieblich angeordnet sein. Bei dieser Variante können in einfacher Weise durch das Objekt bedingte Verzerrungen entzerrt werden.

In der Fig. 3 ist der um eine nicht dargestellte Achse gekrümmte CCD-Sensor dargestellt. Der Sensor 4 besteht aus einer Vielzahl von rasterförmig angeordneten optoelektronischen Sensorelementen 5, welche jeweils einen Bildpunkt aufnehmen, und an eine Speicheranord nung weitergeben, wo die Bildinformation elektronisch abgelegt werden kann.

In der Fig. 4 ist das Prinzip der Erfindung anhand eines Strahlenganges erläutert. In einem Abstand zur Objektivebene E ist eine Korrekturlinse 6 angedeutet. Die übrigen Linsen des Objektives sind nicht darge stellt. Es ist lediglich der prinzipielle Verlauf eines Strahlenganges dargestellt von einem oberen Punkt (durchgezogen) und einem unteren Punkt (gestrichelt) eines Gegenstandes G zur lichtempfindlichen Fläche 7, wo der Gegenstand G als Bild B abgebildet wird.

Der Gegenstand G liegt in einer vom Objektiv beabstandeten Gegenstandsebene, welche parallel ver läuft zur Objektivebene E und parallel zur Objektivebe ne E. Parallel zur Objektivebene E in Richtung auf die lichtempfindliche Fläche 7 existiert eine gedachte Ebene C, welche eine Fläche ausbildet, die vom Objektiv ausgeleuchtet wird.

Gegenüber dieser Ebene C ist die lichtempfindliche Fläche gekrümmt, und zwar in Form eines halbröhrenförmi gen CCD-Sensors 4 derart, daß der Abstand einzelner Punkte auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Fläche 7 verschiedene Abstände aufweisen zu der Ebene E.

Die Korrekturlinse 6 ist so ausgebildet, daß der paral lel zur Objektivebene liegende Gegenstand G scharf auf der gekrümmten Oberfläche 7 abgebildet wird.

Im Ausführungsbeispiel weist die gekrümmte Sensorfläche mit ihrer Bohlen auf das Objektiv, so daß der auf der optischen Achse A liegende Punkt der lichtempfindlichen Fläche 7 weiter beabstandet ist von der Objektivebene E als von der optischen Achse entfernt liegende Punkte auf der lichtempfindlichen Fläche 7.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie ein wannenförmiger, insbesondere halbrohrförmiger CCD-Sensor herstellbar ist. Aus einem gezogenen monokristallinen Siliziumkri stall oder anderem Halbleiterkristall, werden mittels einer Säge oder eines Laserstrahles gekrümmte Scheiben 8 herausgeschnitten. Dieses gekrümmten Scheiben 8 werden dann in ihrer Höhlung in bekannter Weise mit einer Mikrostrukturierung versehen. Die optischen Schritte der Lithographie benötigen allerdings eine korrigierte Optik oder entsprechend der Krümmung ange paßte Masken, um die einzelnen Sensorzellen auszubilden.

Soll als lichtempfindliche Fläche eine Hohlkugel oder ein Hohlparaboloid verwendet werden, so ist es möglich, aus einem blockförmigen Halbleiterkristall die entspre chende Form zu erudieren oder mechanisch durch Drehen oder Fräsen herauszuarbeiten.

Der erfindungsgemäße Fotoapparat 10 wird in vorteilhaf ter Weise mit einer Peripherie verwendet, die aus einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage 11, einer Bild ausgabeeinheit 13 und einer Tastatur 12 besteht. Der CCD-Sensor kann dabei mit einer Verbindungsleitung 14 mit dem Datenverarbeitungsgerät 11 verbunden sein.

Über die Datenleitung 14 werden die vom CCD-Sensor aufgenommenen Bildinformationen an die Datenverarbei tungsanlage 11 weitergeleitet und dort als Punktraster feld gespeichert. Die gespeicherten Informationen entsprechen einem durch die Optik und die gekrümm te/schräge Lage der lichtempfindlichen Fläche bedingtes verzerrtes Bild. Ein Rechenprogramm ist in der Lage, die durch die Linse und die Form der lichtempfind lichen Fläche bedingte Verzerrung zu kompensieren und ein entzerrtes Bild zu berechnen, welches auf dem Bild schirm 13 darstellbar ist.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

1. Fotoapparat oder dergleichen, mit einem Objektiv zum Abbilden eines vor dem Objektiv (2) in einer parallel zur Objektivebene (E) verlaufenden Gegenstandsebene liegenden Gegenstandes (G) auf eine im rückwärtigen Bereich des Gehäuses angeordnete lichtempfindliche Fläche (4, 7), dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche (4, 7) zumindestens abschnitts weise schräg und/oder gekrümmt zu einer parallel zur Objektivebene (E) liegenden Ebene (C) liegt und das Objektiv (2) derart korrigiert ist, daß der in der Gegenstandsebene liegende Gegenstand (G) scharf auf der lichtempfindlichen Fläche als Bild (B) abgebildet ist.

2. Fotoapparat nach Anspruch 1 oder insbesondere da nach, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche (7) die Oberfläche eines CCD-Sensors (4) ist, mit einer Vielzahl von netzförmig angeordneten Sensor zellen (5).

3. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sensorzellen (5) des CCD-Sensors (4) gleich groß und gleich beabstandet sind.

4. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche (7) im Quer schnitt halbkreisförmig ist.

5. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche (7) von der Hohlen eines Halbrohres ausgebildet ist.

6. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß der CCD-Sensor (4) von einem monokristal linen Halbleiterchip ausgebildet wird.

7. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß der Halbleiterchip eine auf einem gekrümm ten Substrat (8) aufgebrachte Mikrostrukturierung auf weist.

8. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß das Substrat (8) mittels Laserstrahl oder dergleichen in Form eines Halbrohrabschnittes aus einem Einkristall (9) geschnitten ist.

9. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, daß das Objektiv (2) ein oder mehrere Korrek turlinsen (6) umfaßt.

10. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche die Innenflä che eines Paraboloiden oder eines Kugelmantels ist.

11. Fotoapparat nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoapparat (10) eine Datenver arbeitungs- und -speichereinrichtung (11) umfaßt, wel che mit einem CCD-Sensor über eine Verbindungsleitung (14) verbunden ist, welche die vom CCD-Sensor kommenden Bildinformationen als Bildpunktraster speichert und die Bildpunktwerte durch eine nummerische Koordinatentrans formation aus der gekrümmten Bezugsfläche in die Gegen standsebene zurückrechnet und auf einer Bildausgabeein heit ein ebenes, unverzerrtes Abbild des Gegenstandes (G) ausgibt.