DE3303100A1 - Fernsehkamera - Google Patents
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Description
Bezeichnung: Fernsehkamera
Anmelder: 1. NIPPON KOGAKU K.K.
2. TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera mit einer Abbildungsoptik und mit einer in der Bildebene dieser Abbildungsoptik
befindlichen, das Bild des fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes in ein elektrisches Signal umwandelden
Bildaufnahmeeinrichtung.
Die aus dem Stand der Technik bekannten, sogenannten Filter für Fernsehkameras umfassen beispielsweise ein infrarotes
Kantenfilter und ein die Farbtemperatur umwandeldes Filter. Alle diese Filter arbeiten statisch, ihr Nachteil besteht darin,
daß sie keine dynamischen Spezialeffekte im Bild hervorrufen
können.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Filter zu vermeiden und eine Fernsehkamera mit
einem Filterteil anzugeben, das eine elektrooptische Lichtsteuereinrichtung zur Erzeugung dynamischer Spezialeffekte
aufweist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine mit einem Filterbereich ausgerüstete Fernsehkamera zu schaffen,
die dynamische Spezialeffekte ermöglicht, wobei selektiv ein Bereich mit einer unterschiedlichen Helligkeit im Bild erzeugt
wird und die Ausbreitung dieses Bereichs in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,
(a) daß im Lichtweg der Abbildungsoptik eine elektrooptische Lichtsteuereinrichtung angeordnet ist, die in eine Vielzahl
von Teilabschnitten unterteilt ist, von denen jeder
in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal seine Durchlässigkeit für Licht ändert, und
(b) daß ein Ansteuerteil elektrisch mit dieser elektrooptisehen
Lichtsteuereinrichtung dergestalt verbunden ist, daß an jeden einzelnen Teilabschnitt aus der Mehrzahl
von Teilabschnitten in einer vorgegebenen Abfolge ein elektrisches Signal anlegbar ist und dabei die Lichtdurchlässigkeit
der Lichtsteuereinrichtung selektiv und zeitabhängig verändert wird.
Erfindungsgemäß wird also die Lichtdurchlässigkeit für auf
die Bildebene der Fernsehkamera fallendes Licht durch das Anlegen eines elektrischen Signals variiert. Insbesondere ist
erfindungsgemäß der Bereich mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit
der elektrooptischen Lichtsteuereinrichtung unterteilt in eine Vielzahl von Teilabschnitten, wobei diese Teilflächen
selektiv durch das elektrische Signal eingestellt und angesteuert werden. Die Ansteuervorrichtung steuert und
treibt die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung an, wodurch ein elektrisches Signal selektiv an die Teilabschnitte des
Filters angelegt wird und der Gesamtbereich der Teilabschnitte mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit innerhalb des
Bildes zeitabhängig verändert wird.
Erfindungsgemäß kann die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung
insbesondere eine elektrochrome Einrichtung oder eine Flüssigkristalleinrichtung.aufweisen. Eine vollständig in
Festkörpertechnologie aufgebaute, elektrochrome Einrichtung, wie sie in der US-PS 4 350 414 oder der entsprechenden deutschen
DE-OS 30 23 846 beschrieben ist, kann vorteilhaft im Rahmen der Erfindung verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann die Fernsehkamera wie folgt betrieben
werden: Wird die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung des
Filters nicht angesteuert, so wird das einfallende Licht durch die Abbildungsoptik direkt auf den Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung,
zum Beispiel eine Bildaufnahmeröhre oder eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, abgebildet und durchgelassen.
Wird jedoch die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung mittels eines vorgegebenen Bildmustersignals angesteuert,
so werden dynamische Spezialeffekte hervorgerufen, wobei zum
Beispiel sich ein dunkler Bereich von oben nach unten oder von links nach rechts im Bild ausbreitet. Dies ist insbesondere
vorteilhaft und wirksam beim Übergang von einer Aufnahme zu einer anderen.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im folgenden näher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
In dieser zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer
Fernsehkamera nach der Erfindung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung und einem Filter,
Fig. 2 einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch ein spezielles Ausführungsbeispiel für die Ausführung
des Filters,
Fig. 3 einen schematisch dargestellten Längsschnitt, aus dem ein Teil eines als Beispiel dienenden Aufbaus
eines elektrochromen Elements im Filter ersichtlich ist,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung eines Musters transparenter Elektrode in einem Filter, gesehen
von vorn,
Figuren
5a - 5e jeweils ein Beispiel für ein sich zeitlich veränderndes Muster eines Filters,
— D "~
Figuren | 6e |
6a - | 7 |
Fig. | 8 |
Fig. | 9 |
Fig. | 10 |
und |
ein anderes Beispiel für ein sich zeitlich veränderndes Muster des Filters,
ein schematisch dargestellter Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Filters,
ein schematisch dargestellter Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Filteraufbau,
und
eine schematische Darstellung für Muster des Filters nach anderen Ausführungsbeispielen.
Die in Figur 1 gezeigte Fernsehkamera ist allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet, sie hat eine Abbildungsoptik 1,
durch die ein Bild eines zu übertragenden Gegenstandes erhalten wird und ein Filter 2, das hinter der Abbildungsoptik 1
angeordnet ist und eine elektrooptische Lichsteuereinrichtung aufweist. In der Bildebene der Abbildungsoptik 1 ist eine
Bildaufnahmeeinrichtung 3 vorgesehen, die das Bild des zu übertragenden Gegenstandes, das in der Bildebene erscheint,
in ein elektrisches Signal umwandelt. Zur Auswahl des Arbeitsmusters des Filters 2 ist eine Musterwahleinrichtung 5 vorgesehen.
Weiter ist eine Ansteuervorrichtung 4 vorhanden, die in Abhängigkeit vom Ausgang der Musterwahleinrichtung 5 die
elektrooptische Lichtsteuereinrichtung des Filters 2 in unterschiedlichen Operationszuständen einstellt und steuert. Im
Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 als ladungsgekoppelter Speicher ausgebildet, sie kann auch eine
Bildaufnahmeröhre sein. Im Ausführungsbeispiel ist das Filter
2 im Lichtweg zwischen der Abbildungsoptik 1 und der Bildaufnahmeebene der Bildaufnahmeeinrichtung 3 angeordnet, im einzelnen
befindet sie sich unmittelbar vor der Bildebene. Wenn die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung nicht angesteuert
ist; ist das Filter 2 über seine gesamte Fläche transparent,.
so daß das Bildlicht auf die Bildebene fällt. Ist die elektrooptische
Lichtsteuereinrichtung jedoch angesteuert, so wird das Filter 2 in einem Teil seiner Fläche undurchlässig,
die Ausdehnung dieses undurchlässigen Bereichs wird schrittweise geändert, wie im folgenden noch beschrieben ist.
In Figur 2 ist ein schematisch dargestellter Längsschnitt eines ersten Ausführungsbespiels des Filters 2 gezeigt. Dieses
Filter 2 hat elektrooptisch^ Lichtsteuerelemente oder ein
erstes elektrochromes Element 7 und ein zweites elektrochroities
Element 14 (im folgenden als erstes EC-Element 7 und als zweites EC-Element 14 bezeichnet), die an den Seiten eines
transparenten Trägers aus Glas oder Kunststoff ausgebildet sind. Das Filter 2 ist mittels eines transparenten Klebstoffs
auf die Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmeeinrichtung 3 aufgeklebt.
Das erste EC-Element 7 weist eine gemeinsame transparente Schichtelektrode 8, eine elektrochrome Farbgebungsschicht --1-2—und eine transparente, gemusterte Schichtelektrode
13 auf, die in.dieser Reihenfolge ausgehend von der Seitenfläche
des transparenten Trägers 6 übereinander angeordnet sind. Das zweite EC-Element 14 hat eine gemeinsame transparente
Schichtelektrode 14, eine elektrochrome Farbgebungsschicht 16 und eine gemusterte, transparente Schichtelektrode
17, die wiederum in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seitenfläche des transparenten Trägers 6 angeordnet sind. Das
erste und das zweite EC-Element 7 bzw. 14 sind im wesentlichen gleichartig ausgebildet, ein Beispiel für den Aufbau eines
ersten EC-Elements 7 ist in Figur 3 gezeigt. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 erstreckt sich die gemeinsame, transparente
Schichtelektrode 8 über praktisch die gesamte Oberfläche des transparenten Trägers 6. Die Farbgebungsschicht 12 umfaßt
eine erste elektrochrome Schicht 9, die beispielsweise
aus Iridiumhydroxyd aufgebaut ist und Farboxydationseigenschaften
aufweist, einer gut ionenleitenden Schicht 10, die beispielsweise aus Tantaloxyd hergestellt ist und eine zweite
elektrochrome Schicht 11, die beispielsweise aus Wolframoxyd hergestellt ist und reduzierenden Färbungseigenschaften hat.
Die erste elektrochrome Schicht 9, die gut ionenleitende Schicht 10 und die zweite elektrochrome Schicht 11 sind
gleichmäßig übereinander auf der gemeinsamen transparenten Elektrode 8 in der angegebenen.Reihenfolge aufgebracht. Auf
der zweiten elektrochromen Schicht ist eine transparente, gemusterte Elektrodenschicht 13 angeordnet, die eine Vielzahl
transparenter Elektrodenstreifen hat, die in bestimmten Abständen angeordnet sind. Die den Elektrodenstreifen der
transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 13 gegenüberliegenden Bereiche der Farbgebungsschicht 12 sind für eine
Färbung ausgelegt. Wie im einzelnen in der bereits oben erwähnten US-PS 4 350 414 beschrieben ist, wird ein derartiges
EC-Element mittels eines Schichtverfahrens hergestellt, beispielsweise
durch Aufdampfen im Vakuum, jede der Schichten 8, 9, 10, 11 und 13 liegt in der Form eines sehr dünnen Films
vor.
Das zweite EC-Element 14 hat eine ähnliche Schichtstruktur wie das soeben beschriebene erste EC-Element 7. Die streifenförmigen
Elektroden seiner transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 17 sind nebeneinander in einer rechtwinklig zu
denen der transparenten, gemusterten Elektrodenschicht 13 des ersten EC-Elements 7 angeordnet, wie Figur 4 zeigt. Während
das erste und das zweite EC-Elements 7 und 14 im nicht angesteuerten Zustand transparent ist, färbt es sich und verschlechtert
seine Lichtdurchlässigkeit, wenn ein elektrisches Signal mit einer eine Farbgebung hervorrufenden Polarität
zwischen der gemeinsamen transparenten Schichtelektrode 8 oder
15 und der gemusterten, transparenten Elektrodenschicht 13 oder 17 angelegt und dadurch das EC-Element 7 oder 14 angesteuert
wird. Im Ergebnis wird durch ein selektives Anlegen eines'^elektrischen Signals an die streifenförmigen Elektroden
der musterartig ausgebildeten transparenten Elektrodenschicht 13 oder 17 die Lichtdurchlässigkeit derjenigen Bereiche
der Färbungsschicht 12 verändert, die den ausgewählten Streifenelektroden gegenüber liegen.
Wenn also, anders ausgedrückt, beispielsweise ein "vertikal
überstreichendes Farbmuster" mittels der Musterwahleinrichtung 5 eingestellt wird, steuert die Ansteuervorrichtung 4
in Abhängigkeit von dem entsprechenden Ausgangssignal der
Musterwahleinrichtung 5 das erste EC-Element 7 so an, daß ein elektrisches Signal an die streifenförmigen Elektroden
der gemusterten, transparenten Schichtelektroden 13 von oben nach unten schrittweise in zweitlicher Reihenfolge angelegt
wird. Dadurch breitet sich ein gefärbter Bereich schrittweise von den gestrichelt eingezeichneten, oberen Elektrodenstreifen
zu den unteren Elektrodenstreifen in der Reihenfolge der Figuren 5b, 5c, 5d und 5e im lichtdurchlässigen Bereich 2a
des Filters 2 aus, dieses Filter ist in dem in Figur 5a gezeigten Zustand transparent. Dadurch wird ein dynamischer
Spezialeffekt erreicht, das Bild wird zunehmend ausgehend von oben nach unten abgedunkelt. Dabei kann die Lichtdurchlässigkeit
des gefärbten Bereichs dadurch geeignet eingestellt werden, daß das von der Ansteuervorrichtung 4 abgegebene elektrische
Signal eingestellt wird. Das Maß der Abdunklung des Bildes kann somit beliebig eingestellt werden.
Ist andererseits mittels der Musterwahleinrichtung 5 eine "horizontal überstreichende Farbmusterung" eingestellt, so
dehnt, in gleicher Weise wie dies oben beschrieben wurde, das zweite EC-Element 14 den gefärbten Bereich schrittweise
- 10 -
- ίο -
von links nach rechts in zeitlicher Abfolge aus. Sind weiterhin vertikale und horizontale Farbuberdeckungsmuster gemeinsam
gewähnlt, so wird ein dynamischer Spezialeffekt hervorgerufen, bei dem der durch Strichelung angedeutete, gefärbte
Bereich in Figur 6 sich über den gesamten, transparenten Bereich und in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen
ausdehnt,, wie in den Figuren 6a bis 6e gezeigt ist.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite EC-Element 7 und 14 Rücken an Rücken an den Seitenflächen
eines einzigen transparenten Trägers 6 angeordnet. Dieser Aufbau kann, wie aus Figur 7 ersichtlich ist, abgewandelt
werden. Hierbei ist nur das erste EC-Element 7 an einer Seite des transparenten Trägers 6 angeordnet. Das zweite
EC-Element ist unmittelbar auf den Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung 3 mittels eines schichtweisen Auftragens angebracht.
Die beiden EC-Elemente 7 und 14 sind mittels eines transparenten Klebers 18 miteinander verbunden und stehen einander
gegenüber. Der in Figur 7 gezeigte Aufbau hat den Vorteil, daß die beiden EC-Elemente 7 und 14 näher zueinander
und näher bezüglich des Bildschirms angeordnet sind. Dadurch werden die Ränder der Begrenzungen der gefärbten Bereicht,
die im Bild erscheinen, schärfer.
Figur 8 zeigt den Aufbau eines Filters 2 gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels. Dieses Filter 2 hat ein erstes EC-Element
7, das auf einem transparenten Träger 6 aufgebaut ist und ein zweites EC-Element 7', das auf einem anderen transparenten
Träger 61 aufgebaut ist. Die streifenförmigen Elektroden
des letzteren sind in derselben Richtung angeordnet und haben denselben Abstand wie die streifenförmigen Elektroden
der Schicht 13 des ersten EC-Elements 7. Die beiden EC-Elemente 7, 71 sind mittels eines transparenten Klebers 18 so mit-
- li -
einander verbunden, daß ihre gemusterten Schichtelektroden 13 und 13' einander gegenüber stehen und daß die einzelnen
Elektroden einer der beiden gemusterten Schichtelektroden den Zwischenräumen zwischen benachbarten Streifenelektroden
der anderen gegenüber liegen. Damit sind also die beiden gemusterten Schichtelektroden phasenmäßig gegeneinander versetzt.
Der transparente Träger 61 ist unmittelbar vor der
Bildaufnahmeeinrichtung 3 angeordnet. Wenn in diesem Fall die Breite der einzelnen Streifenelektroden der gemusterten,
transparenten Schichtelektroden 13 oder 13' größer als die entsprechende Breite der Zwischenräume der jeweils anderen,
gemusterten Schichtelektrode 13' oder 13 gewählt wird, ist es möglich, durch schrittweises Ansteuern der beiden EC-EIemente
7 und T ein dichtes, spaltfreies Anfärben des gesamten Bereichs des Filters 2 zu erreichen. Vorteilhaft kann.
der Bildaufnahmeschirm der Bildaufnahmeeinrichtung 3 selbst
anstelle der transparenten Basis 6" verwendet werden, dadurch wird das zweiter EC-Element 7' direkt auf dem Bildschirm ausgeführt.
Gemäß der Erfindung ist der Anfärbungsbereich des Filters nicht auf horizontale und vertikale Streifenformen beschränkt,
wie sie in den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt wurden. Andere Muster sind möglich, beispielsweise
ist ein abschnittsweiser Färbungsbereich möglich, bei dem das Bild radial in Sektoren unterteilt wird, wie dies in Figur
9 gezeigt ist. Andererseits ist eine kreisförmige Kolorierung möglich, wenn das .Bild konzentrisch aufgeteilt wird,
wie dies in Figur 10 gezeigt ist.
Wenn auch in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Filter sehr nahe am Bildschirm der Bildaufnahmeeinrichtung
angeordnet ist, wird eine Anordnung des Filters 2 in einem
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Abstand vom Bildschirm nicht ausgeschlossen. Das Filter 2 kann beispielsweise vor oder hinter einer Irisblende der
Abbildungsoptik 1 angeordnet sein, wodurch die Ränder der gefärbten Bereiche entsprechend dem Abstand des Filters 2
vom Bildschirm verschwimmen. Hierbei ist zu bemerken, daß bei einer Anordnung des Filters 2 am Ort der Blende eine Veränderung
der Ausdehnung des Färbungsbereichs im Filter 2 eine gleichmäßige Veränderung der Helligkeit über die gesamte
Fläche des Bildschirms der Bildaufnahmeeinrichtung 3 hervorruft.
Aus der vorangegangenen Beschriebung wird deutlich, daß sich die Erfindung auf eine Fernsehkamera mit einem Filterteil bezieht,
das dynamische Spezialeffekte hervorrufen kann. Dabei werden ausgewählte Bereiche unterschiedlicher Helligkeit im
Bild erzeugt, die Ausdehnung dieser Bereiche kann zeitabhängig geändert werden. Das Filter kann sehr klein und leichtgewichtig
ausgeführt werden, indem bekannte Verfahren für Schichttechniken oder dergleichen benutzt werden. Das Filter
kann in einer privaten Fernsehkamera als fester Bestandteil eingefügt sein.
-to-
Claims (6)
- Dr. rer. NAT. WULF BAUEiR : ' : : : - wolf gaws-moller-strasse 12'PATENTANWALT D-SÖOO *i\ÖLN 51 (MARIENBURG)TELEFON (0221)395339 + 382571N 50 1/83Bezeichnung: FernsehkameraAnmelder: 1. NIPPON KOGAKU K.K. , Tokyo , Japan
- 2. TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, Kanaqawa-ken JapanAnsprücheFersehkamera mit einer Abbildungsoptik und mit einer in der Bildebene dieser Abbildungsoptik befindlichen, das Bild des fernsehmäßig zu übertragenden Gegenstandes in ein elektrisches Signal umwandelnden Bildaufnahmeeinrichtung,dadurch gekennzeichnet,Oa) daß im Lichtweg der Abbildungsoptik (1) eine elektrooptische Lichtsteuereinrichtung (Filter 2) angeordnet ist, die in eine Vielzahl von Teilabschnitten (Musterelektroden 13, 17) unterteilt ist, von denen jeder in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal seine Durchlässigkeit für Licht ändert, und(b) daß ein Ansteuerteil (4) elektrisch mit dieser elektrooptischen Lichtsteuereinrichtung (2) dergestalt verbunden ist, daß an jeden einzelnen Teilabschnitt aus der Mehrzahl von Teilabschnitten (13, 17) in einer vorgegebenen Abfolge ein elektrisches Signal anlegbar ist und dabei die Lichtdurchlässigkeit der Lichtsteuereinrichtung (2) selektiv und zeitabhängig verändert wird.2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung (2) un-mittelbar vor der Bildebene der Bildaufnahmeeinrichtung (3) angeordnet ist.
- 3. Fernsehkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung eine vollständig in Festkörpertechnologie aufgebaute, elektrochrome Einrichtung (elektrochrome Elemente 7, 14) ist.
- 4. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochromen Elemente (7, 14) in einem Schichtverfahren unmittelbar auf die Bildaufnahmeeinrichtung (3) aufgebracht sind.
- 5. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Lichtsteuereinrichtung (2) eine Vielzahl von elektrooptischen Lichtsteuerelementen (Elemente 7, 14) aufweist, die nacheinander im optischen Lichtweg angeordnet sind und daß jedes dieser Elemente (7, 14) in eine Vielzahl von Teilabschnitten (13, 17) unterteilt ist, von denen jeder seine Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal ändert.
- 6. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Elemente (7, 14) zwei beträgt und daß diese zwei Elemente (7, 14) so angeordnet sind, daß jeder einzelne Teilabschnitt eines dieser beiden Elemente (7, 14) einem Zwischenraum zwischen benachbarten Teilabschnitten des jeweils anderen der beiden Elemente gegenüberliegt.
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